使用大电阻的副作用


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使用大电阻(兆欧量级)的电阻器会引起任何问题吗?

我正在设计一个只是分压器的反馈网络,我希望反馈从电路中流走尽可能少的电流。唯一重要的是电阻之间的比率。所以我的问题是:为什么会有人选择1欧姆和10欧姆而不是1欧姆和10欧姆的电阻?


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6个数量级是一个相当重要的决定。通常,我们首先考虑一两个。即100k,而不是1M或10M。
Asmyldof

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作为信号的一般规则,我坚持在10k和470k之间。如果需要,请使用较低的值,但要格外小心。需要更高的值可能是电路需要返工的不好信号。对于参考分压器,10k或更小一点可能是理想的-相当“硬”,因此可以汲取小电流而不会对输出造成太大影响。否则,请使用缓冲区
CL22

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请记住,如果您要拍摄10ppm的电流,那么在1%的电路中产生最小影响的泄漏量是完全的灾难。如果可能的话,高精度电路最好采用低电阻。即使在5K太高的情况下,也很难在0603中获得高于100K-的真正稳定的电阻器(例如,金属箔类型),因此,如果使用高值,则会遇到大型和/或性能较差的类型。
Spehro Pefhany

您可能会出现兆欧拉疹(也称为7年瘙痒症)。它可以用Rx药物治疗。
Tim Spriggs

Answers:


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低值和高值都有很多缺点。

对于大多数应用,理想值将介于非常大和非常小之间。

例如,一个较大的相同类型的电阻会(比它较小)产生更多的噪声(本身并通过较小的感应噪声电流),尽管这对您而言可能并不总是很重要。

如您所料,较小的电阻会消耗更多的电流并产生更多的损耗。

在相同的泄漏电流下,较大的电阻会产生较高的误差。如果在电阻器中间的反馈引脚馈入的电阻为1 MOhm,则该电阻器的反馈引脚泄漏了1μA,则这将转换为1V的误差,而10k电阻器将转换为10mV的误差。

当然,如果泄漏量为几nA或更小,则您可能不太在意1 MOhm电阻产生的误差。但是您可能会根据设计的实际情况而定。

如果输入信号相对较弱,则反馈系统中的较小电阻器(例如,使用运算放大器的反相放大器)可能会导致输入信号出现错误。

一切都是制衡,如果此时还没有足够的信息,您可能想问一个更直接的问题,即具体在做什么。带有原理图。


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除了@Asmyldof提到的问题之外,当在兆欧(尤其是在10M及更高的电阻)中​​使用高电阻时,诸如灰尘,皮肤油脂,助焊剂残留物等环境污染还会在不可预测且随时间变化的环境中轻易降低有效电阻方法。


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除其他答案外,还应考虑热噪声。随着阻力的增加,噪音也会增加。如果您想要非常准确的测量,这可能是个问题。


更不用说电钻,闪电等引起的噪音了。好吧- 特别是这样
Magoo

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出于您提到的原因,在分压器和反馈电路中使用高电阻一点也不罕见,例如,以减少电流消耗和减小负载,特别是对于高阻抗传感器。

但是,应采取一些预防措施以确保可预测的操作。在放置元件之前和之后,应该对电路板进行彻底清洁,以免污染出现为并联电阻。高质量的助焊剂清洁剂,然后用异丙醇拭子擦拭是好的。

如果电路要在无法预测的环境中运行(例如可能会积聚水分或高湿度的环境),则应在电路板和组件上使用良好的保形涂料,并按照制造商的说明进行烘烤以形成密封,高电阻防潮层。


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首先,让我们考虑使用低电阻值和运放的问题。最大的问题是运算放大器的有限输出电流。为了获得准确的性能,通常最大为20 mA。然而,1欧姆和1伏需要1安培。不可用。因此,您必须使用更高的值进行设计。

LOW值的另一个问题是热变形,因为自热会引起较大的温度变化和较大的电阻变化。使用1欧姆和9欧姆来设置运算放大器反馈环路的增益,会使9欧姆耗散9倍的功率。在1毫伏输入时,1mA电流可能会或可能不会导致可检测到的失真。Walt Jung针对音频功率放大器反馈分频器对此进行了讨论。

现在针对高阻值的电阻:-V IN上的电容会带来更高的值运算放大器引脚。相移---- 1兆欧和10 pF的Tau为10 µS,因此在16 kHz处有45度的相移----它会导致峰值,不稳定和振荡。解决方法是使用微型电容器与高值Rfeedback电阻并联……这是另一个要购买和安装的组件。

高电阻使电路容易受到电场干扰。电容注入的电荷将找到返回路径。一个10Meg Ohm电阻器,在4“处面向160volt 60Hz布线,耦合到14mm x 1mm PCB走线中,感应1.5mV的60Hz。在1Kohm电平下,干扰小10,000倍。

我们还要研究一个LDO,它为2.7 V以上的任何Vunreg提供稳定的2.5 V输出,每个数据表的待机电流<1uA。我们对该LDO的输出噪声了解多少?

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

我们知道,这种LDO至少有60微伏RMS的输出噪声,这是因为有1200万欧姆(乘以2的时间)反馈电阻。至少60uV,因为内部运算放大器具有高噪声(在非常低的电流下会产生高噪声),而1.22伏的BandGap具有高阻值电阻。

我记得一个Ldo,其Iddq为1uA,在100Hz以上显示出较差的PSRR。事实证明Vin的金属化层高于12Meg欧姆分压器。任何进入LDO的垃圾都会直接注入到伺服放大器环路中。学习可视化这些问题。原始设计者表示“寄生提取并未显示出此问题”。学习可视化这些问题。

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