Jaki jest cel rezystora na ścieżce sprzężenia zwrotnego bufora wzmocnienia jedności?

29

Często widzę zwolenników wzmocnienia jedności z rezystorem na ścieżce sprzężenia zwrotnego. Dla idealnego wzmacniacza operacyjnego oczywiście nie ma prądu na wejściu, a ten opornik nic nie robi. Jaki jest efekt działania prawdziwego wzmacniacza operacyjnego i jak wybrać jego wartość?

Unity-Gain follower z rezystorem zwrotnym

Co R1 robi w tym obwodzie?

operational-amplifier

— nibot
źródło

31

Projektant jest właścicielem akcji w firmie produkującej rezystory.

— Olin Lathrop,

1

Chcą zwiększyć hałas na scenie?

— endolith,

23

Rzadko widzisz obwód z tylko jednym rezystorem podczas jego pokazania; zwykle na nieodwracającym wejściu będzie również inny rezystor (lub równoważny opór źródła) o tej samej wartości.

Większość (nieidealnych) opampsów ma skończony opór wejściowy, a to oznacza, że niewielki prąd płynie do lub z zacisków wejściowych. Prąd ten nazywa się „wejściowym prądem polaryzacji” i zmienia się w zależności od napięcia na wejściach. Ponieważ większość obwodów oporowych wykorzystuje ujemne sprzężenie zwrotne, aby utrzymać dwa wejścia na tym samym napięciu, oznacza to, że dla każdego danego napięcia prąd przez oba wejścia będzie taki sam.

Prąd przepływający przez każde wejście przepływa przez rezystancję podłączoną do tego wejścia, co wprowadza przesunięcie napięcia na wejściu. Jeżeli rezystancja na dwóch wejściach jest inna, to przesunięcie napięcia również będzie różne, a różnica między tymi dwoma przesunięciami pojawi się jako dodatkowy błąd przesunięcia wejściowego w działaniu obwodu.

Z tego powodu dołożono starań we wszystkich obwodach opamp, aby upewnić się, że rezystancje podłączone do dwóch wejść są takie same, eliminując to dodatkowe źródło błędu. Nawet w buforze wzmocnienia jedności, jeśli rezystancja źródła wynosi 100 Ω, na ścieżce sprzężenia zwrotnego zastosowany zostanie rezystor 100 Ω.

— Dave Tweed
źródło

Jest to zdecydowanie jeden z powodów włączenia rezystora, ale wydaje się, że istnieją inne .

— nibot

16

Oto fragment arkusza danych OP27 , pokazujący, że odpowiedź jest bardziej zaangażowana niż wyrównanie impedancji obserwowanych przez dwa wejścia:

Fragment arkusza danych OP27

I inny przykład z arkusza danych AD797:

AD797 fragment arkusza danych

— nibot
źródło

Chociaż ochrona diod na wejściach i niski Rbb są niezwykłymi cechami tych wzmacniaczy operacyjnych o bardzo niskim poziomie szumu, prawda? Jeśli ten rezystor jest konieczny, prawdopodobnie zostanie podany w arkuszu danych?

— endolith,

14

Jednym z powodów, dla których można zastosować rezystor sprzężenia zwrotnego, jest dopasowanie impedancji wyjściowej Vin. Prawdziwe wzmacniacze operacyjne mają odchylenie prądu wejściowego i przesunięcie prądu wejściowego.

Weźmy na przykład ten reprezentatywny obwód:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Tutaj stworzyłem bardziej realistyczny model wzmacniacza operacyjnego, dodając źródła prądu, które symulują prąd płynący do zacisków prawdziwego wzmacniacza operacyjnego. Różnica między dwoma prądami wejściowymi to przesunięty prąd wejściowy.

Napięcie wejściowe na dodatnim zacisku wejściowym w rzeczywistości wynosi:

V. ja n_{za do t u za l} = V. ja n - {ja}_{1} \cdot R_{1}

$\begin{equation} Vin_{actual} = Vin - I_1 \cdot R_1 \end{equation}$

Dzięki idealnemu działaniu wzmacniacza operacyjnego ujemne napięcie na zaciskach wejściowych jest takie samo. Następnie możemy obliczyć wynikowe napięcie wyjściowe:

V. o u t = V. ja n_{za do t u za l} + {ja}_{2)} \cdot R_{2)} V. o u t = V. ja n - {ja}_{1} \cdot R_{1} + {ja}_{2)} \cdot R_{2)}

$\begin{equation} Vout = Vin_{actual} + I_2 \cdot R_2\\ Vout = Vin - I_1 \cdot R_1 + I_2 \cdot R_2\\ \end{equation}$

Dzięki ścisłemu dopasowaniu R1 i R2 efekt wejściowego prądu polaryzacji jest skutecznie niwelowany. Zauważ jednak, że to nie rozwiązuje prądu przesunięcia wejściowego. Aby rozwiązać oba problemy, upewnij się, że rezystancja R1 i R2 są małe. To rozwiąże zarówno problemy prądu wejściowego przesunięcia, jak i wejściowego prądu polaryzacji. Przy wystarczająco małej R1 może nie być potrzeby rzeczywistego R2 z dyskretnym dopasowaniem, chociaż oczywiście uzyskasz lepsze wyniki, jeśli takie istnieje.

— helloworld922
źródło

1

Istnieją dwa rodzaje wzmacniaczy operacyjnych: sprzężenie zwrotne napięcia i sprzężenie prądowe. W sprzężeniu zwrotnym prądu, jak można się domyślić po ich nazwie, prąd wyprowadzany z wyjścia na wejście przez „rezystor sprzężenia zwrotnego” Rf określa 1) pasmo 2) wzmocnienie, gdy jest powiązane w dzielniku prądu z Rg „rezystorem uziemiającym”. W aktualnych sprzężeniach zwrotnych wzmacniaczy operacyjnych, jeśli rezystor sprzężenia zwrotnego jest bardzo niski, ta nota aplikacyjna http://www.ti.com/lit/an/slva051/slva051.pdf mówi, że wzmacniacz operacyjny oscyluje. Wybór wysokiej wartości spowoduje zmniejszenie pasma.

W rzeczywistości istnieje obecnie tak wiele różnych rodzajów wzmacniaczy operacyjnych, że prosty model nieskończonych wejść impedancyjnych implikujących Vin + = Vin- jest daleki od prawdy w wielu przypadkach. Wiele wzmacniaczy operacyjnych ma niskie wartości impedancji wejściowej, inne mają bardzo wysoką impedancję na + In i bardzo niską na -In. Wzmacniacze operacyjne VHF są sprzężone prądowo i bardzo wrażliwe na implementację, podobnie jak LMH6703

— Thierry Guennou
źródło