Por que usar um resistor de entrada neste circuito de detecção de corrente?

Na Tecnologia Linear AN 105 sobre detecção de corrente, pode-se encontrar o seguinte circuito.

Gostaria de saber qual é o objetivo do resistor de 200 ohm na entrada inversora. Parece não ter efeito.

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Observe que no parágrafo a seguir é apresentado um circuito praticamente idêntico, que não possui o referido resistor:

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Como uma questão secundária : existe alguma desvantagem no dimensionamento dos resistores de impedância de entrada de 200 ohms significativamente maiores, por exemplo, 10k? (Mantendo o ganho constante.) O objetivo seria reduzir a corrente que o opamp consome de seu suprimento para acionar o BJT.

Edit 1: Need for Q1

Nos comentários, questionou-se se o transistor de saída Q1 era necessário. Veja meu comentário abaixo sobre minha interpretação.

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Edit 2: Ruído Johnson

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O cálculo posterior do envelope do fóton sugere que o ruído Johnson do resistor de entrada provavelmente não é um problema, mesmo para valores grandes se 0,1% (da faixa de saída) de ruído na saída for aceitável:

V r m s = 10 \times \sqrt{R} \sqrt{Δ f} \times 10^{- 9} em Volt

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

Para Vrms = 0,005V e 70kHz:

R = (\frac{V r m s}{1.3 \times \sqrt{Δ f}} \times 10^{9})^{2} = 211 G Ω

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

current-measurement Máx.
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É uma adição estranha, considerando que "o mesmo" circuito é mostrado sem o resistor 200R ao operar como um dispositivo de medição de corrente até fornecer tensões de 44V. Talvez você mostre os dois lado a lado para que as pessoas não assumam que isso tem a ver com correntes de viés.

Andy aka

@ Andyaka Obrigado pela sugestão. Isso torna as coisas realmente mais claras.

Max

Sim, há um lado ruim em aumentar os 200 ohms para 10k - o circuito quase certamente oscilará porque você adicionou ganho. Atualmente, o resistor coletor do BJT significa que atenua a saída do amplificador operacional em 10: 1 - isso significa estabilidade feliz. Como o resistor do coletor ultrapassa 2kOhm, o ganho do Q1 aumenta acima da unidade e pode estar à beira de causar instabilidade no LT1637 devido ao feedback de + Vin (feedback negativo devido à inversão do coletor) - não superior a 2k, mas você pode fazer R2 maior (digamos) 20k e use um 2k para R1. Bottom line - eu nunca usei, por isso estou um pouco inseguro.

Andy aka

@Kaz Como você obtém Vout = 0,2 ohm x Iload? Eu recebo Para os valores fornecidos que fornecem o fator reivindicado de 2 ohm.

V_{o você t} = {Eu}_{eu o uma d} \times \frac{R_{s} \times R_{2}}{R_{1}}

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

Max

@ Kaz Sua pergunta sobre a necessidade do transistor me deixou perplexo. Embora eu pense que sei por que é necessário: com o transistor, o atual R2 de acionamento é originado por R1, diminuindo a tensão na entrada do amplificador. - Se nenhum transistor externo foi usado, a corrente do inversor R2 seria originada da fonte do amplificador operacional até Q25. O que você acha?

Max

Respostas:

O resistor de 200 Ohm na entrada inversora não tem efeito para um amplificador operacional ideal, que não possui corrente de entrada.

Mas os amplificadores operacionais reais requerem uma corrente de polarização (muito pequena) e também possuem correntes de deslocamento que fluem da entrada não inversora para a entrada inversora.

Por causa da corrente de compensação, é uma prática recomendada em um circuito de precisão ter impedâncias iguais alimentando as duas entradas do amplificador operacional.

No caso do LT1637 com alimentação de 5 V, a corrente de compensação pode ser tão alta quanto 15 nA. Se as impedâncias de entrada não forem balanceadas, isso poderá causar um erro de até 3 uV, correspondendo a um erro na medição atual de 15 uA.

existe alguma desvantagem em dimensionar os resistores de 200 ohm como, por exemplo, 10k?

Não há problema real com uma pequena alteração no valor do resistor (por exemplo, 211 Ohms ou algo assim), mas também não há vantagem.

Se você aumentasse a resistência R1 para 10 kOhms, começaria a me preocupar com o ruído Johnson gerado pelo resistor. Mas não observei os efeitos com atenção e, é claro, o ruído máximo aceitável depende dos requisitos do seu sistema.

O fóton
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Obrigado. A questão atual da compensação é algo que eu não conhecia. Ainda estou um pouco confuso, pois, como Andy aka apontou, um circuito apresentado imediatamente após este não possui o segundo resistor de entrada. - Embora isso possa simplesmente ser um descuido.

Max

Você também pode considerar a corrente de compensação apenas como diferença entre as duas correntes de polarização. Eu acho que o segundo circuito foi projetado apenas para casos em que alguns uA de erro não são importantes ... mas talvez haja algo que eu não estou considerando, então não adicionarei isso à minha resposta ainda.

O fóton

Não estou convencido de que é uma coisa de equilíbrio de corrente de entrada, mas estou lutando para vê-lo como qualquer outra coisa - há um circuito quase idêntico no mesmo link que não o usa e que visa uma faixa de tensão de alimentação de 3V a 44V . O mesmo se você olhar para a folha de dados do dispositivo em oposição à nota do aplicativo.

Andy aka

@ Andyaka, observe que o primeiro circuito executa o amplificador operacional na mesma fonte da carga. O segundo circuito é anunciar a capacidade de entrada "over-the-top" do amplificador operacional - eles podem simplesmente não estar projetando a mesma precisão nesse caso.

The Photon

@ThePhoton Eu ouço o que você diz, mas há algo me incomodando que eu não consigo entender !!!

Andy aka