Перейти к содержанию

Зачем резистор на землю на входе инструментального усилителя?

Обновлено Редакция GAW

Входное сопротивление инструментального усилителя огромное — у INA128 около 10 ГОм, — но входы всё же потребляют маленький ток: у INA128 около ±2 нА, у AD620 до 1–2 нА в зависимости от исполнения. Этот ток должен откуда-то приходить и куда-то уходить. Если источник сигнала «плавает» — не связан с землёй схемы по постоянному току, — пути нет. Тогда, как пишет TI, входы уплывают за пределы синфазного диапазона, и входные усилители насыщаются (INA128, разд. 8.2.2.4). Снаружи это выглядит как «залипший» выход, хотя сигнал на входе в порядке.

ИсточникЕсть ли путь на землюЧто поставить (по TI и ADI)
Термопаранетодин резистор от входа на землю, у TI — 10 кОм
Трансформаторнетсредняя точка обмотки — на землю или резистор
Сигнал через разделительные конденсаторынетпо резистору от каждого входа на землю, у ADI — 100 кОм
Микрофон, гидрофон, высокоомный датчикнетдва одинаковых резистора, у TI — по 47 кОм
Мост, питаемый от той же землиестьничего
Шунт в цепи с общим минусоместьничего

Как выбрать номинал

  • Малое сопротивление источника (термопара): хватит одного резистора на одном входе.
  • Большое сопротивление источника: два одинаковых резистора — входы остаются симметричными, меньше смещения от входного тока и лучше подавление синфазной помехи на высоких частотах (TI, разд. 8.2.2.4).
  • Ошибка от резистора. Наш расчёт: токи обоих входов, около 2 × 2 нА, создают на 10 кОм лишь около 40 мкВ, и это синфазное напряжение — усилитель его подавляет. С резисторами в мегаомы падение вырастает до милливольт, а разница токов двух входов уже даёт заметную дифференциальную ошибку.

Резистор задаёт и синфазное напряжение: входы оказываются почти на потенциале земли. При однополярном питании это может оказаться за нижней границей синфазного диапазона — тогда резистор подключают не к земле, а к середине питания или к выводу REF. Проверить режим поможет калькулятор инструментального усилителя, что такое синфазный диапазон — объясняет термин «синфазный диапазон входа», а про AD620 на 5 В — ответ «Почему AD620 не работает от одного питания 5 В?». Пересчитать напряжение термопары в температуру можно калькулятором термопары.

Похожие вопросы

Какой резистор поставить для термопары?

TI для INA128 показывает 10 кОм от одного входа на землю: у термопары малое собственное сопротивление, и одного пути хватает. Ток через этот резистор — наноамперы, поэтому ошибка от него — микровольты.

Почему два резистора, а не один, для микрофона или датчика с большим сопротивлением?

При большом сопротивлении источника TI советует два одинаковых резистора — по одному от каждого входа на землю, например по 47 кОм. Входы остаются симметричными: меньше смещение от входного тока и лучше подавление синфазной помехи на высоких частотах.

Нужен ли такой резистор для моста или шунта?

Обычно нет: мост, питаемый от той же земли, и шунт в цепи с общим минусом уже дают входному току путь через свои резисторы. Резистор нужен, когда источник гальванически не связан со схемой.

Источники

  1. Texas Instruments. INA128, INA129 Precision, Low-Power Instrumentation Amplifiers, SBOS051G (rev. January 2026) — разд. 8.2.2.4 — входное сопротивление около 10 ГОм, но для входного тока обоих входов (около ±2 нА) нужен путь; без него входы уплывают за синфазный диапазон и входные усилители насыщаются; при малом сопротивлении источника путь подключают к одному входу (термопара, 10 кОм), при большом — два одинаковых резистора (47 кОм); рис. 8-3 — микрофон, термопара, трансформатор со средней точкой; табл. 6.5 — IB ±2 нА типично, ±5 нА максимум (исполнение P/U)
  2. Analog Devices. AD620 Low Cost Low Power Instrumentation Amplifier, Rev. H (2011) — разд. Ground Returns for Input Bias Currents — для «плавающих» источников (трансформаторы, источники с емкостной связью) нужен путь постоянного тока от каждого входа на землю; рис. 46–48 — трансформатор, термопара, вход через конденсатор с резисторами 100 кОм; входной ток до 1,0 нА у AD620B и до 2,0 нА у AD620A

Нашли ошибку?

Смотрите также