为什么要在非反相运算放大器电路中将电阻与正极端子串联?
这是为了补偿同相放大器中偏置电流的影响。补偿电阻值等于 R2 和 R3 的并联组合。输入电流在 R1 上产生一个电压降,该电压降抵消了 R2 和 R3 组合上的电压。
在“旧时代”,这是出于“阻抗原因”和“对称性”。最简单的值是\$R_2 \parallel R_3\$,所以它应该是:\$20 \times 100/(100+20) \implies \$最接近\$16.7 \text{ k}\Omega\$。
确切的计算要复杂得多,因为您必须考虑所有偏移特性随温度、电源等的变化......
有时,它可用于最小化噪音。
如果不再真的需要“补偿电阻器 R1”,那么输出端产生的失调电压仍然可以通过简单的技术进行补偿。如果真的有必要,还可以举出一种对失调量进行全局补偿的技术,这种技术非常适用于在极低电压水平下工作的仪表放大器。在这些“运算放大器”中,整体输出偏移通过“长期积分方法、采样和保持”重新注入输入电路的校正电压进行补偿。例如,“限制性”较小的电流电路是用于 ECG 心电图的放大器,其中主要问题首先是“共模电压”。.
无论如何,请谨慎使用模拟器!这是我用 SpectrumSoftware 的 microcap8 或 12 进行的模拟。你看到问题了吗?不是软件!
我还注意到没有显示发电机的内部电阻。一些 OPA 还需要一个接地电阻(50 欧姆)……用于射频阻抗匹配。这里情况不同。
我忘记了过去偏移补偿方法中的一个重要元素。为此,我们在输入电路的两个差分晶体管的两个发射极之间使用了一个电位计,其光标连接到 + Vs 或 -Vs。这个元素现在已经消失了,因为现在可以在制造运算放大器期间在工厂(通过激光微调)“调整”组件的对称性。主要目标是将“晶体管”的工作点“放置”在特性的“线性”部分。
这种方法(内置电阻的激光调整)也用于一些“差分电流测量放大器”,即使施加的电压很高(~ 400V)。
图片来解释微电子学是如何......见我的评论更低。 https://slideplayer.fr/slide/3251080/
运算放大器原理图和布局示例,GLADE VLSI 设计 https://peardrop.co.uk/
除了匹配输入阻抗以消除由输入偏置电流引起的失调电压外,另一个原因是在输入过压情况下限制电流。
在过压(超出电源轨的输入)的情况下,大多数运算放大器可以承受通过其内部轨钳位二极管的几 mA 输入电流而不会损坏。一个例如 10 kΩ 的电阻器允许输入电压超过电源轨大约 10 伏特。
尽管一些运算放大器确实包含一些串行输入电阻,但出于噪声原因,这通常保持相当小。因此,当输入可以离开电源轨之间的范围时,几乎总是需要外部电流限制。
为什么要在非反相运算放大器电路中将电阻与正极端子串联?
当同相输入信号来自低阻抗源时,有时会在运算放大器的同相端串联一个补偿电阻。
尽管补偿电阻器的存在会带来多种可能的好处,但它们都与平衡每个运算放大器输入到地的阻抗的想法有关。
为了达到这样的平衡,\$R1\$的值应该是
$$R1 = (R2 || R3) - Rsource$$
其中\$Rsource\$是驱动同相输入的源的输出阻抗。
任何运算放大器的输入级都是某种差分对。(它可能不是“一对”,有时有 4 个或更多晶体管,但想法是一样的。)
差分对的输出是输入的高度非线性函数。运算放大器依靠负反馈来获得线性度。
差分对的增益根据晶体管导通的均匀程度而变化。如果这对是均匀平衡的,则增益最高。当一个晶体管比另一个导通得多时,增益可能非常低。虽然基于运算放大器的放大器的增益由反馈网络设置,但如果运算放大器的开环增益低于其最佳值,放大器的带宽将受到影响。
因此,使用补偿电阻的一个原因是确保差分对工作在其最大增益点,而不是偏离到其增益大大降低的一侧,这样可以确保最大带宽可用于运算放大器。
使用补偿电阻的另一个原因是降低输入失调电压。
还有其他原因,除了带有实际运算放大器的实际电路之外,我无法评估它们的重要性。但它们都基于平衡差分对。