我正在查看MCP6241的数据表。有这个示意图:
运算放大器的输入偏置电流为 1 pA,输入阻抗为 \$ 10^{ 13}\Omega\$。那还需要电阻Rz吗?
这个运算放大器电路需要这个电阻吗?
它可以匹配两个输入上的阻抗,除了固有的输入偏移之外,它还可以最大限度地减少偏移电压(彻底地说,如果正确选择了分压电阻值,则所讨论的电阻实际上并不是必需的,正如 Olin 在他的回答中指出的那样)
由于相同的电流流过每个输入*,如果阻抗匹配,则每个输入上将产生相同的电压降并抵消。
*这仅适用于输入电流匹配的运算放大器,但情况并非总是如此。Walt G. Jung的Opamp Applications是一个很好的参考资料,其中讨论了这一点以及更多内容。
举个例子,如果我们采用一个简单的运算放大器同相缓冲器,输入阻抗为 1 兆欧的运算放大器(夸大效果,尽管您确实得到具有相似输入电阻的运算放大器)
Vin 为 1V:
R1 是 500k 时的输入阻抗。通常你会看到没有 Rf 的缓冲器,只是输出直接连接到反相输入。然而,为了正确匹配偏移电压,我们需要一个等于输入阻抗的 Rf。
为了显示偏移效应,我们将 Rf 从 1 ohm 扫描到 500 kOhm:
请注意,在 Rf 为 1 ohm 的情况下,Vout 与 Vin 的偏移量约为 500mV。随着 Rf 向 500k 增加,我们可以看到偏移量为零。
如果您查看第 13 页(4.7),您将看到使用相同电路作为示例的解释。
正如 Olin 所指出的,在典型的 1pA 输入电流下,除非您有巨大的阻抗,否则这样做是没有意义的,因为与固有偏移相比,效果会很小。不过,养成思考它的习惯并没有什么坏处。
然而,在高温下,输入偏置电流会显着增加,在这种情况下,这种影响会再次变得更加明显。对于 MCP6421,电流在 125 摄氏度时增加到 1100pA。因此,在决定什么是必要的时,请确保将所有这些都考虑在内。
不,它不是必需的,但不是出于您认为的原因。在偏移电压的每一位都很重要的应用中,您尝试为每个运算放大器输入提供相同的阻抗,以便输入偏置电流不会在两个输入之间产生差分电压。
是否需要明确的电阻取决于另一个输入端的阻抗、偏置电流以及您对输入失调电压的关心程度。例如,对于 1 pA 偏置电流,1 MΩ 电阻器仅下降 1 µV。这无关紧要,因为运算放大器的固有输入失调电压远大于此。除非你有一个非常大的阻抗,否则在非常低的偏置电流运算放大器的情况下尝试匹配阻抗是愚蠢的。
然而,不需要 Rz 的真正原因是因为可以通过选择不同的 Rx 和 Ry 来实现完全相同的效果。Rx,Ry 分压器的输出阻抗是 Rx 和 Ry 的并联组合,而分压器分数由两者的比率决定。因此,可以选择 Rx 和 Ry,以使它们同时具有所需的分压器分数和输出阻抗。