Qual é o propósito de um resistor no caminho de feedback de um buffer de ganho de unidade?

Muitas vezes vejo seguidores que conquistam a unidade com um resistor no caminho do feedback. Para um amplificador operacional ideal, é claro, não há corrente na entrada e esse resistor não faz nada. Qual é o seu efeito com um amplificador operacional real e como escolho seu valor?

O que R1 faz neste circuito?

Você raramente verá um circuito com apenas um resistor ao mostrá-lo; normalmente haverá outro resistor (ou resistência de fonte equivalente) do mesmo valor na entrada não inversora também.

A maioria dos opamps (não ideais) tem uma resistência de entrada finita, e isso significa que uma pequena corrente flui para dentro ou para fora dos terminais de entrada. Essa corrente é chamada "corrente de polarização da entrada" e varia com a tensão nas entradas. Como a maioria dos circuitos opamp usa feedback negativo para manter as duas entradas na mesma tensão, isso significa que, para qualquer tensão, a corrente através de ambas as entradas será a mesma.

A corrente através de cada entrada flui através de qualquer resistência conectada a essa entrada, e isso introduz uma mudança de tensão na entrada. Se a resistência nas duas entradas for diferente, esse deslocamento de tensão também será diferente, e a diferença entre esses dois turnos aparecerá como um erro adicional de deslocamento de entrada na operação do circuito.

Por esse motivo, é feito um esforço em todos os circuitos de opamp para garantir que as resistências conectadas às duas entradas sejam as mesmas, eliminando essa fonte adicional de erro. Mesmo em um buffer de ganho de unidade, se a resistência da fonte for 100Ω, um resistor de 100 100 será usado no caminho de feedback.

Aqui está um trecho da folha de dados do OP27 , mostrando que a resposta está mais envolvida do que igualar as impedâncias vistas pelas duas entradas:

E outro exemplo, da folha de dados do AD797:

Uma razão pela qual o resistor de realimentação pode ser usado é igualar a impedância de saída de Vin. Amplificadores de operação reais têm polarização de corrente de entrada e deslocamento de corrente de entrada.

Tomemos, por exemplo, este circuito representativo:

Aqui, criei um modelo mais realista de um amplificador operacional adicionando fontes de corrente que simulam a corrente que flui nos terminais de um amplificador operacional real. A diferença entre as duas correntes de entrada é a corrente de entrada de compensação.

A tensão de entrada no terminal de entrada positivo é realmente:

Através da ação ideal do amplificador operacional, a tensão negativa do terminal de entrada é a mesma. Podemos então calcular a tensão de saída resultante:

Ao combinar R1 e R2 de perto, o efeito da corrente de polarização de entrada é efetivamente nulo. Observe que isso não resolve a corrente de compensação de entrada. Para resolver os dois problemas, assegure-se de que a resistência de R1 e R2 seja pequena. Isso resolverá os dois problemas de corrente de compensação de entrada e corrente de polarização de entrada. Com um R1 pequeno o suficiente, pode não haver necessidade de um R2 correspondido discreto real, embora você obviamente obtenha melhores resultados se houver um.

Existem 2 tipos de amplificadores operacionais: feedback de tensão e feedback de corrente. No feedback atual, como se pode imaginar pelo nome, a corrente acionada da saída para a entrada através do "resistor de feedback" Rf determina 1) a largura de banda 2) o ganho quando associado em um divisor de corrente ao "resistor de terra" Rg. Nos atuais amplificadores operacionais de feedback, se houver um resistor de feedback muito baixo, esta nota de aplicação http://www.ti.com/lit/an/slva051/slva051.pdf diz que o amplificador operacional irá oscilar. Escolher um valor alto diminuirá a largura de banda.

De fato, existem tantos tipos diferentes de amplificadores operacionais hoje em dia que o modelo simples de entradas de impedância infinita implicando Vin + = Vin- está longe de ser verdade em muitos casos. Muitos amplificadores operacionais possuem valores baixos de impedância de entrada, outros têm impedância muito alta em + In e muito baixo em -In. Os amplificadores operacionais VHF oferecem feedback atual e são muito delicados de implementar, como o LMH6703