Wird dieser Widerstand in dieser Operationsverstärkerschaltung benötigt?
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Ich schaue auf das Datenblatt des MCP6241 . Es gibt dieses Schema:
Der Operationsverstärker hat einen Eingangsvorspannungsstrom von 1 pA und eine Eingangsimpedanz von . Wird dann noch der Widerstand Rz benötigt?1013Ω
Nein, es wird nicht benötigt, aber nicht aus dem Grund, den Sie denken. In Anwendungen, bei denen jedes Bit der Offset-Spannung von Bedeutung ist, versuchen Sie, jedem Opamp-Eingang die gleiche Impedanz zu geben, damit der Eingangsvorspannungsstrom keine Differenzspannung zwischen den beiden Eingängen erzeugt.
Ob ein expliziter Widerstand erforderlich ist, hängt von der Impedanz am anderen Eingang, dem Vorspannungsstrom und der Bedeutung der Eingangsoffsetspannung ab. Beispielsweise würde bei einem Vorspannungsstrom von 1 pA ein 1 MΩ-Widerstand nur 1 µV abfallen. Dies spielt keine Rolle, da die inhärente Eingangsoffsetspannung des Operationsverstärkers viel größer ist. Wenn Sie keine sehr große Impedanz haben, ist es dumm, zu versuchen, die Impedanzen in einem Fall von Operationsverstärkern mit sehr niedriger Vorspannung anzupassen.
Der wahre Grund, warum Rz nicht benötigt wird, ist, dass genau der gleiche Effekt mit einer anderen Auswahl von Rx und Ry erzielt werden kann. Die Ausgangsimpedanz des Rx, Ry-Teilers ist die parallele Kombination von Rx und Ry, während der Teileranteil durch das Verhältnis der beiden bestimmt wird. Es ist daher möglich, Rx und Ry so zu wählen, dass sie sowohl den gewünschten Teileranteil als auch die gewünschte Ausgangsimpedanz haben.
Sieht so aus, als würde meine Antwort nicht benötigt. +1
Stevenvh
Wenn also Rx = Ry = 100k und Rz = 50k ist, kann ich Rz löschen, wenn ich 200k für Rx und Ry nehme. Richtig?
Federico Russo
@ Federico: Ja, denn in beiden Fällen haben Sie eine Spannungsquelle von 1/2 Vdd mit einer Impedanz von 100 kOhm.
Olin Lathrop
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Es dient dazu, die Impedanz an beiden Eingängen anzupassen, wodurch die Offset-Spannung zusätzlich zum inhärenten Eingangs-Offset minimiert wird (um genau zu sein, ist der betreffende Widerstand nicht erforderlich, wenn die Teilerwiderstandswerte richtig gewählt werden, wie Olin in seiner Antwort feststellt).
Da durch jeden Eingang * der gleiche Strom fließt, wird bei Anpassung der Impedanzen an jedem Eingang der gleiche Spannungsabfall verursacht und aufgehoben. * Dies gilt nur für Operationsverstärker mit angepassten Eingangsströmen, was nicht immer der Fall ist. Eine ausgezeichnete Referenz, die dies und vieles mehr diskutiert, ist Opamp Applications von Walt G. Jung.
Wenn wir beispielsweise einen einfachen nicht invertierenden Opamp-Puffer verwenden, hat der Opamp eine Eingangsimpedanz von 1 Megaohm (um den Effekt zu übertreiben, obwohl Sie Opamps mit ähnlichen Eingangswiderständen erhalten).
Vin liegt bei 1 V:
R1 ist die Eingangsimpedanz bei 500k. Oft sehen Sie Puffer ohne Rf, nur den Ausgang, der direkt mit dem invertierenden Eingang verbunden ist. Um die Offset-Spannung korrekt anzupassen, benötigen wir jedoch einen Rf, der der Eingangsimpedanz entspricht.
Um den Offset-Effekt zu zeigen, streichen wir Rf von 1 Ohm auf 500 kOhm:
Beachten Sie, dass bei einer HF von 1 Ohm Vout ~ 500 mV von Vin versetzt ist. Wenn Rf in Richtung 500k ansteigt, können wir die versetzten Köpfe auf Null sehen.
Wenn Sie auf Seite 13 (4.7) nachsehen, sehen Sie eine Erklärung dafür mit derselben Schaltung, die als Beispiel verwendet wird.
Wie Olin bemerkt, macht es bei einem typischen Eingangsstrom von 1 pA keinen Sinn, dies zu tun, es sei denn, Sie haben große Impedanzen, da der Effekt im Vergleich zum inhärenten Offset winzig ist. Es tut jedoch nicht weh, sich daran zu gewöhnen, darüber nachzudenken.
Bei hohen Temperaturen kann der Eingangsvorspannungsstrom jedoch ziemlich dramatisch ansteigen, in welchem Fall der Effekt wieder deutlicher werden kann. Beim MCP6421 steigt der Strom bei 125 ° C auf 1100 pA. Berücksichtigen Sie dies alles, wenn Sie entscheiden, was erforderlich ist.
Beim Anpassen der Impedanz der Signale, die die beiden Operationsverstärkereingänge ansteuern, geht es nicht darum, den Effekt der Offsetspannung zu minimieren. Diese Spannung ist unabhängig von der Impedanz ständig vorhanden. Die Impedanzanpassung soll verhindern, dass der Vorspannungsstrom eine zusätzliche Offset-Spannung erzeugt.
Olin Lathrop
Ja, vielleicht ist es schlecht formuliert, ich werde den inhärenten Versatz erwähnen (ich habe versucht, mich nur auf den relevanten Effekt zu konzentrieren)
Oli Glaser
Danke, ich hatte noch nicht weiter im Datenblatt gesucht. Bedeutet dies, dass all diese Milliarden Pufferverstärker ohne Rückkopplungswiderstand falsch sind?
Federico Russo
Nein, es bedeutet nur, sich dessen bewusst zu sein, da einige von ihnen möglicherweise "nicht ideal" sind. Es hängt alles vom Operationsverstärker, den Bedingungen und der Schaltungsfunktion ab. Wenn es sich beispielsweise um einen einfachen (normalerweise AC-gekoppelten) Audiopuffer handelt, spielt ein paar mV DC-Offset keine Rolle.
Es dient dazu, die Impedanz an beiden Eingängen anzupassen, wodurch die Offset-Spannung zusätzlich zum inhärenten Eingangs-Offset minimiert wird (um genau zu sein, ist der betreffende Widerstand nicht erforderlich, wenn die Teilerwiderstandswerte richtig gewählt werden, wie Olin in seiner Antwort feststellt).
Da durch jeden Eingang * der gleiche Strom fließt, wird bei Anpassung der Impedanzen an jedem Eingang der gleiche Spannungsabfall verursacht und aufgehoben.
* Dies gilt nur für Operationsverstärker mit angepassten Eingangsströmen, was nicht immer der Fall ist. Eine ausgezeichnete Referenz, die dies und vieles mehr diskutiert, ist Opamp Applications von Walt G. Jung.
Wenn wir beispielsweise einen einfachen nicht invertierenden Opamp-Puffer verwenden, hat der Opamp eine Eingangsimpedanz von 1 Megaohm (um den Effekt zu übertreiben, obwohl Sie Opamps mit ähnlichen Eingangswiderständen erhalten).
Vin liegt bei 1 V:
R1 ist die Eingangsimpedanz bei 500k. Oft sehen Sie Puffer ohne Rf, nur den Ausgang, der direkt mit dem invertierenden Eingang verbunden ist. Um die Offset-Spannung korrekt anzupassen, benötigen wir jedoch einen Rf, der der Eingangsimpedanz entspricht.
Um den Offset-Effekt zu zeigen, streichen wir Rf von 1 Ohm auf 500 kOhm:
Beachten Sie, dass bei einer HF von 1 Ohm Vout ~ 500 mV von Vin versetzt ist. Wenn Rf in Richtung 500k ansteigt, können wir die versetzten Köpfe auf Null sehen.
Wenn Sie auf Seite 13 (4.7) nachsehen, sehen Sie eine Erklärung dafür mit derselben Schaltung, die als Beispiel verwendet wird.
Wie Olin bemerkt, macht es bei einem typischen Eingangsstrom von 1 pA keinen Sinn, dies zu tun, es sei denn, Sie haben große Impedanzen, da der Effekt im Vergleich zum inhärenten Offset winzig ist. Es tut jedoch nicht weh, sich daran zu gewöhnen, darüber nachzudenken.
Bei hohen Temperaturen kann der Eingangsvorspannungsstrom jedoch ziemlich dramatisch ansteigen, in welchem Fall der Effekt wieder deutlicher werden kann. Beim MCP6421 steigt der Strom bei 125 ° C auf 1100 pA. Berücksichtigen Sie dies alles, wenn Sie entscheiden, was erforderlich ist.
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