为什么在这个电流检测电路中使用输入电阻?

电器工程 电流测量
2022-01-06 15:00:39

在关于电流检测的凌力尔特 AN 105中,可以找到以下电路。

我想知道反相输入上的 200 欧姆电阻的目的是什么。它似乎没有任何效果。

在此处输入图像描述

请注意,在以下段落中,提供了一个几乎相同的电路,但缺少所述电阻器:

在此处输入图像描述


作为一个附带问题:将 200 欧姆输入阻抗电阻器的尺寸设置得更大(例如 10k)有什么缺点吗?(保持增益恒定。)目的是减少运算放大器从其电源汲取的电流以驱动 BJT。


编辑 1:需要 Q1

在评论中,有人质疑是否需要输出晶体管 Q1。请参阅下面关于我的解释的评论。

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编辑 2:约翰逊噪声

在此处输入图像描述 在此处输入图像描述

光子包络计算的背面表明,如果输出上的 0.1%(输出范围)噪声是可接受的,即使对于较大的值,输入电阻的约翰逊噪声也不太可能成为问题:$$ Vrms = 10\times \sqrt{ R}\sqrt{\Delta f} \times 10^{-9}\text{in Volt}$$

对于 Vrms = 0.005V 和 70kHz:$$ R = (\frac{Vrms}{1.3\times\sqrt{\Delta f}}\times 10^9)^2 = 211 G\Omega $$

1个回答

反相输入端的 200 欧姆电阻器对没有输入电流的理想运算放大器没有影响。

但是真正的运算放大器需要(非常小的)偏置电流,并且还具有从非反相输入流向反相输入的偏移电流。

由于存在偏移电流,精密电路中的最佳做法是使运算放大器的两个输入具有相等的阻抗。

对于采用 5 V 电源的 LT1637,失调电流可能高达 15 nA。如果输入阻抗不平衡,则可能导致高达 3 uV 的误差,对应于 15 uA 的电流测量误差。

将 200 欧姆电阻的大小设置为 10k 有什么缺点吗?

该电阻值的微小变化(例如到 211 欧姆或其他值)没有真正的问题,但也没有优势。

如果您要将 R1 电阻增加到 10 kOhms,我会开始担心电阻器产生的约翰逊噪声。但是我没有仔细研究过效果,当然最大可接受的噪音取决于您的系统级要求。