我经常在反馈路径中看到带有电阻的单位增益跟随器。当然,对于一个理想的运算放大器,输入端没有电流,这个电阻器什么也不做。它对真正的运算放大器有什么影响,我如何选择它的值?
R1在这个电路中做什么?
我经常在反馈路径中看到带有电阻的单位增益跟随器。当然,对于一个理想的运算放大器,输入端没有电流,这个电阻器什么也不做。它对真正的运算放大器有什么影响,我如何选择它的值?
R1在这个电路中做什么?
你很少会看到只有一个电阻的电路。通常在同相输入端也会有另一个相同值的电阻器(或等效源电阻)。
大多数(非理想)运算放大器具有有限的输入电阻,这意味着微小的电流流入或流出输入端子。该电流称为“输入偏置电流”,它随输入电压的变化而变化。由于大多数运算放大器电路使用负反馈来使两个输入保持相同的电压,这意味着对于任何给定的电压,通过两个输入的电流都是相同的。
通过每个输入的电流流过连接到该输入的任何电阻,这会在输入处引入电压偏移。如果两个输入端的电阻不同,这个电压偏移也会不同,这两个偏移之间的差异将作为电路运行中的额外输入偏移误差出现。
出于这个原因,在所有运算放大器电路中都努力确保连接到两个输入的电阻相同,从而消除了这种额外的误差源。即使在单位增益缓冲器中,如果源电阻为 100Ω,反馈路径中将使用 100Ω 电阻。
这是OP27 数据表的摘录,表明答案比均衡两个输入看到的阻抗更复杂:
另一个例子,来自 AD797 数据表:
可以使用反馈电阻器的一个原因是为了匹配 Vin 的输出阻抗。真正的运算放大器具有输入电流偏置和输入电流偏移。
以这个代表性电路为例:
在这里,我通过添加电流源来创建一个更真实的运算放大器模型,该电流源模拟流入真实运算放大器端子的电流。两个输入电流之差就是失调输入电流。
正输入端的输入电压实际为:
通过理想的运放动作,负输入端电压相同。然后我们可以计算得到的输出电压:
通过紧密匹配 R1 和 R2,有效地消除了输入偏置电流的影响。请注意,这并不能解决输入失调电流问题。要解决这两个问题,请确保 R1 和 R2 的电阻都小。这将解决输入失调电流和输入偏置电流的问题。如果 R1 足够小,则可能不需要实际的离散匹配 R2,但如果有一个,您当然会得到更好的结果。
我找到了另一个原因!在 JFET 运算放大器中,输入电容随电压变化,这会在非反相配置中产生失真(输入电压随信号变化)。
可以通过在运算放大器的反馈回路中放置一个等于源阻抗的电阻来消除这种失真。这会在运算放大器的反相输入端产生相同的失真信号。由于失真现在对两个输入都是常见的,因此可以通过运算放大器的共模抑制来消除。不幸的是,反馈路径中的电阻会引入额外的噪声,如果它非常大,也会导致稳定性问题。