Как подобрать номиналы резисторов в операционных усилителях

Это должно помочь вам определиться с шинами питания:

И этот график почти позволяет получить усиление 50 при нагрузке 2 кОм:

Что касается значений резисторов, я бы подумал о 22 кОм для резистора обратной связи и около 440 Ом для входного резистора. Возможно, вы сможете пойти немного выше и по-прежнему получать необходимую полосу пропускания 50 кГц. Может быть, до 220 кОм для резистора обратной связи.

В чем разница между выбором значений резисторов, таких как 50 Ом и 1 Ом или, скажем, 50 кОм и 1 кОм.

Операционный усилитель инвертирует, поэтому на инвертирующем входе 0 вольт, следовательно, выходная нагрузка ЯВЛЯЕТСЯ резистором обратной связи, и вы не можете иметь его слишком низким, иначе вы не получите амплитуду выходного напряжения. С другой стороны, вы не можете зайти слишком далеко, потому что паразитные емкости операционного усилителя начнут слишком сильно снижать коэффициент усиления на более высоких частотах.

Что касается цифр в техпаспорте (а не графиков), то это краткое изложение на странице 4: -

Напряжение питания указано как +/- 15 вольт, а размах выходного сигнала обычно составляет +/- 13,5 вольт. Это означает, что вы не можете подтолкнуть выход, как правило, в пределах 1,5 вольт от положительной или отрицательной шины питания, но это может быть до 3 вольт, если вы возьмете минимальное значение. Цифры 1,5 вольта и 3 вольта являются напряжениями насыщения, а нагрузка составляет 10 кОм.

Давайте начнем с примера, чтобы освоиться.

Я по умолчанию использую резистор 10 000 Ом в качестве базового значения; таким образом, 100 кОм будет значением обратной связи для инвертирования усиления_из_10. При выходном напряжении 10 В требуется выходной ток всего 0,1 мА (100 мкА). И общий резистивный_вклад шума, предполагая 1 МГц UGBW и, следовательно, полосу пропускания операционного усилителя + резисторов 100 000 Гц из-за усиления 10X, будет (приблизительно)

• 4 наноВольт/rtHz * sqrt (10 кОм/1 кОм) * sqrt (ширина полосы пропускания 100 000 Гц) * Av=10

или

• 120 нановольт * sqrt (100 000) = 120 нВ * 316 = 36 мкВ среднеквадратичное значение

Таким образом, операционный усилитель удобен при легкой нагрузке. А выходной шум составляет 36 мкВ (среднеквадратичное значение) во всей полосе пропускания 100 000 Гц.

Выбор номиналов резисторов ограничен

• Выходной ток и нагрев операционного усилителя; многие операционные усилители имеют функцию защиты от короткого замыкания, обычно от 10 мА до 20 мА; прочитать техническое описание

• случайный ШУМ , генерируемый внутри выбранных вами резисторов; чем шире полоса пропускания, тем больше шума, который увеличивается как квадратный корень из полосы пропускания. Noise_power увеличивается линейно с частотой; шумовое_напряжение увеличивается как квадратный_корень; помните Мощность = Напряжение ^ 2 / Сопротивление.

• паразитная емкость печатной платы и входная емкость операционного усилителя будут взаимодействовать с выбранными вами резисторами, ограничивая полосу пропускания и вызывая фазовые сдвиги, которые могут вызвать звон, плохую установку и даже генерацию.

==========================================

Высокие значения резистора приводят к большему фазовому сдвигу обратной связи, где будут иметь значение паразитная емкость C_input_ Differential и печатной платы.

Если пики АЧХ, и звон time_response, и возможность осцилляции не заставляют вас нервничать, то на это можно не обращать внимания.

Решения:

• Операционный усилитель с более высоким запасом по фазе может быть вашим другом.

• удалить любую заземляющую пластину под фольгой платы суммирующего узла или рядом с ней; этот узел является Vin- операционного усилителя

• переместите все компоненты суммирующего узла очень близко к Vin-, чтобы использовать минимальную площадь печатной платы

• увеличьте контактные площадки припоя Rfeedback и сделайте их едва разделенными (почти короткое замыкание), чтобы электрические поля на Rfeedback были максимальными

• иметь крошечный конденсатор через Rfeedback (некоторые люди используют триммерные колпачки; вы можете использовать «трюковый» колпачок, сделанный из 2 проводов, скрученных вместе (изолированных друг от друга)

• замените Rfeedback аттенюатором «T» с гораздо более низкими значениями R

• выберите операционный усилитель с меньшей входной емкостью (некоторые спецификации операционных усилителей не предоставляют эту информацию)