Побочные эффекты использования больших сопротивлений

Есть ли какие-либо проблемы, которые могут быть вызваны использованием резисторов большого сопротивления (порядка мегом)?

Я проектирую сеть обратной связи, которая является просто делителем напряжения, и я хочу, чтобы обратная связь отводила как можно меньше тока из цепи. Единственное, что имеет значение, это соотношение между резисторами. Итак, мой вопрос: есть ли причина, по которой можно выбрать, например, резисторы 1 и 10 Ом вместо 1 и 10 МОм?

Есть много недостатков как для низких, так и для высоких значений.

Идеальные значения будут находиться между очень большими и очень маленькими для большинства приложений.

Например, больший резистор того же типа будет создавать больше шума (сам по себе и через малые индуцированные шумовые токи), чем меньший, хотя это не всегда важно для вас.

Как вы уже сами догадались, резистор меньшего размера потребляет больше тока и создает больше потерь.

Больший резистор создаст большую ошибку с тем же током утечки. Если ваш вывод обратной связи в середине ваших резисторов протекает 1 мкА, когда резистор, питающий эту утечку, составляет 1 МОм, это будет приводить к ошибке 1 В, в то время как резистор 10 кОм будет преобразовываться в ошибку 10 мВ.

Конечно, если утечка составляет порядка нескольких нА или меньше, вас может не беспокоить ошибка, создаваемая резистором 1 МОм. Но вы можете, в зависимости от того, что именно вы разрабатываете.

Меньшие резисторы в системах обратной связи, например, с инвертирующими усилителями, использующими операционные усилители, могут вызывать ошибки во входящем сигнале, если входной сигнал относительно слабый.

Это все сдерживает и уравновешивает, и если на данный момент информации недостаточно, вы можете задать более прямой вопрос о том, что конкретно вы делаете. Со схемами и этим.

В дополнение к проблемам, о которых упоминает @Asmyldof, при использовании высоких сопротивлений в мегомах (и особенно при 10 м и более) загрязнение окружающей среды, такое как пыль, масла для кожи, остатки паяльного флюса и т. Д., Может легко снизить эффективное сопротивление в непредсказуемых и изменяющихся во времени пути.

В дополнение к другим ответам, также рассмотрим тепловой шум . Как ваше сопротивление растет, так и шум. Если вы хотите очень точные измерения, это может быть проблемой.

Нет ничего необычного в том, чтобы использовать высокие сопротивления в делителях и цепях обратной связи по той причине, о которой вы упомянули - например, для снижения потребления тока и нагрузки, особенно для датчиков с высоким импедансом.

Однако следует принять несколько мер предосторожности для обеспечения предсказуемой работы. Плата должна быть хорошо очищена до и после размещения компонентов, чтобы избежать появления загрязнений в виде параллельного сопротивления. Хорошее качество очистителя флюса, сопровождаемого тампоном изопропилового спирта, хорошо для этого.

Если цепь должна эксплуатироваться в непредсказуемой среде (например, там, где может быть накопление влаги или высокая влажность), то на плату и компоненты следует нанести хорошее защитное средство для нанесения конформного покрытия и выпекать в соответствии с инструкциями производителя для получения герметичного покрытия. , влагостойкий барьер.

Сначала давайте рассмотрим проблемы с использованием низких значений резисторов с операционными усилителями. Самая большая проблема - ограниченный выходной ток операционного усилителя. Часто 20 мА является максимумом для точной работы. Тем не менее, 1 Ом и 1 Вольт требуют 1 ампер. Это не доступно. Таким образом, вы должны проектировать с более высокими значениями.

Другая проблема с низкими значениями - это тепловые искажения, поскольку самонагревание вызывает большие изменения температуры и большие изменения сопротивления. Использование 1 Ом и 9 Ом для установки усиления в контуре обратной связи операционного усилителя приводит к тому, что 9 Ом рассеивают мощность в 9 раз. При входе 1 милливольт ток 1 мА может вызывать или не вызывать обнаруживаемые искажения. Уолт Юнг обсудил это с делителями обратной связи усилителя мощности звука.

Теперь для сопротивлений с высокими значениями: проблема с более высокими значениями связана с емкостью на выводе -V _IN операционного усилителя. Фазовые сдвиги ---- 1 МОм и 10 пФ имеют Тау 10 мкСм, таким образом, фазовый сдвиг 45 градусов при 16 кГц ---- это приводит к пиковым значениям, нестабильности и колебаниям. Суть в том, чтобы использовать крошечные конденсаторы параллельно с резисторами Rfeedback высокого значения ... еще один компонент, который можно купить и установить.

Высокое сопротивление делает цепь уязвимой для помех Efield. Емкостные заряды найдут обратный путь. Резистор на 10 Мом, обращенный к проводке 160 В 60 Гц при 4 ", соединяясь с 14 мм х 1 мм PCB трассой, индуцирует 1,5 милливольт 60 Гц. На уровне 1 кОм помехи на 10 000 раз меньше.

Давайте также рассмотрим LDO, обеспечивая регулируемую выходную мощность 2,5 В для любого Vunreg более 2,7 В, с током в режиме ожидания <1 мкА на таблицу. Что мы знаем о выходном шуме этого LDO?

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Мы знаем, что этот LDO имеет как минимум 60 микровольт среднеквадратичного выходного шума из-за резисторов обратной связи 12 миллионов Ом (раз 2). По крайней мере, 60 мкВ, потому что внутренний операционный усилитель имеет высокий уровень шума (при очень низких токах, ожидайте высокий уровень шума), а полосовой пропускатель на 1,22 В имеет резисторы высокого значения.

Я вспоминаю LDO с 1uA Iddq, показывающий плохое PSRR выше 100 Гц. Оказывается, металлизация Vin была выше делителей напряжения 12 мегом. Любой мусор, попадающий в LDO, был непосредственно введен в контур сервоусилителя. Научитесь визуализировать эти проблемы. Оригинальный дизайнер заявил, что «паразитное извлечение не показало это как проблему». Научитесь визуализировать эти проблемы.