¿Por qué se agrega una resistencia después del capacitor de bloqueo de CC de la entrada del amplificador operacional? [duplicar]

Los pines de entrada opamp tienen una pequeña corriente de polarización. Sin R2 en su ejemplo, el capacitor se cargaría gradualmente hacia arriba o hacia abajo y eventualmente llevaría el pin a V + o V- y el circuito ya no funcionaría según lo previsto.

He leído en alguna parte que R2 agregado proporciona el retorno de CC a tierra; sin embargo, esto reduciría la impedancia de entrada general de op-apm.

Sí, por lo que es importante comprender el efecto en el circuito.

La impedancia I/p debe ser alta para el amplificador operacional. ¿Cómo resolver este problema?

No del todo bien. La impedancia de entrada del amplificador operacional es alta por diseño. No tendrá inconveniente en estar conectado a una resistencia bastante baja. Por ejemplo, si el amplificador operacional se usa para medir la caída de voltaje en una derivación de corriente, la resistencia podría ser << 1 Ω.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 1. R1 permite que OA1 mida la corriente a través de R1, una derivación de corriente de 0,1 Ω.

Las entradas de un amplificador operacional deben tener una ruta de CC para que fluyan las corrientes de polarización.

Puede ver en el siguiente ejemplo de la etapa de entrada del amplificador operacional bipolar que debe fluir una corriente de base continua:

Una corriente continua en un capacitor hará que el voltaje de la tapa aumente hasta que alcance un límite de saturación, por lo que sin una ruta de CC, es probable que desvíe su entrada.

Por lo tanto, puede acoplar CC la entrada, usar una configuración de inversión donde la resistencia de retroalimentación proporciona la ruta de corriente de polarización, o acoplar CA a una entrada no inversora de amplificador operacional y proporcionar una resistencia a tierra o un voltaje de polarización para las corrientes de polarización.

Si obtiene un amplificador operacional de entrada FET, puede usar una resistencia muy grande para proporcionar su ruta de CC y, por lo tanto, mantener una alta impedancia de entrada.

¿Por qué se agrega una resistencia junto con un capacitor para bloquear el componente de CC del voltaje de entrada en un amplificador operacional de CA no inversor?

Las entradas de un amplificador operacional deben tener una ruta de CC para permitir que fluyan las corrientes de polarización y establecer el punto de funcionamiento de CC deseado. Si no proporciona una ruta de CC, el resultado probable es que el voltaje de entrada de CC se salga del rango de entrada de modo común aceptable y su amplificador no funcionará.

La impedancia I/p debe ser alta para el amplificador operacional. ¿Cómo resolver este problema?

Tienes dos opciones principales. Cada uno tiene desventajas.

1. Utilice una resistencia más grande. La desventaja aquí es que aumentar la resistencia aumentará el error de salida causado por la aplicación de la corriente de polarización.
2. Haga que la primera etapa de su cadena de amplificadores esté acoplada a CC. La desventaja aquí es que la corriente de polarización de CC se extraerá de su fuente externa (y si no se puede extraer, volverá a su problema original)

Elegir el amplificador operacional correcto puede ayudar mucho. Por ejemplo, el LTC1052 tiene una corriente de polarización de entrada de 30pA máx. Entonces, incluso con una resistencia de entrada de 1 GΩ, la corriente de polarización solo le daría un error de voltaje de entrada máximo de 30 mV (el error de salida dependerá de la ganancia).

Tenga en cuenta que si comienza a usar resistencias gigohm, deberá asegurarse de que su circuito esté escrupulosamente limpio.

De hecho, es importante que la resistencia de entrada proporcione una ruta de retorno de CC para que la corriente de polarización no termine cargando el capacitor, lo que desplazaría el voltaje en la entrada (+) fuera del rango del amplificador operacional.

Sin embargo, otra función de la resistencia es que fija una impedancia de entrada concreta que es independiente de la elección del amplificador operacional. Si instanciamos$R_1$como un$10\text{k}\Omega$resistencia, entonces básicamente ese valor es la impedancia de entrada de la entrada. (Basado en la hipótesis de que la impedancia de entrada de la entrada del amplificador operacional$R_\text{big}$es tan alto que$R_\text{big} || R_1 \approx R_1$: decimos que el valor de$R_1$"pantanos" (domina)$R_\text{big}$.

Si no determinamos una impedancia de entrada concreta para la etapa de entrada, entonces la etapa de entrada está a merced de la parte específica del amplificador operacional. Podría ser un millón de ohmios, diez millones, cien millones: variaciones de órdenes de magnitud.

Un pequeño problema podría ser que la impedancia sea innecesariamente alta. Quizás el circuito que impulsa el escenario tenga requisitos mínimos de carga; hay tales circuitos.

La variación en la impedancia significa que el producto RC de la impedancia y nuestro capacitor de acoplamiento C es una incógnita. Eso es un problema porque la etapa de entrada constituye un filtro de paso alto; si no conocemos la impedancia detrás del condensador, no sabemos cuál es la frecuencia de codo de este filtro.

Al diseñar la resistencia y el capacitor de entrada con valores específicos, obtenemos un comportamiento predecible que justificamos con respecto a los requisitos del circuito y que no cambiará con variaciones en la parte del amplificador operacional.

La talla de$R_1$también tiene implicaciones para el ruido. Sin ninguna resistencia allí, la impedancia de entrada es muy alta, lo que significa que las variaciones de voltaje (la señal) causan solo variaciones de corriente muy pequeñas. Visto a la inversa, lo que significa es que se requiere muy poca corriente para conducir una señal de voltaje a una entrada de alta impedancia. La implicación es que la situación es susceptible al ruido de voltaje. Las fuentes de ruido de voltaje que no están "respaldadas" por ninguna corriente seria pueden superponerse a la señal de entrada. Si bajamos la impedancia de entrada con un adecuado$R_1$, le damos al dispositivo de conducción una ventaja sobre las fuentes de ruido de voltaje. El dispositivo de conducción tiene un suministro de corriente detrás de él y puede dominar los ruidos de voltaje que no están respaldados por corriente.