为什么在此电流检测电路中使用输入电阻器？

在用于电流感应的凌力尔特公司AN 105上，可以找到以下电路。

我想知道反相输入上200欧姆电阻的用途是什么。它似乎没有作用。

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请注意，在以下段落中，给出了几乎相同的电路，但缺少所述电阻器：

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附带说明：将200欧姆输入阻抗电阻器的尺寸定得较大（例如10k）是否有任何弊端？（保持增益常数。）目的是减少运算放大器从其电源汲取的电流来驱动BJT。

编辑1：需要Q1

在评论中，有人质疑是否需要输出晶体管Q1。请参阅下面有关我的解释的评论。

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编辑2：约翰逊噪声

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光子的包络线计算结果表明，如果输出上的0.1％（在输出范围内）噪声可接受，则即使对于较大的值，输入电阻的Johnson噪声也不大可能成为问题：

V r m s = 10 \times \sqrt{R} \sqrt{Δ f} \times 10^{- 9} in Volt

$Vrms = 10\times \sqrt{R}\sqrt{\Delta f} \times 10^{-9}\text{in Volt}$

对于Vrms = 0.005V和70kHz：

R = (\frac{V r m s}{1.3 \times \sqrt{Δ f}} \times 10^{9})^{2} = 211 G Ω

$R = (\frac{Vrms}{1.3\times\sqrt{\Delta f}}\times 10^9 )^2 = 211 G\Omega$

current-measurement

— 最高
source

考虑到当作为高达400V的供电电压的电流测量设备工作时，显示的“相同”电路没有200R电阻，这是一个奇怪的补充。也许您将两者并列显示，所以人们不认为这与偏置电流有关。

— 安迪（aka）

@Andyaka感谢您的建议。这确实使事情更加清楚。

— 最大

是的，将200 ohms提升至10k有一个缺点-电路几乎肯定会振荡，因为您增加了增益。目前，BJT的集电极电阻意味着它将运算放大器的输出衰减10：1-这意味着稳定的稳定性。当集电极电阻超过2kohm时，Q1的增益上升至大于1，并且可能由于+ Vin的反馈（由于集电极反相而产生的负反馈）使LT1637变得不稳定-不高于2k，但是您可以使R2 （例如）大于20k，并为R1使用2k。底线-我从未使用过它，所以我不确定。

— 安迪（aka）

@Kaz如何获得Vout = 0.2 ohm x Iload？对于给定的值，我得到了，得出了2欧姆的要求系数。

V_{o u t} = I_{l o a d} \times \frac{R_{s} \times R_{2}}{R_{1}}

$V_{out}=I_{load}\times\frac{R_s\times R_2}{R_1}$

— 最高

@Kaz关于晶体管需求的问题让我难过。尽管我认为我知道为什么需要这样做：利用晶体管，电流驱动R2通过R1供电，从而降低了放大器输入上的电压。-如果不使用外部晶体管，则驱动驱动R2的电流将通过Q25从运算放大器电源获得。你怎么看？

— 最高

反相输入上的200 Ohm电阻对于没有输入电流的理想运算放大器无效。

但是，实际的运算放大器需要一个（很小的）偏置电流，并且还具有从同相输入流向反相输入的偏置电流。

由于存在偏置电流，因此在精密电路中的最佳实践是将相等的阻抗馈入运算放大器的两个输入。

在采用5 V电源的LT1637的情况下，失调电流可能高达15 nA。如果输入阻抗不平衡，则可能导致高达3 uV的误差，相当于15 uA的电流测量误差。

将200 ohm电阻的尺寸定为10k有什么缺点吗？

电阻值的微小变化（例如更改为211 Ohms或类似值）并没有真正的问题，但也没有优势。

如果要将R1电阻增加到10 kOhms，我将开始担心电阻器产生的Johnson噪声。但是我没有仔细研究这些效果，当然，可接受的最大噪声取决于您的系统级要求。

— 光子
source

谢谢。抵消当前的问题是我不知道的。正如Andy aka所指出的那样，我仍然有些困惑，因为在此之后立即出现的电路缺少第二个输入电阻器。-虽然这可能只是疏忽。

— 最高

您还可以将偏移电流视为两个偏置电流之间的差异。我认为第二个电路只是为一些误差不重要的情况而设计的...但是也许有些事情我没有考虑，所以我不会在我的答案中加上。

— Photon

我不认为这是输入电流平衡的问题，但是我很难将其视为其他事物-同一条链路上有一个几乎相同的电路没有使用它，并且它声称电源电压范围为3V至44V 。如果您查看设备数据手册而不是应用笔记，则同上。

— 安迪（aka）

@Andyaka，请注意，第一个电路使用与负载相同的电源运行运放。第二条电路用于宣传运算放大器的“顶置”输入功能-在这种情况下，他们可能根本没有为相同的精度进行设计。

— Photon

@ThePhoton我听到你在说什么，但是有一些困扰我的东西，我不能动弹！！！

— 安迪（aka）