Зачем использовать входной резистор в этой цепи измерения тока?

В Linear Technology AN 105 по измерению тока можно найти следующую схему.

Меня интересует назначение резистора 200 Ом на инвертирующем входе. Похоже, это не имеет никакого эффекта.

введите описание изображения здесь

Обратите внимание, что в следующем абзаце представлена ​​практически идентичная схема, в которой отсутствует указанный резистор:

введите описание изображения здесь

В качестве побочного вопроса : есть ли недостаток в том, чтобы значительно увеличить резисторы входного импеданса 200 Ом, например, 10 кОм? (Сохранение коэффициента усиления постоянным.) Цель состоит в том, чтобы уменьшить ток, потребляемый операционным усилителем от источника питания для управления биполярным транзистором.

Редактировать 1: Необходимость в Q1

В комментариях возник вопрос, нужен ли выходной транзистор Q1. Смотрите мой комментарий ниже о моей интерпретации.

введите описание изображения здесь

Редактировать 2: Шум Джонсона

введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

Расчет обратной стороны конверта Photon предполагает, что шум Джонсона входного резистора вряд ли будет проблемой даже для больших значений, если 0,1% (от выходного диапазона) шума на выходе является приемлемым:

В р м с знак равно 10 × р Δ ф × 10 − 9 в вольтах

Для Vrms = 0,005 В и 70 кГц:

р знак равно ( В р м с 1,3 × Δ ф × 10 9 ) 2 знак равно 211 грамм Ом

Странное дополнение, учитывая, что показана "та же" схема без резистора 200Ом при работе в качестве измерителя тока до напряжения питания 44В. Может быть, вы покажете их рядом, чтобы люди не подумали, что это как-то связано с токами смещения.
@Andyaka Спасибо за предложение. Это делает вещь действительно яснее.
Да, есть и обратная сторона повышения сопротивления с 200 Ом до 10 кОм — схема почти наверняка будет колебаться, потому что вы добавили усиление. В настоящее время резистор коллектора BJT означает, что он ослабляет выходной сигнал операционного усилителя на 10: 1, что означает хорошую стабильность. Когда сопротивление коллекторного резистора превысит 2 кОм, коэффициент усиления Q1 превысит единицу и может оказаться на грани нестабильности LT1637 из-за обратной связи на +Vin (отрицательная обратная связь из-за инверсии коллектора) — не выше 2 кОм, но вы можете сделать R2 больше (скажем) 20k и используйте 2k для R1. Итог - я никогда не использовал его, поэтому я немного не уверен.
@Kaz Как получить Vout = 0,2 Ом x Iload? я получил
В о ты т знак равно я л о а г × р с × р 2 р 1
Для приведенных значений это дает заявленный коэффициент 2 Ом.
@Kaz Ваш вопрос о необходимости транзистора поставил меня в тупик. Хотя я думаю, что знаю, зачем это нужно: с транзистором ток, управляющий R2, поступает через R1, тем самым снижая напряжение на входе усилителя. - Если бы внешний транзистор не использовался, ток для управления резистором R2 поступал бы от источника питания операционного усилителя через транзистор Q25. Что вы думаете?

Ответы (1)

Резистор 200 Ом на инвертирующем входе не имеет значения для идеального операционного усилителя, у которого нет входного тока.

Но настоящие операционные усилители требуют (очень малого) тока смещения, а также имеют токи смещения, протекающие от неинвертирующего входа к инвертирующему входу.

Из-за тока смещения лучше всего в прецизионной схеме иметь равные импедансы, питающие два входа операционного усилителя.

В случае LT1637 с питанием 5 В ток смещения может достигать 15 нА. Если бы входные импедансы не были сбалансированы, это могло бы вызвать погрешность до 3 мкВ, что соответствует погрешности измерения тока в 15 мкА.

Есть ли недостаток в выборе резисторов 200 Ом, например, 10 кОм?

Небольшое изменение номинала этого резистора (например, до 211 Ом или что-то в этом роде) не представляет большой проблемы, но и не дает никаких преимуществ.

Если бы вы увеличили сопротивление R1 до 10 кОм, я бы начал беспокоиться о шуме Джонсона, создаваемом резистором. Но я не рассматривал эффекты внимательно, и, конечно, максимально допустимый уровень шума зависит от ваших системных требований.

Спасибо. Текущая проблема со смещением - это то, о чем я не знал. Я все еще немного сбит с толку, поскольку, как указал Энди, в схеме, представленной сразу после этой, отсутствует второй входной резистор. - Хотя это может быть просто оплошностью.
Вы также можете посмотреть на ток смещения как на разницу между двумя токами смещения. Я думаю, что вторая схема просто предназначена для случаев, когда погрешность в несколько мкА не важна ... но, возможно, есть что-то, что я не учитываю, поэтому я пока не буду добавлять это в свой ответ.
Я не уверен, что это баланс входного тока, но я изо всех сил пытаюсь увидеть это как что-то еще - на той же ссылке есть почти идентичная схема, которая ее не использует, и она предполагает диапазон напряжения питания от 3 В до 44 В. . То же самое, если вы посмотрите на лист данных устройства, а не на примечание к приложению.
@Andyaka, обратите внимание, что первая схема запускает операционный усилитель от того же источника питания, что и нагрузка. Вторая схема предназначена для рекламы «чрезмерных» входных возможностей операционного усилителя — в этом случае они, возможно, просто не разрабатывали такую ​​​​же точность.
@ThePhoton Я слышу, что ты говоришь, но меня что-то беспокоит, чего я не могу понять!!!
Что касается проблемы шума Джонсона: какова будет релевантная полоса пропускания для расчета теплового шума? Мне кажется, что она должна быть между 100 кГц или 200 кГц, поскольку A >> 1 в этой области и, таким образом, тепловой шум не ослабляется. Это даст около 2 мкВ среднеквадратичного значения теплового шума, соответствующего 10 мкА среднеквадратичного значения шума измерения тока? - Я на правильном пути с этим?
@Max, чтобы быстро получить ответ, я бы настроил симуляцию в LTSpice, добавил источник переменного тока последовательно с резистором и запустил симуляцию переменного тока, чтобы определить, через какие частоты проходит шум. Также рассмотрите, какова пропускная способность нисходящего канала.
@ThePhoton Я запустил предложенную симуляцию (см. отредактированный OP). Теперь о том, как интерпретировать результаты. Должен ли я сделать следующее, чтобы получить шум в Vsense?
среднеквадратичного значения шума  В с е н с е знак равно ∫ 0 ∞ 0,13 р ф г ф  (в нВ)
Я не знаю вашей формулы, но она может быть правильной — просто добавьте дополнительный коэффициент для отклика схемы (из вашего моделирования) внутри интеграла. Или для предположительных целей просто возьмите sqrt (70 кГц), умноженный на шум Джонсона (в нВ / rtHz).
Зачем использовать входной резистор в этой цепи измерения тока?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v