Значения резисторов, используемые для цепей операционных усилителей, взяты из уравнений?

У меня есть следующая схема:

введите описание изображения здесь

Я использовал LM741 в качестве операционного усилителя. Входное сопротивление равно 2 ⋅ 10 6   Ом , выходное сопротивление равно 75   Ом и коэффициент усиления по напряжению 2 ⋅ 10 5 .

Вопрос: Я выбираю номиналы резисторов р я н и р ф которые находятся между 10   к Ом и 100   к Ом . Но как этот диапазон следует из уравнений входного сопротивления и выходного сопротивления?

Моя работа: с этой страницы (слайды 31/32/33) я обнаружил, что уравнения:

  • (1) р я н п ты т ≈ р я н + р ф + 75 1 + 2 ⋅ 10 5 → ∞ я г е а л
  • (2) р о ты т п ты т ≈ 75 2 ⋅ 10 5 ⋅ р я н + р ф р я н → 0 я г е а л

Теперь я не вижу, как значения следуют.

Что следует учитывать при выборе номиналов резисторов для инвертирующего усилителя: коэффициент усиления, шум резистора, токовый шум, смещение из-за входного тока смещения и мощность, рассеиваемая на резисторах.
@DavidG25 Итак, где диапазон 10 к к 100 к происходит от?
@Looper, это всего лишь эмпирическое правило. Чрезмерно большие резисторы (1Meg +) приведут к большим смещениям из-за входного тока смещения, большого количества токовых шумов и большого количества шумов резисторов. Чрезмерно маленькие резисторы будут рассеивать большую мощность и проводить больший ток, чем может обеспечить операционный усилитель.
@ DavidG25 Есть ли документация по этому вопросу? Чтобы я мог читать дальше.
Во-первых... выберите другой операционный усилитель
@ Looper да, много. Поиск чего-то вроде ошибок постоянного тока усилителя даст вам документы по предметам смещения. Поиск малошумящей конструкции усилителя покроет шум. Рассеиваемая мощность составляет V^2/R, а текущие возможности операционного усилителя указаны в техническом описании.
Это также помогает узнать выходное сопротивление того, что управляет схемой. Среди прочего. Вы не обязательно можете рассматривать это как полностью изолированную цепь. Для этого также есть контекст. Это вопрос определения приоритетов ошибок, шума, нагрева, размера, стоимости и т. д., а затем управления этими вещами с идеей, что вы можете хорошо защитить свой выбор. А затем проверьте свой выбор, чтобы убедиться, что то, что вы получаете, достаточно близко к тому, что вы ожидаете получить.
Согласен с Дэвидом. Также достаточно большие резисторы могут сделать схему операционного усилителя нестабильной (колебаться)... cds.linear.com/docs/en/application-note/an148fa.pdf
См. этот ответ , чтобы узнать больше о входных токах смещения.
Найдите «Аналоговые схемы» Роберта Писа; «Проектирование аналоговых схем» Добкина/Уильямса. Другие титулы Уильямса и Писа. Эти книги добавляют в ваше образование новое измерение, которое вы, вероятно, не получите в инженерной школе.

Ответы (2)

Идеальный операционный усилитель имеет бесконечный входной импеданс, нулевой паразитный ток утечки и смещения, а также нулевой выходной импеданс. Поэтому в данном случае математически хороши ЛЮБЫЕ резисторы.

Реальные усилители имеют конечный выходной импеданс (~30 Ом и до 1 кОм) и заметный входной импеданс (до 300 кОм для старых конструкций, таких как LM741). Чтобы получить приблизительную функциональность ОУ в наилучшей степени, резисторы должны быть намного больше, чем выходное сопротивление, но намного меньше, чем входное сопротивление. Это дает вам некоторый выбор. Иногда выбор узок, как в случае с домашним заданием, между 10 000 и 100 000.

Добро пожаловать в мир синтеза схем.

Предположим, вам нужна 20-битная система с +-5 вольт на АЦП. Резисторы имеют температурный коэффициент 5 PPM (возможно, это металлопленочные резисторы Vishay). Резисторы, а также дорожки печатной платы и диэлектрик FR-4 печатной платы, различные плоскости VDD и GND и металлическое шасси экранирующего корпуса обеспечивают тепловое сопротивление 100 градусов по Цельсию на ватт. Тепловая постоянная времени резистора составляет 11 миллисекунд; постоянная времени печатной платы составляет несколько секунд. Можем ли мы достичь 20-битного SINAD (сигнал-шум + искажение)? Можем ли мы сохранить нелинейность ниже 1 бита? Можем ли мы удержать самонагрев резисторов ниже 1 бита или 1 PPM?

Для 1PPM нам нужен нагрев на 0,2 градуса Cent. При 100 градусах Цельсия на ватт, а мы закладываем только 0,2 градуса, мы можем рассеивать на резисторах только 2 мВт.

Какое значение требуется при 5 вольтах на резисторах?

П = В ^ 2 / Р; R = V ^ 2 / P = 5 * 5 / 0,002 = 25 * 500 = 12 500 Ом.

Теперь ................ вы можете достичь минимального уровня шума Джонсона, необходимого для 20 бит?

1 кОм в полосе пропускания 1 Гц составляет 4 нановольта RMS; в полосе пропускания 1 МГц, ожидайте 4 мкВ.

Этот резистор на 12 500 Ом будет генерировать sqrt (12 500 / 1 000) = sqrt (12,5) примерно в 3,5 раза больше шума,

или 4 мкВ * 3,5 = 14 мкВ RMS.

Тем не менее, каков бюджет случайного шума для 20-битной системы с 5-вольтовой полной шкалой?

5 мкВ среднеквадратичное значение?

Таким образом, мы застряли между нелинейностью теплового нагрева и уровнем случайного шума.

Значения резисторов, используемые для цепей операционных усилителей, взяты из уравнений?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v