Po co używać rezystora wejściowego w tym obwodzie czujnika prądu?

W technologii liniowej AN 105 w zakresie wykrywania prądu można znaleźć następujący obwód.

Zastanawiam się, jaki jest cel rezystora 200 omów na wejściu odwracającym. Wydaje się, że nie ma żadnego efektu.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Należy zauważyć, że w poniższym akapicie przedstawiono praktycznie identyczny obwód, w którym brakuje wspomnianego opornika:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Na marginesie : czy jest jakiś minus wielkości rezystorów impedancji wejściowej 200 omów znacznie większych, np. 10k? (Utrzymywanie stałego wzmocnienia.) Celem byłoby zmniejszenie prądu, który opamp pobiera ze swojego źródła zasilania do napędzania BJT.

Edycja 1: Potrzeba dla Q1

W komentarzach kwestionowano, czy potrzebny jest tranzystor wyjściowy Q1. Zobacz mój komentarz poniżej na temat mojej interpretacji.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Edycja 2: Hałas Johnsona

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Obliczenie Photona z tyłu obwiedni sugeruje, że szum Johnsona opornika wejściowego nie będzie prawdopodobnie problemem, nawet przy dużych wartościach, jeśli akceptowalny jest szum 0,1% (zakresu wyjściowego) na wyjściu:

V r m s = 10 \times \sqrt{R} \sqrt{Δ f} \times 10^{- 9} in Volt

$Vrms = 10\times \sqrt{R}\sqrt{\Delta f} \times 10^{-9}\text{in Volt}$

Dla Vrms = 0,005 V i 70 kHz:

R = (\frac{V r m s}{1.3 \times \sqrt{Δ f}} \times 10^{9})^{2} = 211 G Ω

$R = (\frac{Vrms}{1.3\times\sqrt{\Delta f}}\times 10^9 )^2 = 211 G\Omega$

current-measurement Max
źródło

Jest to dziwny dodatek, biorąc pod uwagę, że „ten sam” obwód jest pokazany bez rezystora 200R, gdy działa jako urządzenie do pomiaru prądu aż do napięcia zasilania 44 V. Może pokazujesz je obok siebie, aby ludzie nie zakładali, że ma to związek z prądami polaryzacji.

Andy aka

@Andyaka Dzięki za sugestię. To sprawia, że wszystko jest naprawdę wyraźniejsze.

Maks

Tak, wady 200 omów do 10k mają swoją wadę - obwód prawie na pewno oscyluje, ponieważ zwiększyłeś wzmocnienie. Obecnie rezystor kolektorowy BJT oznacza, że tłumi on wyjście wzmacniacza operacyjnego o 10: 1 - oznacza to dobrą stabilność. Gdy rezystor kolektora wzrośnie powyżej 2 kΩ, wzmocnienie Q1 wzrasta powyżej jedności i może być na krawędzi powodowania niestabilności LT1637 z powodu sprzężenia zwrotnego z + Vin (ujemne sprzężenie zwrotne z powodu inwersji kolektora) - nie więcej niż 2k, ale można zrobić R2 większy (powiedzmy) 20k i użyj 2k dla R1. Podsumowując - nigdy go nie użyłem, więc jestem trochę niepewny.

Andy aka

@Kaz Jak uzyskać Vout = 0.2 ohm x Iload? Dostaję Dla podanych wartości, które dają deklarowany współczynnik 2 omy.

V_{o u t} = I_{l o a d} \times \frac{R_{s} \times R_{2}}{R_{1}}

$V_{out}=I_{load}\times\frac{R_s\times R_2}{R_1}$

Maks

@Kaz Twoje pytanie dotyczące potrzeby tranzystora mnie zaskoczyło. Chociaż myślę, że wiem, dlaczego jest to potrzebne: dzięki tranzystorowi prąd napędzający R2 jest pozyskiwany przez R1, obniżając w ten sposób napięcie na wejściu wzmacniacza. - Jeśli nie zastosowano zewnętrznego tranzystora, prąd do sterowania R2 byłby pozyskiwany ze źródła zasilania wzmacniacza operacyjnego przez Q25. Co myślisz?

Maks

Odpowiedzi:

Rezystor 200 Ohm na wejściu odwracającym nie ma wpływu na idealny wzmacniacz operacyjny, który nie ma prądu wejściowego.

Ale prawdziwe wzmacniacze operacyjne wymagają (bardzo małego) prądu polaryzacji, a także mają przesunięte prądy płynące z wejścia nieodwracającego do wejścia odwracającego.

Ze względu na prąd przesunięcia najlepszą praktyką w obwodzie precyzyjnym jest zapewnienie jednakowej impedancji zasilającej dwa wejścia wzmacniacza operacyjnego.

W przypadku LT1637 z zasilaniem 5 V prąd przesunięcia może wynosić nawet 15 nA. Jeśli impedancje wejściowe nie są zrównoważone, może to spowodować błąd do 3 uV, co odpowiada błędowi w pomiarze prądu 15 uA.

czy jest jakiś minus w stosunku do wielkości rezystorów 200 omów jak np. 10k?

Nie ma prawdziwego problemu z niewielką zmianą wartości rezystora (na przykład do 211 Ohm lub coś w tym rodzaju), ale nie ma też żadnej przewagi.

Jeśli miałbyś zwiększyć rezystancję R1 do 10 kiloomów, zacznę się martwić szumem Johnsona generowanym przez rezystor. Ale nie przyjrzałem się dokładnie efektom i oczywiście maksymalny dopuszczalny hałas zależy od wymagań na poziomie systemu.

The Photon
źródło

Dziękuję Ci. Obecny problem przesunięcia jest czymś, o czym nie wiedziałem. Nadal jestem nieco zdezorientowany, ponieważ jak zauważył aka Andy, w obwodzie przedstawionym natychmiast po tym brakuje drugiego rezystora wejściowego. - Chociaż może to być po prostu przeoczenie.

Maks

Możesz także spojrzeć na prąd przesunięcia jako na różnicę między dwoma prądami polaryzacji. Myślę, że drugi obwód jest przeznaczony tylko do przypadków, w których kilka błędów nie jest ważne ... ale może jest coś, czego nie rozważam, więc nie dodam tego jeszcze do mojej odpowiedzi.

Photon

Nie jestem przekonany, że jest to kwestia bilansu prądu wejściowego, ale staram się, aby zobaczyć to jak coś innego - istnieje prawie identyczny obwód na tym samym łączu, który go nie używa i podaje zakres napięcia zasilania od 3 V do 44 V. . To samo dotyczy spojrzenia na arkusz danych urządzenia, a nie na notatkę z aplikacją.

Andy aka

@Andyaka, zauważ, że pierwszy obwód uruchamia wzmacniacz operacyjny na tym samym zasilaniu co obciążenie. Drugi obwód ma na celu reklamowanie możliwości wejścia „over-the-top” wzmacniacza operacyjnego --- mogły po prostu nie projektować z taką samą dokładnością w tym przypadku.

Photon

@ThePhoton Słyszę, co mówisz, ale coś mnie wkurza, czego nie mogę dotknąć !!!

Andy aka