Apa tujuan dari resistor di jalur umpan balik dari buffer gain satu?

29

Saya sering melihat pengikut unity-gain dengan resistor di jalur umpan balik. Untuk op-amp yang ideal, tentu saja, tidak ada arus ke input, dan resistor ini tidak melakukan apa pun. Apa efeknya dengan op-amp nyata, dan bagaimana cara saya memilih nilainya?

Pengikut Unity-Gain dengan resistor umpan balik

Apa yang dilakukan R1 di sirkuit ini?

operational-amplifier

— nibot
sumber

31

Perancang memiliki saham di perusahaan resistor.

— Olin Lathrop

1

Mereka ingin meningkatkan kebisingan panggung?

— endolith

23

Anda jarang akan melihat sirkuit hanya dengan satu resistor saat Anda menunjukkannya; biasanya akan ada resistor lain (atau resistansi sumber setara) dengan nilai yang sama pada input noninverting juga.

Kebanyakan opamp (nonideal) memiliki resistansi input yang terbatas, dan ini berarti bahwa arus kecil mengalir masuk atau keluar dari terminal input. Arus ini disebut "arus bias input", dan bervariasi dengan tegangan pada input. Karena sebagian besar rangkaian opamp menggunakan umpan balik negatif untuk menjaga dua input pada tegangan yang sama, ini berarti bahwa untuk setiap tegangan yang diberikan, arus melalui kedua input akan sama.

Arus melalui setiap input mengalir melalui resistansi apa pun yang terhubung ke input itu, dan ini memperkenalkan perubahan tegangan pada input. Jika resistansi pada kedua input berbeda, pergeseran tegangan ini juga akan berbeda, dan perbedaan antara kedua shift tersebut akan muncul sebagai kesalahan input offset tambahan dalam pengoperasian sirkuit.

Untuk alasan ini, upaya dilakukan di semua sirkuit opamp untuk memastikan bahwa resistansi yang terhubung ke dua input sama, menghilangkan sumber kesalahan tambahan ini. Bahkan dalam buffer gain-gain, jika resistansi sumber adalah 100Ω, resistor 100-will akan digunakan di jalur umpan balik.

— Dave Tweed
sumber

Ini jelas merupakan salah satu alasan untuk memasukkan resistor, tetapi tampaknya ada yang lain .

— nibot

16

Berikut kutipan dari lembar data OP27 , menunjukkan bahwa jawabannya lebih terlibat daripada menyamakan impedansi yang terlihat oleh dua input:

Kutipan lembar data OP27

Dan contoh lain, dari lembar data AD797:

Kutipan lembar data AD797

— nibot
sumber

Meskipun perlindungan dioda pada input dan Rbb rendah adalah fitur yang tidak biasa dari op-amp noise ultralow ini, bukan? Jika resistor ini diperlukan, mungkin akan ditentukan dalam datasheet?

— endolith

14

Salah satu alasan resistor umpan balik dapat digunakan adalah untuk mencocokkan impedansi keluaran Vin. Op-amp nyata memiliki bias arus input dan offset arus input.

Ambil contoh sirkuit representatif ini:

masukkan deskripsi gambar di sini

Di sini, saya telah membuat model op-amp yang lebih realistis dengan menambahkan sumber arus yang mensimulasikan arus yang mengalir ke terminal op-amp yang sebenarnya. Perbedaan antara dua arus input adalah arus input offset.

Tegangan input pada terminal input positif sebenarnya adalah:

V saya n_{Sebuah c t kamu Sebuah l} = V saya n - {saya}_{1} \cdot R_{1}

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

Melalui aksi op-amp yang ideal, tegangan terminal input negatif adalah sama. Kami kemudian dapat menghitung tegangan output yang dihasilkan:

V Hai kamu t = V saya n_{Sebuah c t kamu Sebuah l} + {saya}_{2} \cdot R_{2} V Hai kamu t = V saya n - {saya}_{1} \cdot R_{1} + {saya}_{2} \cdot R_{2}

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

Dengan mencocokkan erat R1 dan R2 efek arus bias input secara efektif dibatalkan. Perhatikan bahwa ini tidak menyelesaikan input offset saat ini. Untuk menyelesaikan kedua masalah, pastikan bahwa resistansi R1 dan R2 keduanya kecil. Ini akan menyelesaikan kedua masalah input offset saat ini dan arus bias input. Dengan R1 yang cukup kecil mungkin tidak ada kebutuhan untuk R2 cocok diskrit yang sebenarnya, meskipun Anda tentu saja akan mendapatkan hasil yang lebih baik jika ada satu.

— helloworld922
sumber

1

Ada 2 jenis op amp: umpan balik tegangan dan umpan balik saat ini. Dalam umpan balik saat ini, seperti yang dapat ditebak dari namanya, arus yang digerakkan dari output ke input melalui "resistor umpan balik" Rf menentukan 1) bandwidth 2) penguatan bila dikaitkan dengan pembagi arus dengan Rg "ground resistor". Dalam op amp umpan balik saat ini, jika ada resistor umpan balik yang sangat rendah, perhatikan aplikasi ini http://www.ti.com/lit/an/slva051/slva051.pdf mengatakan bahwa op amp akan berosilasi. Memilih nilai tinggi akan mengurangi bandwidth.

Sebenarnya ada begitu banyak jenis op amp yang berbeda saat ini sehingga model sederhana dari input impedansi tak terbatas yang melibatkan Vin + = Vin- jauh dari kenyataan dalam banyak kasus. Banyak op amp memiliki nilai impedansi masukan yang rendah, yang lain memiliki impedansi sangat tinggi pada + In dan sangat rendah pada -In. VHF op amp semua umpan balik saat ini dan sangat sensitif untuk diterapkan, seperti LMH6703

— Thierry Guennou
sumber