¿Los valores de resistencia utilizados para los circuitos opamp provienen de las ecuaciones?

Question

¿Los valores de resistencia utilizados para los circuitos opamp provienen de las ecuaciones?

Looper

Tengo el siguiente circuito:

Usé el LM741 como opamp. La resistencia de entrada es $2\cdot10^6\space\Omega$ , la resistencia de salida es $75\space\Omega$ y la ganancia de voltaje es $2\cdot10^5$ .

Pregunta: Elijo valores para las resistencias $R_{in}$ y $R_f$ que estan entre $10\space k\Omega$ y $100\space k\Omega$ . Pero, ¿cómo se sigue ese rango de las ecuaciones de resistencia de entrada y resistencia de salida?

Mi trabajo: de esta página (diapositivas 31/32/33) encontré que las ecuaciones son:

$\begin{matrix} (1) & R_{i norte pag tu t} \approx R_{i norte} + \frac{R_{F} + 75}{1 + 2 \cdot 10^{5}} \to \infty_{i d mi a yo} \end{matrix}$ $R_{input}\approx R_{in}+\frac{R_f+75}{1+2\cdot10^5}\to\infty_{ideal}\tag1$
$\begin{matrix} (2) & R_{o tu t pag tu t} \approx \frac{75}{2 \cdot 10^{5}} \cdot \frac{R_{i norte} + R_{F}}{R_{i norte}} \to 0_{i d mi a yo} \end{matrix}$ $R_{output}\approx\frac{75}{2\cdot10^5}\cdot\frac{R_{in}+R_f}{R_{in}}\to0_{ideal}\tag2$

Ahora, no veo cómo siguen los valores.

DavidG25

Cosas a considerar para elegir los valores de resistencia para un amplificador inversor: ganancia, ruido de resistencia, ruido de corriente, compensación debido a la corriente de polarización de entrada y disipación de potencia en las resistencias.

Looper

@DavidG25 Entonces, ¿dónde está el rango de

10 k

$10k$ a

100 k

$100k$ ¿viene de?

DavidG25

@Looper eso es solo una regla general. Las resistencias excesivamente grandes (1Meg +) darán como resultado grandes compensaciones debido a la corriente de polarización de entrada, mucho ruido de corriente y mucho ruido de resistencia. Las resistencias excesivamente pequeñas disiparán mucha potencia y conducirán más corriente de la que puede suministrar el amplificador operacional.

Looper

@ DavidG25 ¿Hay documentación sobre ese tema? Para que pueda leer más.

Trevor_G

Primero ... elija un amplificador operacional diferente

DavidG25

@Looper sí, mucho. La búsqueda de algo como los errores de CC del amplificador le dará documentos sobre los temas de compensación. La búsqueda de un diseño de amplificador de bajo ruido cubrirá el ruido. La disipación de energía es V ^ 2 / R y la capacidad actual del amplificador operacional se enumera en la hoja de datos.

broma

También ayuda saber la impedancia de salida de lo que está impulsando el circuito. Entre otras cosas. No necesariamente puede tratar esto como un circuito completamente aislado. También hay contexto para ello. Es cuestión de priorizar el error, el ruido, el calentamiento, el tamaño, el costo, etc. y luego manejar esas cosas con la idea de que puedes defender bien tus elecciones. Y luego probar sus opciones para ver si lo que obtiene se acerca lo suficiente a lo que espera obtener.

Big6

De acuerdo con David. También las resistencias lo suficientemente grandes pueden hacer que el circuito opamp sea inestable (oscile) ... cds.linear.com/docs/en/application-note/an148fa.pdf

holamundo922

Consulte esta respuesta para obtener más información sobre las corrientes de polarización de entrada.

Casi termino

Busque "Circuitos analógicos" de Robert Pease; "Diseño de circuitos analógicos" por Dobkin/Williams. Otros títulos de Williams y Pease. Estos libros agregan una dimensión a su educación que probablemente no aprenderá en la escuela de ingeniería.

Respuestas (2)

¿Los valores de resistencia utilizados para los circuitos opamp provienen de las ecuaciones?

Cosas a considerar para elegir los valores de resistencia para un amplificador inversor: ganancia, ruido de resistencia, ruido de corriente, compensación debido a la corriente de polarización de entrada y disipación de potencia en las resistencias.
@DavidG25 Entonces, ¿dónde está el rango de $10k$ a $100k$ ¿viene de?
@Looper eso es solo una regla general. Las resistencias excesivamente grandes (1Meg +) darán como resultado grandes compensaciones debido a la corriente de polarización de entrada, mucho ruido de corriente y mucho ruido de resistencia. Las resistencias excesivamente pequeñas disiparán mucha potencia y conducirán más corriente de la que puede suministrar el amplificador operacional.
@ DavidG25 ¿Hay documentación sobre ese tema? Para que pueda leer más.
@Looper sí, mucho. La búsqueda de algo como los errores de CC del amplificador le dará documentos sobre los temas de compensación. La búsqueda de un diseño de amplificador de bajo ruido cubrirá el ruido. La disipación de energía es V ^ 2 / R y la capacidad actual del amplificador operacional se enumera en la hoja de datos.
También ayuda saber la impedancia de salida de lo que está impulsando el circuito. Entre otras cosas. No necesariamente puede tratar esto como un circuito completamente aislado. También hay contexto para ello. Es cuestión de priorizar el error, el ruido, el calentamiento, el tamaño, el costo, etc. y luego manejar esas cosas con la idea de que puedes defender bien tus elecciones. Y luego probar sus opciones para ver si lo que obtiene se acerca lo suficiente a lo que espera obtener.
De acuerdo con David. También las resistencias lo suficientemente grandes pueden hacer que el circuito opamp sea inestable (oscile) ... cds.linear.com/docs/en/application-note/an148fa.pdf
Consulte esta respuesta para obtener más información sobre las corrientes de polarización de entrada.
Busque "Circuitos analógicos" de Robert Pease; "Diseño de circuitos analógicos" por Dobkin/Williams. Otros títulos de Williams y Pease. Estos libros agregan una dimensión a su educación que probablemente no aprenderá en la escuela de ingeniería.

Ale..chenski · Answer 1

Un amplificador operacional ideal tiene una impedancia de entrada infinita, corriente de fuga parásita cero y compensaciones, y una impedancia de salida cero. Por lo tanto, en este caso CUALQUIER resistencia es buena, matemáticamente.

Los amplificadores reales tienen una impedancia de salida finita (~30 ohmios y hasta 1k) y una impedancia de entrada notable (hasta 300k para diseños antiguos como LM741). Para obtener una funcionalidad aproximada de OA en el mejor grado posible, las resistencias deben ser mucho más grandes que la impedancia de salida, pero mucho más pequeñas que la impedancia de entrada. Esto le da alguna opción para hacer. A veces, la elección es limitada, como en el caso de la tarea, entre 10k y 100k.

analogsystemsrf · Answer 2

Bienvenido al mundo de la síntesis de circuitos.

Suponga que desea un sistema de 20 bits, con +-5 voltios en el ADC. Las resistencias tienen coeficientes de temperatura de 5 PPM (quizás sean resistencias de película metálica de Vishay). Las resistencias, más las trazas de PCB y el dieléctrico FR-4 de PCB y los diversos planos VDD y GND y el chasis de metal de la caja protectora, proporcionan una resistencia térmica de 100 grados centígrados por vatio. La constante de tiempo térmica de la resistencia es de 11 milisegundos; la constante de tiempo de la PCB es de varios segundos. ¿Podemos lograr 20 bits SINAD (señal a ruido + distorsión)? ¿Podemos mantener la no linealidad por debajo de 1 bit? ¿Podemos mantener el autocalentamiento de las resistencias por debajo de 1 bit o 1 PPM?

Para 1PPM, necesitamos un calentamiento de 0,2 grados centígrados. A 100 grados C por vatio, y solo presupuestamos 0,2 grados, solo podemos disipar 2 milivatios en las resistencias.

Con 5 voltios en las resistencias, ¿qué valor se requiere?

P = V ^ 2 / R; R = V^2/P = 5*5 / 0,002 = 25 * 500 = 12 500 ohmios.

Ahora... ¿puede lograr el nivel de ruido de Johnson necesario para 20 bits?

1K ohm en un ancho de banda de 1 Hz es 4 nanoVoltios RMS; en un ancho de banda de 1 MHz, espere 4 microvoltios.

Esa resistencia de 12.500 ohmios generará sqrt (12.500 / 1.000) = sqrt (12,5) ~~3,5 veces más ruido,

o 4uV * 3,5 = 14 uVoltios RMS.

Sin embargo, ¿cuánto es el presupuesto de ruido aleatorio para un sistema de 20 bits, con una escala completa de 5 voltios?

5uV RMS?

Por lo tanto, estamos encajonados entre la no linealidad del calentamiento térmico y el ruido de fondo aleatorio.

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