¿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 el R2 en su ejemplo, el capacitor se cargaría gradualmente hacia arriba o hacia abajo y, finalmente, llevaría el pin a V + o V- y el circuito ya no funcionaría como se esperaba.

  

He leído en alguna parte que R2 agregado proporciona el retorno de CC al suelo, 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 opampamp. ¿Cómo resolver este problema?

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

^{simular este circuito : esquema creado usando 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.

En la siguiente etapa de entrada de amplificador operacional bipolar, puede ver 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 algún límite de saturación, por lo que sin una ruta de CC probablemente enrollarás tu entrada.

Para que pueda acoplar la entrada de CC, use una configuración de inversión donde la resistencia de realimentación proporcione la ruta de la corriente de polarización, o la pareja de CA a una entrada de no inversión del amplificador operacional y proporcione una resistencia a tierra o una tensión de polarización para la polarización corrientes

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

  

¿Por qué se agrega una resistencia junto con un condensador para bloquear el componente de CC de la tensión de entrada en un inversor de CA sin inversión?

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

  

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

Tienes dos opciones principales. Cada uno tiene desventajas.

1. Usa una resistencia más grande. El inconveniente aquí es que al aumentar la resistencia aumentará el error de salida causado por la aplicación de la corriente de polarización.
2. Haz la primera etapa de tu cadena de amplificadores DC acoplada. 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. Por lo tanto, incluso con una resistencia de entrada de 1GΩ, 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, necesitará 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 desplazará la tensión en la entrada (+) fuera del rango del amplificador operacional.

Sin embargo, otra función de la resistencia es que reduce una impedancia de entrada concreta que es independiente de la elección del amplificador operacional. Si creamos una instancia de \ $ R_1 \ $ como una resistencia \ $ 10 \ text {k} \ Omega \ $, entonces básicamente ese valor es la impedancia de entrada de la entrada. (Basado en la hipótesis de que la impedancia de entrada del op-amp input \ $ R_ \ text {big} \ $ es tan alta que \ $ R_ \ text {big} || R_1 \ approx R_1 \ $: decimos que valor de \ $ R_1 \ $ "pantanos" (domina) \ $ R_ \ text {big} \ $.

Si no cerramos 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: órdenes de variaciones de magnitud.

Un pequeño problema podría ser que la impedancia es innecesariamente alta. Quizás el circuito que conduce la etapa tenga requisitos mínimos de carga ; Hay tales circuitos.

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

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

El tamaño 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 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 en la señal de entrada. Si disminuimos la impedancia de entrada con un \ $ R_1 \ $ adecuado, le damos al dispositivo de conducción una ventaja sobre las fuentes de ruido de voltaje. El dispositivo de conducción tiene un suministro de corriente por detrás y puede sobrepasar los ruidos de voltaje que no están respaldados por la corriente.