Perché usare una resistenza di ingresso in questo circuito di rilevamento corrente?

Nella tecnologia lineare AN 105 sul rilevamento di corrente è possibile trovare il seguente circuito.

Mi chiedo quale sia lo scopo del resistore da 200 ohm sull'ingresso di inversione. Sembra non avere alcun effetto.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Si noti che nel paragrafo seguente viene presentato un circuito praticamente identico a cui manca detto resistore:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Come problema secondario : c'è un aspetto negativo nel dimensionamento dei resistori di impedenza di ingresso di 200 ohm significativamente più grandi, ad esempio 10k? (Mantenere costante il guadagno.) L'obiettivo sarebbe quello di ridurre la corrente assorbita dall'opamp dalla sua alimentazione per guidare il BJT.

Modifica 1: necessità di Q1

Nei commenti è stato chiesto se fosse necessario il transistor di uscita Q1. Vedi il mio commento qui sotto sulla mia interpretazione.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Modifica 2: rumore Johnson

inserisci qui la descrizione dell'immagine

V r m S = 10 \times \sqrt{R} \sqrt{Δ f} \times 10^{- 9} in Volt

$Vrms = 10\times \sqrt{R}\sqrt{\Delta f} \times 10^{-9}\text{in Volt}$

R = (\frac{V r m S}{1.3 \times \sqrt{Δ f}} \times 10^{9})^{2} = 211 sol Ω

$R = (\frac{Vrms}{1.3\times\sqrt{\Delta f}}\times 10^9 )^2 = 211 G\Omega$

current-measurement

— Max
fonte

È una strana aggiunta considerando che lo stesso circuito viene mostrato senza il resistore 200R quando funziona come un dispositivo di misurazione della corrente fino a tensioni di alimentazione di 44 V. Forse mostri i due fianco a fianco così la gente non crede che abbia a che fare con le correnti di polarizzazione.

— Andy aka

@Andyaka Grazie per il suggerimento. Questo rende le cose davvero più chiare.

— Max

Sì, c'è un lato negativo nel portare i 200 ohm a 10k - il circuito oscillerà quasi sicuramente perché hai aggiunto guadagno. Attualmente la resistenza del collettore del BJT significa che attenua l'uscita dell'amplificatore operazionale di 10: 1 - questo significa stabilità felice. Poiché la resistenza del collettore supera 2kohm, il guadagno di Q1 aumenta al di sopra dell'unità e potrebbe essere sull'orlo di causare l'instabilità dell'LT1637 a causa del feedback su + Vin (feedback negativo dovuto all'inversione del collettore) - non superiore a 2k, ma è possibile effettuare R2 più grande (diciamo) 20k e usa un 2k per R1. In conclusione: non l'ho mai usato, quindi non sono sicuro.

— Andy aka

V_{o u t} = {io}_{l o un' d} \times \frac{R_{S} \times R_{2}}{R_{1}}

$V_{out}=I_{load}\times\frac{R_s\times R_2}{R_1}$

@Kaz La tua domanda sull'esigenza del transistor mi ha fatto sconcertare. Anche se penso di sapere perché è necessario: con il transistor, la corrente che guida R2 viene fornita attraverso R1, deprimendo così la tensione sull'ingresso dell'amplificatore. - Se non fosse utilizzato alcun transistor esterno, la corrente per l'azionamento di R2 verrebbe fornita dall'alimentazione dell'amplificatore operazionale attraverso Q25. Cosa pensi?

— Max

La resistenza da 200 Ohm sull'inversione dell'ingresso non ha alcun effetto per un amplificatore operazionale ideale, che non ha corrente di ingresso.

Ma i veri amplificatori operazionali richiedono una corrente di polarizzazione (molto piccola) e hanno anche correnti di offset che fluiscono dall'ingresso non invertente all'ingresso invertente.

A causa della corrente di offset, è consigliabile in un circuito di precisione avere impedenze uguali che alimentano i due ingressi dell'amplificatore operazionale.

Nel caso dell'LT1637 con alimentazione a 5 V, la corrente di offset potrebbe raggiungere i 15 nA. Se le impedenze di ingresso non fossero bilanciate, ciò potrebbe causare un errore fino a 3 uV, corrispondente a un errore nella misurazione corrente di 15 uA.

c'è qualche svantaggio nel dimensionare i resistori da 200 ohm come ad esempio 10k?

Non c'è nessun vero problema con una piccola modifica nel valore di quel resistore (ad esempio a 211 Ohm o qualcosa del genere), ma non c'è nemmeno alcun vantaggio.

Se dovessi aumentare la resistenza R1 a 10 kOhm, inizierei a preoccuparmi del rumore di Johnson generato dalla resistenza. Ma non ho esaminato attentamente gli effetti e, naturalmente, il massimo rumore accettabile dipende dai requisiti a livello di sistema.

— Il fotone
fonte

Grazie. Il problema di offset corrente è qualcosa di cui non ero a conoscenza. Sono ancora un po 'confuso poiché, come ha sottolineato Andy aka, un circuito presentato subito dopo questo manca del secondo resistore di ingresso. - Anche se può essere semplicemente una svista.

— Max

Puoi anche guardare la corrente di offset come differenza tra le due correnti di polarizzazione. Penso che il secondo circuito sia progettato solo per casi in cui alcuni uA di errore non sono importanti ... ma forse c'è qualcosa che non sto prendendo in considerazione, quindi non lo aggiungerò ancora alla mia risposta.

— Il fotone

Non sono convinto che sia una cosa di bilanciamento della corrente di ingresso, ma sto lottando per vederlo come qualsiasi altra cosa - c'è un circuito quasi identico sullo stesso collegamento che non lo usa e pretende un intervallo di tensione di alimentazione da 3 V a 44 V . Idem se guardi la scheda tecnica del dispositivo invece della nota dell'app.

— Andy aka

@Andyaka, nota che il primo circuito fa funzionare l'amplificatore operazionale sulla stessa alimentazione del carico. Il secondo circuito è quello di pubblicizzare la capacità di input "over-the-top" dell'amplificatore operazionale --- in questo caso potrebbero non aver progettato la stessa precisione.

— Il fotone

@ThePhoton Ho sentito quello che dici ma c'è qualcosa che mi infastidisce che non riesco a mettere sul dito !!!

— Andy aka