La razón detrás de elegir la resistencia de compensación para la corriente de polarización de entrada en los amplificadores operacionales

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Encontré la siguiente explicación en línea para determinar los valores utilizados para la resistencia de compensación:

En cualquier caso, el valor del resistor de compensación se determina calculando el valor de resistencia paralelo de R1 y R2. ¿Por qué el valor es igual al equivalente paralelo de R1 y R2? Cuando usamos el Teorema de superposición para calcular la cantidad de caída de voltaje producida por la corriente de polarización de la entrada inversora (-), tratamos la corriente de polarización como si proviniera de una fuente de corriente dentro del amplificador operacional y cortocircuite todas las fuentes de voltaje. (Vin y Vout). Esto da dos caminos paralelos para la corriente de polarización (a través de R1 y a través de R2, ambos a tierra). Queremos duplicar el efecto de la corriente de polarización en la entrada no inversora (+), por lo que el valor de resistencia que elegimos insertar en serie con esa entrada debe ser igual a R1 en paralelo con R2.

Aunque es una explicación 'nítida' y simple, no entiendo cómo es verdad, ya que la corriente que fluye a través de R2 no irá directamente al suelo, pero probablemente ingresará al amplificador operacional en la salida. (op-amp como un sumidero de corriente). Además, podría pasar por algunas resistencias más antes de ir al suelo, ya que Vout no está directamente conectado al suelo.

    
pregunta Sidd

4 respuestas

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No depende de cómo fluye la corriente en la salida del opamp.

Podemos tratar el pin de salida como si tuviera una impedancia de salida muy baja.

Los cálculos determinan en qué medida la entrada inversora cambia el voltaje debido a la corriente que fluye dentro (o sale) de la propia entrada inversora. Esto está determinado por la resistencia efectiva de la red de retroalimentación.

Al poner el mismo valor de resistencia en la entrada no inversora, podemos compensar ese error.

Por ejemplo, si R1 y R2 fueran ambos 2K, la resistencia efectiva en la entrada sería 1K. (los dos están efectivamente en paralelo).

Si el amplificador tuviera una corriente de polarización de entrada de 1uA, esto causaría un cambio de 1 mV en el voltaje en la entrada que causaría un error, ya que la salida tendría que cambiar 2 mV para que la entrada no inc coincida con la entrada inversora. .

Sin embargo, si ponemos una resistencia de 1K en serie con la no inversión también, cambiaría su voltaje en 1 mV en la misma dirección y cancelaría el error.

    
respondido por el Kevin White
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La forma más fácil de analizar esto es configurar Vin a 0V. Ahora la condición para que la salida sea 0 V con corrientes de polarización de entrada no cero, pero corrientes de polarización iguales, es la siguiente:

Sea V1 el voltaje en la entrada + del amplificador operacional. Deje que V2 sea el voltaje en la entrada del amplificador operacional. Y sea yo la corriente de polarización de entrada. I = V1 / Rcomp para el lado de entrada +. I = V2 / R1 + V2 / R2 para el lado de entrada.

Para que el op-amp sea feliz (lineal), V1 debe ser igual a V2. Así que vamos a V1 = V2 = V. Ahora combínelos: I = V / Rcomp = V / R1 + V / R2. O simplemente V / Rcomp = V / R1 + V / R2. Ahora podemos dividir ambos lados por V.

1 / Rcomp = 1 / R1 + 1 / R2; que es lo mismo que Rcomp = R1 || R2.

Dado que el circuito del amplificador es lineal, la tensión de compensación ahora se compensa para todos los valores de Vin.

Espero que esto ayude.

    
respondido por el Dan Hobs
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Solo para agregar, es posible que desee pensar dos veces sobre esas resistencias.

En tiempos recientes con corrientes de polarización muy bajas puede ser una mala idea incluir esa resistencia. Una de las razones es que el ruido térmico inducido por la resistencia podría ser mayor que lo que se está tratando de solucionar.

Entre otros, verifique: enlace

enlace

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respondido por el Andrés
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(Respuesta corta: El voltaje en la entrada no inversora es igual al voltaje en la entrada inversora. Usando la Ley de Ohmios:

  1. El voltaje en la entrada inversora es igual a la corriente a través de la resistencia de realimentación dividida por la resistencia de realimentación.

  2. El voltaje en la entrada no inversora es la compensación actual dividida por la resistencia no inversora y multiplicada por la ganancia no inversora, por lo que ...

  3. Si Rf = Ic Rc x (Rf + Ri) / Ri

  4. Suponiendo que Ic = Si & resuelva para Rc y verá Rc = Rf || Ri)

Respuesta larga:

He estado revisando todas las ecuaciones presentadas en el libro de texto de 1981 de Robert G. Irvine "Amplificadores operacionales: aplicaciones y características" ** y el Capítulo 3 está en "Compensaciones y compensación de compensaciones". Aquí hay un párrafo palabra por palabra sobre el tema:

"Las corrientes de polarización fluyen hacia cada Base del amplificador diferencial (amplificadores operacionales de entrada). Estas dos corrientes son del mismo orden de magnitud y son casi iguales, pero casi nunca exactamente iguales. La diferencia B / T las dos desviaciones Las corrientes son la corriente de compensación. La CORRIENTE DE COMPENSACIÓN es:

Ecuación 3-6

I (OI = Corriente de compensación) = I (+) - I (-) (Corriente de polarización en No-inv. Sin sesgo en Inv.)

... y suele ser inferior al 10% del Promedio de las dos Corrientes de Sesgo. Por lo tanto, la tensión de cambio de salida podría reducirse al 10% de su valor, debido a las corrientes de polarización, si la tensión de cambio estuviera relacionada con la corriente de compensación. Esto se puede lograr colocando una Resistencia de Compensación de Corriente entre la Entrada No Inversora y la Tierra (Rc). La corriente de polarización que fluye a través de esta resistencia a la entrada de No Inversión produciría entonces un voltaje negativo en la entrada de No Inversión y sería amplificada por la Ganancia de No Inversión. Esto compensaría parcialmente la corriente de polarización en la entrada inversora. Pero, ¿qué valor de Rc utilizar?

Un voltaje que aparece en la entrada no inversora se multiplicará por la ganancia no inversora tal como aparece en la salida del amplificador operacional. Esta tensión debe ser igual a la tensión de cambio ya existente en la salida debido a la corriente de polarización de entrada inversora. Es opuesto debido a la ganancia no inversora.

Así:

Ecuación 3-7

(I (-) x Rf) = (I (+) x Rc) x ((Rf + Ri) / Ri)

Donde yo (-) & I (+) se presumirá que es igual. Resolviendo para Rc obtenemos:

Rc = (Rf x Ri) / (Rf + Ri)

Y se puede ver que Rc tiene una resistencia igual a la resistencia paralela B / T Rf & Ri. "

Para su ayuda, las primeras 5 ecuaciones de este capítulo son: Ec. 3-1 "Voltaje de salida como la suma del voltaje esperado y el voltaje de cambio en un amplificador inversor Op-Amp":

Vo = (-Rf / Ri) x V (-) + / 1 (Rf / Ri +1) x Vio

ec. 3-2 "Relaciona el cambio de voltaje de salida con el voltaje de desplazamiento de entrada":

Vov = (Rf / Ri +1) x Vio

ec. 3-3 "Voltaje de salida como la suma del voltaje esperado y el voltaje de cambio en un amplificador operacional sin inversión":

Vo = (Rf / Ri + 1) x V (+) + / 1 (Rf / Ri + 1) x Vio

ec. 3-4 "Dado que el Voltaje de compensación de entrada de ambos Amplificadores de Inversión & non = Inversión se multiplica por la ganancia de No Inversión el cambio, solo, en Voltaje de salida debido al Voltaje de compensación de entrada es":

Vov = +/- (Rf / Ri + 1) x Vio

ec. 3-5 "El voltaje de compensación de entrada de la entrada inversora es igual a la corriente de polarización de entrada multiplicada por la resistencia de retroalimentación":

Voi = + (I (-) x Rf)

** Irvine, Robert G., "Amplificadores operacionales: características y aplicaciones", (1981), Prentice-Hall, Inc., Englewood, NJ 07632

    
respondido por el Danny Sebahar

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