Resistenza di ingresso amplificatore operazionale?


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Sto leggendo il foglio dati per TL064 , che contiene questa figura a pagina 16:

Scheda tecnica TL064 Figura 19

Questo è ovviamente un amplificatore di strumentazione che apparentemente usa l'uscita di un amplificatore invertito invece di una messa a terra nell'angolo in basso a destra della figura sopra, ma ciò che mi rende davvero perplesso sono i resistori da 100 kΩ collegati direttamente agli ingressi non invertitori di tre dei quattro ampere. Non ricordo di aver visto un circuito di amplificazione della strumentazione nei libri o nelle note applicative che li hanno, e tutti gli amplificatori di strumentazione che ho costruito usando lo schema a tre op-amp funzionano bene senza di loro.

I fogli dati specificano una resistenza di ingresso di 10 12 Ω, che è 10.000.000 volte maggiore di 100 kΩ, quindi non sembra aggiungere nulla agli ingressi JFET già ad alta impedenza. Pensavo che forse avesse a che fare con le correnti di polarizzazione dell'input, ma sono solo io a fare una pugnalata selvaggia nel buio.

Curiosamente, la figura 26 nello stesso foglio dati (pagina 18) mostra una versione a due amplificatori operazionali di un amplificatore per strumentazione senza resistori da 100 kΩ sugli ingressi op-amp non invertiti!

Qual è lo scopo dei resistori da 100 kΩ sugli ingressi non invertenti nel circuito sopra? Mi sto perdendo qualcosa di completamente ovvio?


Devo fare il loop-up per essere sicuro, ma penso che queste resistenze siano lì per ridurre la corrente distorta in ingresso. La resistenza in ingresso non è una resistenza "reale" come componente, quindi non riesce a ridurre la corrente distorta in ingresso. In un preciso circuito di misurazione, suppongo che quelle correnti possano causare problemi, ma sono ancora molto piccole.
MathieuL,

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TL064 ha ingressi JFET. Nel normale funzionamento le giunzioni alle porte sono sempre polarizzate al contrario e quindi hanno un'impedenza molto elevata e le resistenze non hanno senso. Forse i resistori sono lì per la limitazione di corrente nel caso eccezionale che gli ingressi diventino così negativi che la giunzione diventa polarizzata in avanti.
Cagliata,

Risposte:


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IMO non servono a nulla e possono essere esclusi. Se dovessero minimizzare l'offset di input, allora dovrebbe essercene anche uno nel feedback dall'output all'input di inversione. Entrambi gli ingressi dovrebbero vedere la stessa impedenza.
Soprattutto con impedenze di ingresso molto elevate come gli opamp FET non sembrano esserne necessari.


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Ho visto questo fatto, apparentemente per limitare la larghezza di banda (basandosi sulla capacità di ingresso) o per limitare la corrente di ingresso se le guide di alimentazione vengono superate - ma entrambe sono scuse scarse per questo IMHO.
MikeJ-UK,

@Mike - Sì, ho pensato anche alla capacità, ma la scheda tecnica non menziona i valori per essa. Nemmeno gli ingressi sembrano avere diodi di serraggio.
Stevenvh,

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Hmm, non sono molto convinto. Se il produttore stesso li ha disegnati lì, servono a qualche scopo. La scheda tecnica non chiarisce se l'Opamp ha o meno diodi di bloccaggio. Indica la classificazione in ingresso +/- 15 V. Probabilmente, i resistori sono lì per limitare la corrente di ingresso, come dice @ MikeJ-UK, nel caso in cui sia noto che l'applicazione deve superare tali valori di tensione di ingresso.
Telaclavo,

@Telaclavo - Non credo che ci siano diodi di serraggio espliciti (a parte le giunzioni FET di ingresso!) - e nessuna menzione di Cin, quindi il mio commento su una "scusa scarsa".
MikeJ-UK,

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@clabacchio - Come ha detto OP, l'impedenza di ingresso è 10.000.000 volte superiore! Quindi, anche se un resistore ha uno sconto del 50%, non farebbe alcuna differenza.
Stevenvh,

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Non è mai discusso nel foglio dati, ma in pratica molti follower di tensione sono instabili senza la resistenza di ingresso in serie. Prova a costruire un follower di tensione con un LME49710. Guidare un carico di 150 Ohm. Usa un'onda sinusoidale da 1 KHz. L'output sembra terribile, vero? Ora aggiungi una resistenza serie 10 KOhm sull'ingresso. Problema risolto.

Anche io vorrei sentire una spiegazione per questo.


Questo è più un commento sulla domanda originale che una risposta.
Dave Tweed

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Immagino che l'instabilità abbia a che fare con un debole rumore in ingresso proveniente dal blocco di alimentazione; il posizionamento dei resistori sugli ingressi aumenta l'impedenza RC al rumore dovuto alla capacità parassita dell'opamp.
davide

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Questo potrebbe essere un errore nello schema elettrico. Forse, l'intento era che i resistori da 100K fossero resistori shunt verso l'ingresso, piuttosto che in serie. I resistori di shunt avrebbero lo scopo di ridurre l'impedenza di ingresso a 100K. (L'impedenza di ingresso astronomica non è sempre desiderabile: per prima cosa, è suscettibile al rumore.) Il secondo scopo sarebbe quello di fornire un ritorno CC se c'è un condensatore di accoppiamento appena prima dell'ingresso. Senza l'ingresso riferito a terra, il condensatore si carica fino a quando non porta quell'ingresso fuori da un intervallo utile. Attraverso un ingresso JFET con una corrente di polarizzazione molto piccola, questo potrebbe richiedere ore o giorni!

Ho trovato una bella discussione di questo qui: http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/41-08/amplifier_circuits.html

(Tuttavia, questo è "afferrare le cannucce": perché il circuito probabilmente mostrerebbe il condensatore.)

Per quanto riguarda avere i resistori in serie; Sono d'accordo con gli altri. Il probabile motivo sarebbe la protezione attuale nel caso in cui l'ingresso si interrompa per sovratensione.


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Mi sono imbattuto in un circuito in-amp per la misurazione della corrente che aveva resistori di ingresso simili e misteriosi (1,3k su entrambi gli ingressi). Apparentemente la logica dietro i resistori è di limitare le correnti di guasto nel caso in cui il CM superi le rotaie, ad esempio quando si scollega un sensore con cavi lunghi. Questa nota applicativa di Analog spiega la situazione in modo più dettagliato.

I resistori da 100k nella scheda tecnica TI sembrano tuttavia un po 'grandi e probabilmente aumentano un po' il rumore del sistema.


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Oltre alle ragioni che sono state menzionate (protezione, stabilità, ...), voglio aggiungere una possibile ragione: alcuni opamp richiedono che l'impedenza della sorgente di entrambi gli ingressi sia abbinata per raggiungere il livello più basso possibile di distorsione. Questo è ad esempio spiegato nella scheda tecnica OPA134:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Quindi il resistore sarebbe lì per corrispondere all'impedenza dell'altro ingresso.


non dovrebbe essere 20kOhm quindi?
michi7x7,
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