Effetti collaterali dell'uso di grandi resistenze

Ci sono problemi che possono essere causati dall'uso di resistori di grandi resistenze (nell'ordine dei megaohm)?

Sto progettando una rete di feedback che è solo un divisore di tensione e voglio che il feedback scarichi la minima corrente possibile dal circuito. L'unica cosa che conta è il rapporto tra i resistori. Quindi la mia domanda è: c'è qualche motivo per cui uno dovrebbe scegliere, ad esempio, resistori da 1 e 10 Ohm invece di 1 e 10 MOhm?

Ci sono molti svantaggi sia per i valori bassi che per quelli elevati.

I valori ideali rientrano tra molto grandi e molto piccoli per la maggior parte delle applicazioni.

Un resistore più grande dello stesso tipo, ad esempio, creerà più rumore (da solo e attraverso piccole correnti di rumore indotte) rispetto a uno più piccolo, anche se potrebbe non essere sempre importante per te.

Un resistore più piccolo consumerà più corrente e creerà più perdite, come hai ipotizzato.

Un resistore più grande creerà un errore più elevato con la stessa corrente di dispersione. Se il pin di feedback nel mezzo dei resistori perde 1 μA quando il resistore che alimenta quella perdita è 1 MOhm, ciò si tradurrà in un errore di 1 V, mentre un resistore da 10k si tradurrà in un errore di 10 mV.

Naturalmente, se la perdita è nell'ordine di diversi nA o meno, potrebbe non interessarti molto dell'errore che crea una resistenza da 1 MOhm. Ma potresti, a seconda di cosa stai progettando esattamente.

Resistori più piccoli nei sistemi di retroazione, ad esempio con invertitori di amplificatori che utilizzano amplificatori operazionali, possono causare errori sul segnale in ingresso se il segnale in ingresso è relativamente debole.

Sono tutti i controlli e i saldi, e se non ci sono abbastanza informazioni a questo punto, potresti voler fare una domanda più diretta su cosa stai facendo. Con schemi e quello.

Oltre ai problemi menzionati da @Asmyldof, quando si usano alte resistenze nei megaohm (e specialmente a 10 M e più), la contaminazione ambientale come polvere, oli per la pelle, residui di flusso di saldatura ecc. Può facilmente ridurre la resistenza effettiva in modo imprevedibile e variabile nel tempo modi.

Oltre ad altre risposte, considera anche il rumore termico . Mentre la tua resistenza aumenta, aumenta anche il rumore. Se vuoi misurazioni molto accurate, questo potrebbe essere un problema.

Non è affatto insolito utilizzare resistenze elevate nei divisori e nei circuiti di feedback per il motivo menzionato - per ridurre il consumo di corrente e il carico, in particolare per i sensori ad alta impedenza, ad esempio.

Tuttavia, è necessario adottare alcune precauzioni per garantire un funzionamento prevedibile. La scheda deve essere ben pulita prima e dopo il posizionamento dei componenti per evitare che la contaminazione appaia come una resistenza parallela. Un detergente per il flusso di buona qualità seguito da un tampone con alcool isopropilico va bene per questo.

Se il circuito deve essere utilizzato in un ambiente imprevedibile (come dove potrebbero esserci accumuli di umidità o umidità elevata), applicare un buon agente di rivestimento conforme alla scheda e ai componenti e sfornare secondo le istruzioni del produttore per produrre un sigillato , barriera all'umidità ad alta resistenza.

Per prima cosa consideriamo i problemi usando valori di resistori BASSI, con opamp. Il problema più grande è la corrente di uscita limitata dell'opamp. Spesso 20 mA è il massimo per prestazioni accurate. Tuttavia, 1 ohm e 1 volt richiedono 1 ampere. Non è disponibile Quindi è necessario progettare con valori più alti.

Un altro problema con i valori BASSI è la distorsione termica, poiché l'autoriscaldamento provoca grandi sbalzi di temperatura e grandi sbalzi di resistenza. L'uso di 1 ohm e 9 ohm, per impostare il guadagno nel circuito di retroazione di opamp, fa sì che i 9 ohm dissipino 9 volte la potenza. Con 1 millivolt di ingresso, la corrente di 1 mA può o meno causare distorsioni rilevabili. Walt Jung ne ha discusso, per i divisori di feedback dell'amplificatore di potenza audio.

Ora per resistenze di valore ALTO: un problema con valori più alti è dovuto alla capacità sul pin -V _IN dell'opamp. Gli sfasamenti ---- 1 megohm e 10 pF hanno un Tau di 10 µS, quindi uno sfasamento di 45 gradi a 16 kHz ---- porta a picchi, instabilità e oscillazione. La cura è di usare piccoli condensatori in parallelo con i resistori Rfeedback di alto valore ... un altro componente da acquistare e installare.

Le resistenze elevate rendono il circuito vulnerabile agli interferenti di Efield. Le cariche capacitive iniettate troveranno un percorso di ritorno. Un resistore da 10Meg Ohm, rivolto verso un cablaggio da 160Volt 60Hz a 4 ", accoppiato a una traccia PCB da 14mm per 1mm, induce 1,5 millivolt di 60Hz. A livello di 1Kohm, l'interferenza è 10.000 volte più piccola.

Esaminiamo anche un LDO, che fornisce un'uscita regolata di 2,5 volt per qualsiasi Vunreg oltre 2,7 volt, con corrente di standby <1uA per la scheda tecnica. Cosa sappiamo del rumore di uscita di quel LDO?

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Sappiamo che questo LDO ha un rumore di uscita RMS di almeno 60 microvolt, a causa dei resistori di feedback 12Million Ohms (volte 2). Almeno 60uV, perché l'amplificatore interno ha un rumore elevato (a correnti molto basse, si aspetta un rumore elevato) e il BandGap da 1,22 volt ha resistori di alto valore.

Ricordo un LDO, con 1uA Iddq, che mostrava una PSRR scadente sopra i 100Hz. Si scopre che la metallizzazione Vin era al di sopra dei divisori di tensione 12Meg Ohm. Qualsiasi immondizia che entrava nell'LDO veniva iniettata direttamente nel circuito del servoamplificatore. Impara a visualizzare questi problemi. Il progettista originale ha dichiarato "l'estrazione parassitaria non ha mostrato questo come un problema". Impara a visualizzare questi problemi.