选择反相放大器的电阻值，为什么？

此处的增益为A = -R _f / Rin。但是，可以说我想要10 V / V的增益。您会选择哪个电阻值，为什么选择？

我知道这些电阻可以有无数种组合，但是为什么有人会使用特定的值。即R _f = 100Mohm，R _in = 10Mohm可获得10V / V的增益，但R _f = 10 ohm和R _in = 1 ohm也可获得10V / V的增益。这会对设计产生什么影响？

我的想法是，较高阻值的电阻并不精确，因此不会给您带来精确的增益，而使用较低阻值的电阻会从源极吸收更高的电流（V _in）。还有其他原因吗？另外，请让我知道我是对还是错。

选择非常大的电阻器和非常小的电阻器会导致失败。这些通常处理组件（即运算放大器）的非理想行为，或其他设计要求，例如功率和热量。

较小的电阻器意味着您需要更高的电流才能提供适当的压降以使运算放大器正常工作。大多数运算放大器能够提供10毫安的电流（有关详细信息，请参阅运算放大器数据表）。即使运算放大器可以提供许多放大器，电阻器中也会产生大量热量，这可能是有问题的。

另一方面，大电阻遇到两个问题，涉及运算放大器输入端子的非理想行为。即，假设理想的运算放大器具有无限的输入阻抗。物理不喜欢无限，实际上，有有限的电流流入输入端子。它可以是大的（几微安），也可以小（几皮安），但不为0。这称为运放输入偏置电流。

由于存在两个输入端子，因此没有任何问题迫使它们具有完全相同的输入偏置电流。这种差异称为输入失调电流，与输入偏置电流相比，这通常很小。但是，这将带来比输入偏置电流更烦人的大电阻问题（如下所述）。

这是重新绘制的电路，其中包含了这两种效果。此处的运算放大器假定为“理想的”（我在这里忽略了其他一些非理想的行为），并且已经用理想的来源对这些非理想的行为进行了建模。

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

请注意，还有一个附加电阻R2。在您的情况下，R2非常小（接近零），因此，小电阻乘以小偏置电流I2就意味着R2两端的电压非常小。

但是，请注意，如果R1和R3非常大，则流入反相输入的电流非常小，其顺序与I1相同（或更小）。这将减少电路所提供的增益（我将数学推导留给读者练习：D）

并不是仅仅因为存在很大的偏置电流而失去了一切！看看如果使R2等于R1 || R3（并联组合）会发生什么：如果I1和I2彼此非常靠近（低输入失调电流），则可以消除输入偏置电流的影响！但是，这不能解决输入失调电流的问题，并且如何处理漂移甚至还有更多问题。

抵消输入失调电流的方法真的不是一个好方法。您可以测量单个零件，但零件会随时间漂移。使用更好的零件开始和/或使用较小的电阻器可能会更好。

总结：选择中间值范围内的值。这意味着有些含糊，您实际上需要开始挑选零件，查看数据表并确定对您而言“足够好”的东西。10千欧可能是一个很好的起点，但这绝不是普遍的。通常不会选择1个理想值。很有可能会有一系列值可以提供可接受的结果。然后，您必须根据其他参数来决定要使用哪些值（例如，如果您已经在使用其他值，那可能是一个不错的选择，因此您可以批量订购并使其更便宜）。

在您的特定运算放大器电路中，Rf和Rin的结点电压与同相输入端的电压相同。一定是这样-它被称为虚拟地球。鉴于这一事实，这意味着您的信号（Vin）的输入阻抗恰好为Rin。这也意味着您的输出（不连接任何其他设备）必须驱动Rf的输出负载。

这两个事实通常表明Rf和Rin并不是很小，即50欧姆或更高。

运算放大器还有其他问题，这意味着您需要避免高端电阻值。这些是： -

• 从输出到反相输入的寄生电容（实际上与Rf并联）。如果Rf太大，则电路的频率响应将限制在频谱的高端。
• 如果Rin太大，输入电容可能会导致一些不稳定
• 电阻随温度变化的噪声-这是众所周知的现象和手段，对于低噪声电路要求，Rf和Rin不应太大。
• 如果电阻太大，则流入和流出输入的漏电流会导致DC错误。

我认为现在就足够了！

• V（IN）看到的输入阻抗等于R（IN）的重要区别之一。
• 另一个重要的区别是，使用高阻抗电阻器，您更容易拾取噪声，而OPAMP的输入偏置电流将对输出电压偏移产生更大的影响。
• 还要记住，输出必须能够驱动R（F）电阻。

首先，您的图是一个反相放大器，而不是问题标题中的同相。

有一些常见的电阻器具有良好的增益比，但有更好的选择，常见的精密电阻器具有较低的温度系数和良好的电阻比。我喜欢尽可能使用精密零件。（对于像集成器这样的运算放大器中的电容，情况也是如此-聚苯乙烯精度和温度稳定）。例如10K / 1K或33K / 3.3K。超过100K / 10K时，电阻变得足够高，以致于电路中的小电容开始将您的电路变成积分器或微分器（或低通滤波器）。

极低的Rin值会给输入负载，而高Rf值会增加输出阻抗。这些问题很容易克服。大多数运算放大器封装具有多个OA。使用一个作为电压跟随器，并将其用作具有增益的OA的输入。您的总电路呈现出非常高的输入阻抗，而具有增益的OA则其输入呈现出非常低的阻抗，您可以使用低值或Rin。您还可以在输出上使用OA跟随器来获得高驱动电流和低阻抗输出。您甚至可以轻松配置输出以匹配下一个电路或同轴电缆等的阻抗。我喜欢使用高精度的低温度系数电阻器或低温度系数电位计（或数字电位计）获得Rf，并调整增益。

我已经使用1M / 1K进行了地震低通，增益为1000（连续2个给出100万），但这是几个Hz的带宽，即使在uA741较低的情况下也可以使用。LM308需要更少的修整。相比之下，好的现代OA很棒。如果进入Rf的10M到100M区域，您的带宽将下降并且噪声会上升。

声称“高阻值电阻并不精确，因此不会给您带来精确的增益”这一说法通常本身并不完全正确（但由于其他原因，代理人也可以做到这一点，我将在下面讨论）。

$$R_\text{nominal}(1 - x) \leq R_{\text{actual}} \leq R_\text{nominal}(1 + x)$$ $$\frac{R_{1,\text{nominal}}(1-x)}{R_{2,\text{nominal}}(1+x)} \leq \left(\frac{R_1}{R_2}\right)_\text{actual} \leq \frac{R_{1,\text{nominal}}(1+x)}{R_{2,\text{nominal}}(1-x)}$$

首先请注意，比率的容限高于各个电阻器的容限。如果您想获得精确的收益，请牢记这一点。但是，只要比例恒定，增益容限就不会随标称电阻值而增加。

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但是，由于其他原因，非常大的电阻也会降低精度。在其他答案中已经提到的两个是：（i）偏置电流和补偿电流的影响；（ii）约翰逊噪音。

未提及的另一个原因是，非常大的电阻器开始变得可与环境（例如PCB）的电阻相比，尤其是在存在湿度和/或盐度的情况下。这确实使它们不精确，因为它们现在可以与周围的任何东西并行地在电路中看到。

最重要的是，如果可能的话，尽量避免大于1MOhm的电阻，而实际上要避免超过10MOhm的电阻。在频谱的另一端，通常约为1k。