Использование входных резисторов для устранения входного тока смещения. Действительно ли они нужны?

Статья является частью руководства, посвященного практическим аспектам и особенностям проектирования электроники с использованием операционных усилителей (ОУ) – от выбора типа ОУ до тайных приемов опытного разработчика и хитростей отладки. Руководство написано Брюсом Трампом, инженером-разработчиком с почти тридцатилетним стажем, успевшим до Texas Instruments поработать в легендарной компании Burr-Brown. В настоящее время Трамп является ведущим блогером информационного ресурса Texas Instruments “E2E” по аналоговой тематике и готовит к печати книгу об операционных усилителях.

Мы публикуем перевод руководства Трампа на нашем сайте регулярно – дважды в месяц.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых глав

Используете ли вы дополнительный резистор для выравнивания сопротивлений на входах ОУ в вашей схеме? Рассмотрите схему, представленную на рисунке 22. Многим из нас советовали добавлять резистор Rb, выбирая его значение равным сопротивлению параллельного включения R1 и R2. Давайте проанализируем назначение этого резистора и рассмотрим, когда уместно его использование, а когда – нет.

Рис. 22. Резистор подключается к неинвертирующему входу для согласования входных сопротивлений

Рис. 22. Резистор подключается к неинвертирующему входу для согласования входных сопротивлений

Основная функция резистора Rb заключается в уменьшении напряжения смещения, вызываемого входным током смещения. Если оба входа имеют одинаковые значения входных токов, то эти токи создадут на равных входных сопротивлениях равные напряжения смещения. Таким образом, входной ток не будет влиять на общее напряжение смещения схемы. Эта идея в некоторых случаях имеет смысл. Но перед тем как добавить резистор Rb, все же стоит задуматься, так ли он необходим?

Очень часто сопротивление параллельно включенных резисторов R1 и R2 оказывается достаточно низким, а входной ток смещения настолько малым, что смещение, создаваемое без дополнительного сопротивления Rb, не так уж велико. Перед тем как добавить резистор в схему, стоит оценить вносимую погрешность. Предположим, что для этой схемы входной ток смещения операционного усилителя составляет 10 нА. Без использования Rb входное напряжение смещения, вызванное входным током смещения, будет рассчитываться по формуле 1:

Напряжение смещения = (10 нА) × (7,5 кОм) = 75 мкВ   (1)

Будет ли входное напряжение смещения 75 мкВ влиять на вашу схему? Если ответ отрицательный – то зачем добавлять резистор?

Рассмотрим напряжение смещения используемого операционного усилителя. Если, например, в документации указано значение 1 мВ, то, может быть, нет смысла бороться со значением в 75 мкВ? Поэтому перед тем как добавлять резистор Rb в схему, стоит сравнить величину входного напряжения смещения с погрешностью, вызываемой током входного смещения.

В схемах преобразователей «ток-напряжение» (Transimpedance amplifier) часто используются высокие значения сопротивления обратной связи для усиления очень малых токов (рисунок 23). Здесь снова может возникнуть соблазн добавить Rb для баланса сопротивления на обоих входах. Однако в этих приложениях обычно используются FET- или КМОП-усилители. Благодаря малым значениям их входных токов вносимая погрешность смещения, как правило, оказывается очень малой.

Рис. 23. Схемы с высоким входным импедансом на базе усилителй с FET- или КМОП-входами могут обойтись без дополнительного согласующего резистора Rb

Рис. 23. Схемы с высоким входным импедансом на базе усилителй с FET- или КМОП-входами могут обойтись без дополнительного согласующего резистора Rb

Тепловой шум резистора Rb и возможное усиление шумов, генерируемых высокоимпедансным источником входного сигнала, являются дополнительными причинами отказа от использования согласующего сопротивления. Если ошибка, возникающая из-за входного тока смещения минимальна – зачем добавлять в схему шум?

Иногда встречаются случаи, когда использование согласующего резистора Rb является обоснованным. Однако очень многие схемы не получают от этого значительных преимуществ и даже могут проиграть по ряду параметров.

Список ранее опубликованных глав

  1. Диапазоны входных и выходных рабочих напряжений ОУ. Устраняем путаницу
  2. Что нужно знать о входах rail-to-rail
  3. Работа с напряжениями близкими к земле: случай однополярного питания
  4. Напряжение смещения и коэффициент усиления с разомкнутым контуром обратной связи — двоюродные братья
  5. SPICE-моделирование напряжения смещения: как определить чувствительность схемы к напряжению смещения
  6. Где выводы подстройки? Некоторые особенности выводов коррекции напряжения смещения
  7. Входной импеданс против входного тока смещения
  8. Входной ток смещения КМОП- и JFET-усилителей
  9. Температурная зависимость входного тока смещения и случайный вопрос на засыпку
•••

Наши информационные каналы

О компании Texas Instruments

В середине 2001 г. компании Texas Instruments и КОМПЭЛ заключили официальное дистрибьюторское соглашение, которое явилось результатом длительной и успешной работы КОМПЭЛ в качестве официального дистрибьютора фирмы Burr-Brown. (Как известно, Burr-Brown вошла в состав TI так же, как и компании Unitrode, Power Trend и Klixon). С этого времени компания КОМПЭЛ получила доступ к поставке всей номенклатуры производимых компанией TI компонентов, ...читать далее

Товары
Наименование
OPA2197IDR (TI)
OPA2197IDGKR (TI)
OPA2197IDGKT (TI)
OPA2197QDGKRQ1 (TI)
OPA197IDR (TI)
OPA197IDBVR (TI)
OPA197IDGKR (TI)
OPA197IDBVT (TI)
OPA191IDBVR (TI)
OPA191IDR (TI)
OPA191IDBVT (TI)
OPA191IDGKT (TI)
OPA4196ID (TI)
OPA4196IDR (TI)