Зачем использовать входной резистор в этой цепи измерения тока?

В линейной технологии AN 105 по измерению тока можно найти следующую схему.

Мне интересно, какова цель 200-омного резистора на инвертирующем входе. Похоже, не имеет никакого эффекта.

введите описание изображения здесь

Обратите внимание, что в следующем параграфе представлена практически идентичная схема, в которой отсутствует указанный резистор:

введите описание изображения здесь

В качестве побочного вопроса : есть ли какой-то недостаток в выборе размеров резисторов на входном импедансе 200 Ом, которые значительно больше, например, 10 кОм? (Сохранение коэффициента усиления постоянным.) Цель состоит в том, чтобы уменьшить ток, потребляемый операционным усилителем от его источника для управления BJT.

Редактировать 1: Потребность в Q1

В комментариях был задан вопрос, нужен ли выходной транзистор Q1. Смотрите мой комментарий ниже о моей интерпретации.

введите описание изображения здесь

Редактировать 2: шум Джонсона

введите описание изображения здесь

Обратная сторона расчета огибающей фотона предполагает, что шум Джонсона входного резистора вряд ли будет проблемой даже для больших значений, если допустимый шум 0,1% (от выходного диапазона) на выходе:

В р м s знак равно 10 \times \sqrt{р} \sqrt{Δ е} \times 10^{- 9} в вольт

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

Для Vrms = 0,005 В и 70 кГц:

р знак равно (\frac{В р м s}{1,3 \times \sqrt{Δ е}} \times 10^{9})^{2} знак равно 211 грамм Ω

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

current-measurement Максимум
источник

Это странное дополнение, учитывая, что "та же самая" схема показана без резистора 200R при работе в качестве устройства измерения тока до напряжений питания 44 В. Может быть, вы показываете два рядом друг с другом, чтобы люди не предполагали, что это как-то связано с токами смещения.

Энди ака

@ Andyaka Спасибо за предложение. Это делает вещь действительно более ясной.

Макс

Да, есть обратная сторона в повышении 200 Ом до 10 кОм - схема почти наверняка будет колебаться, потому что вы добавили усиление. В настоящее время коллекторный резистор BJT означает, что он ослабляет выходной сигнал операционного усилителя на 10: 1 - это означает счастливую стабильность. Когда резистор коллектора поднимается выше 2kohm, коэффициент усиления Q1 поднимается выше единицы и может оказаться на грани нестабильной работы LT1637 из-за обратной связи на + Vin (отрицательная обратная связь из-за инверсии коллектора) - не выше 2k, но вы можете сделать R2 больше (скажем) 20k и использовать 2k для R1. Итог - я никогда не использовал это, поэтому я немного не уверен.

Энди ака

@ Kaz Как вы получаете Vout = 0,2 Ом х Iload? Я получаю Для заданных значений, которые дают заявленный коэффициент 2 Ом.

В_{о U T} знак равно я_{L о a d} \times \frac{р_{s} \times р_{2}}{р_{1}}

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

Макс

@Kaz Ваш вопрос о необходимости транзистора поставил меня в тупик. Хотя я думаю, что знаю, зачем это нужно: транзистор управляет током R2 через R1, таким образом снижая напряжение на входе усилителя. - Если внешний транзистор не использовался, ток для привода R2 поступал бы от источника операционного усилителя через Q25. Как вы думаете?

Макс

Ответы:

Резистор 200 Ом на инвертирующем входе не действует для идеального операционного усилителя, у которого нет входного тока.

Но реальные операционные усилители требуют (очень малого) тока смещения, а также имеют смещенные токи, протекающие от неинвертирующего входа к инвертирующему входу.

Из-за тока смещения в прецизионной схеме рекомендуется иметь равные импедансы, питающие два входа операционного усилителя.

В случае LT1637 с питанием 5 В ток смещения может достигать 15 нА. Если входные импедансы не сбалансированы, это может привести к ошибке до 3 мкВ, что соответствует ошибке измерения тока 15 мкА.

Есть ли какие-то недостатки в выборе размеров резисторов 200 Ом, например, 10 кОм?

Нет реальной проблемы с небольшим изменением этого значения резистора (например, до 211 Ом или что-то в этом роде), но также и никаких преимуществ.

Если бы вы увеличили сопротивление R1 до 10 кОм, я бы начал беспокоиться о шуме Джонсона, создаваемом резистором. Но я не внимательно изучил эффекты, и, конечно, максимально допустимый шум зависит от требований вашего уровня системы.

Фотон
источник

Спасибо. О текущей проблеме смещения я не знал. Я все еще несколько сбит с толку, поскольку, как указал Энди, в схеме, представленной сразу после этой, отсутствует второй входной резистор. - Хотя это может быть просто упущением.

Макс

Вы также можете рассматривать ток смещения как разницу между двумя токами смещения. Я думаю, что вторая схема просто разработана для случаев, когда несколько uA ошибок не важны ... но, возможно, есть кое-что, что я не рассматриваю, поэтому я пока не добавлю это в свой ответ.

Фотон

Я не уверен, что это баланс входного тока, но я изо всех сил пытаюсь увидеть это как что-то еще - на том же канале есть почти идентичная схема, которая его не использует, и она подразумевает диапазон напряжения питания от 3 В до 44 В , То же самое, если вы посмотрите на лист данных устройства в отличие от примечания к приложению.

Энди ака

@ Andyaka, обратите внимание, что первая цепь работает на том же источнике питания, что и нагрузка. Вторая схема должна рекламировать «чрезмерную» входную способность операционного усилителя - они, возможно, просто не проектировали такую же точность в этом случае.

Фотон

@ThePhoton Я слышу, что вы говорите, но меня что-то беспокоит, и я не могу разобраться в этом!

Энди ака