Op-amp con red T en la ruta de retroalimentación

¿Cómo calculo la resistencia de red T equivalente del amplificador inversor a continuación? La respuesta es 10 MΩ, pero no sé cómo calcularlo. No estoy buscando solo una fórmula, sino un análisis de circuito en profundidad.

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Simplemente haga un análisis de malla actual con un terreno virtual.

Respuestas (1)

Tu escritura no es del todo clara. Pero dado que diste la respuesta que buscas, creo que entiendo lo que querías decir. Desea saber cómo la salida afecta la corriente que ingresa a la entrada inversora a través de la red T. Su objetivo es encontrar el equivalente R F (si te entiendo) eso tendría un resultado similar al de:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

(Arriba, he tratado dos resistencias como si tuvieran el mismo valor, R T , para ayudar a simplificar un poco las cosas).

Dado que la entrada inversora puede tomarse lo más cerca posible de 0 V , para los propósitos aquí, la pregunta es esencialmente simplemente "¿Cómo afecta el voltaje en la salida del amplificador a la corriente que ingresa al nodo inversor?"

Para averiguarlo, primero descubra V X :

V X = V O R GRAMO R T + 0 V R T R T + 0 V R GRAMO R T R T R T + R T R GRAMO + R T R GRAMO = V O R GRAMO R T + 2 R GRAMO

A partir de eso, puedes calcular fácilmente:

yo X = V X R T = V O R T R GRAMO R T + 2 R GRAMO = V O R T ( R T + 2 R GRAMO ) R GRAMO R F = R T ( R T + 2 R GRAMO ) R GRAMO = R T ( 2 + R T R GRAMO )

El resultado es R F 10.004 METRO Ω


Solo una nota sobre redes T, de mi propia experiencia personal con electrómetros. (Estaba experimentando con circuitos logrando por debajo 1 fa Hz niveles de ruido referidos a la entrada y, literalmente, tener que comprar dados sin empaquetar y usar alambres adhesivos y temperaturas estables en 5 C [bajo, pero no tanto como para que mi ventana se congele] en pequeños módulos sellados con ventanas de cuarzo para poder llegar allí).

Estas redes T en realidad generan un ruido de corriente más alto ( i norte ) y el divisor de voltaje en la salida multiplica el voltaje de compensación de entrada, la deriva y el ruido del voltaje del amplificador por la relación de 1 + R T R GRAMO . Estas especificaciones de entrada a menudo son bastante malas de todos modos, por lo que rápidamente se vuelve increíblemente poco práctico considerar multiplicar su desplazamiento y deriva ya molestos (aquí casi siempre se usan amplificadores operacionales FET de corriente de entrada baja ) usando una red T en lugar de una gran resistencia de retroalimentación .

(Claro, también se debe considerar el ruido de Johnson de la resistencia de retroalimentación. Pero no es un problema tan grande una vez que lo remite a la entrada como ruido de corriente de entrada).


NOTA al OP:

Tu escribiste:

"¿No debería ser el primero R T y R GRAMO estar en paralelo, con la combinación en serie con el segundo R T ? expresión resultante es ( R T ∣∣ R GRAMO ) + R T . ¿Qué tiene de malo esta expresión?".

No hay nada de malo en esa expresión, excepto que no se muestra dentro de su contexto adecuado. Veamos a dónde va eso.

Comenzando en la salida y trabajando hacia atrás:

V T H = V O R GRAMO R GRAMO + R T R T H = R T R GRAMO R GRAMO + R T

Ahora tenemos que sumar el valor de R T que conduce de vuelta al nodo de entrada inversor para R T H para obtener la resistencia de Thevenin total vista por el voltaje de Thevenin calculado anteriormente. Entonces, la corriente en el nodo inversor debido al voltaje de salida del opamp es:

yo V O = V T H R T H + R T

Pero en realidad estamos interesados ​​en la eficacia R F = V O yo V O (La resistencia de retroalimentación equivalente se determina dividiendo el voltaje de salida por la corriente que hace que ingrese al nodo inversor, como si tuviéramos una resistencia de este tipo allí). Entonces:

R F = V O yo V O = V O V T H R T H + R T = V O V O R GRAMO R GRAMO + R T R T H + R T = ( R T H + R T ) ( 1 + R T R GRAMO )

Y ahora, aquí, puedes ver tu factor presente en la ecuación anterior. ¡ Pero fíjate que no está solo ! Ahí hay un segundo factor.

Podríamos detenernos ahí. Pero sigamos:

R F = ( R T H + R T ) ( 1 + R T R GRAMO ) = ( R T R GRAMO R GRAMO + R T + R T ) ( 1 + R T R GRAMO ) = R T ( R T + 2 R GRAMO ) R GRAMO = R T ( 2 + R T R GRAMO )

Que es lo mismo que antes.

¿No deberían estar los primeros Rt y Rg en paralelo, con la combinación en serie con el segundo Rt? expresión resultante es R t | | R gramo + R t . ¿Qué tiene de malo esta expresión?
@sarthak Lo único malo es que ha tomado una pieza sin ponerla en su contexto más completo . Si haces eso, obtienes exactamente lo que escribí. Empezar con V T H = V O R GRAMO R GRAMO + R T y R T H = R T R GRAMO R GRAMO + R T . Ahora, necesita calcular la corriente en el nodo inversor, yo = V T H R T H + R T = V O R F . Por lo tanto, R F = V O yo . para que encuentras R F ?
¿Entre qué nodos está calculando el Vth?
@sarthak V T H es el voltaje de Thevenin formado por V O y tierra y las resistencias, R T y R GRAMO en el lado derecho del esquema (no incluir R T que se une al nodo inversor.)
@jonk ok, ahora entiendo cómo se calcula la resistencia de retroalimentación, pero tengo otra pequeña pregunta: ¿por qué R comp es 51k? , debería ser Ri || Rf eso es igual a 100k no 51k
@isam El centro de la red T está esencialmente en el suelo. Entonces, la entrada inversora ve principalmente dos resistencias de 100k en paralelo. Sin embargo, no exactamente en el suelo, porque tiene un 1% de descuento. Por lo tanto, el valor se establece un poco más alto.
Si R T R GRAMO , entonces se puede despreciar el término igual a 2 y la ganancia es aproximadamente R T 2 R GRAMO .