Efectos secundarios del uso de grandes resistencias

¿Hay algún problema que pueda causar el uso de resistencias de grandes resistencias (del orden de megaohmios)?

Estoy diseñando una red de retroalimentación que es solo un divisor de voltaje, y quiero que la retroalimentación drene la menor corriente posible del circuito. Lo único que importa es la relación entre las resistencias. Entonces mi pregunta es: ¿hay alguna razón por la que uno elegiría, por ejemplo, resistencias de 1 y 10 ohmios en lugar de 1 y 10 MOhmios?

Hay muchos inconvenientes tanto para valores bajos como altos.

Los valores ideales caerán entre muy grandes y muy pequeños para la mayoría de las aplicaciones.

Una resistencia más grande del mismo tipo, por ejemplo, creará más ruido (por sí mismo y a través de pequeñas corrientes de ruido inducidas) que una más pequeña, aunque eso puede no ser siempre importante para usted.

Una resistencia más pequeña drenará más corriente y creará más pérdidas, como usted mismo ha supuesto.

Una resistencia más grande creará un error mayor con la misma corriente de fuga. Si su pin de retroalimentación en el medio de sus resistencias pierde 1 μA cuando la resistencia que alimenta esa fuga es 1 MOhm, eso se traducirá en un error de 1V, mientras que una resistencia de 10k se traducirá en un error de 10mV.

Por supuesto, si la fuga es del orden de varios nA o menos, es posible que no le importe mucho el error que crea una resistencia de 1 MOhm. Pero es posible, dependiendo de lo que esté diseñando exactamente.

Las resistencias más pequeñas en los sistemas de retroalimentación, por ejemplo, con amplificadores inversores que utilizan amplificadores operacionales, pueden causar errores en la señal entrante si la señal entrante es relativamente débil.

Se trata de todos los controles y equilibrios, y si eso no es suficiente información en este momento, es posible que desee hacer una pregunta más directa sobre lo que está haciendo específicamente. Con esquemas y eso.

Además de los problemas que @Asmyldof menciona, cuando se usan altas resistencias en los megaohmios (y especialmente a 10M y más), la contaminación ambiental como el polvo, los aceites de la piel, los residuos de fundente de soldadura, etc., pueden reducir fácilmente la resistencia efectiva en impredecibles y variables en el tiempo formas.

Además de otras respuestas, también considere el ruido térmico . A medida que aumenta su resistencia, también lo hace el ruido. Si desea mediciones muy precisas, esto puede ser un problema.

No es inusual usar altas resistencias en divisores y circuitos de retroalimentación por la razón que mencionas: para reducir el consumo de corriente y la carga, especialmente para sensores de alta impedancia, por ejemplo.

Sin embargo, se deben tomar algunas precauciones para garantizar un funcionamiento predecible. La placa debe limpiarse bien antes y después de colocar los componentes para evitar que la contaminación aparezca como una resistencia paralela. Un buen limpiador de fundente seguido de un hisopo con alcohol isopropílico es bueno para esto.

Si el circuito se va a operar en un entorno impredecible (como donde puede haber acumulación de humedad o alta humedad), se debe aplicar un buen agente de recubrimiento conforme a la placa y los componentes, y hornear según las instrucciones del fabricante para producir un sellado , barrera de humedad de alta resistencia.

Primero consideremos los problemas usando valores de resistencia BAJOS, con opamps. El mayor problema es la corriente de salida limitada del opamp. A menudo, 20 mA es el máximo para un rendimiento preciso. Sin embargo, 1 ohm y 1 volt requieren 1 amperio. No está disponible. Por lo tanto, debe diseñar con valores más altos.

Otro problema con los valores BAJOS es la distorsión térmica, ya que el autocalentamiento provoca grandes cambios de temperatura y grandes cambios de resistencia. El uso de 1 ohmios y 9 ohmios, para establecer la ganancia en el circuito de retroalimentación del opamp, hace que los 9 ohmios disipen 9X la potencia. Con una entrada de 1 milivoltio, la corriente de 1 mA puede o no causar una distorsión detectable. Walt Jung discutió esto, para los divisores de realimentación del amplificador de potencia de audio.

Ahora para resistencias de valores ALTOS: Un problema con valores más altos viene con la capacitancia en el pin -V _IN del opamp. Los cambios de fase ---- 1 megaohmio y 10 pF tienen una Tau de 10 µS, por lo tanto, un cambio de fase de 45 grados a 16 kHz ---- conduce a picos, inestabilidad y oscilación. La cura es usar pequeños condensadores en paralelo con las resistencias Rfeedback de alto valor ... otro componente para comprar e instalar.

Las altas resistencias dejan el circuito vulnerable a las interferencias de Efield. Las cargas inyectadas capacitivamente encontrarán una ruta de retorno. Una resistencia de 10 Meg Ohm, que enfrenta un cableado de 160 voltios a 60 Hz a 4 ", que se acopla en una traza de PCB de 14 mm por 1 mm, induce 1,5 milivoltios de 60 Hz. En el nivel de 1 Kohm, la interferencia es 10,000 veces menor.

También examinemos un LDO, que proporciona una salida regulada de 2.5 voltios para cualquier Vunreg de más de 2.7 voltios, con una corriente de espera <1uA según la hoja de datos. ¿Qué sabemos sobre el ruido de salida de ese LDO?

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Sabemos que este LDO tiene al menos 60 microvoltios de ruido de salida RMS, debido a las resistencias de retroalimentación de 12 millones de ohmios (veces 2). Al menos 60uV, porque el opamp interno tiene un ruido alto (a corrientes muy bajas, espere un ruido alto) y el BandGap de 1.22 voltios tiene resistencias de alto valor.

Recuerdo un LDO, con 1uA Iddq, que muestra PSRR pobre por encima de 100Hz. Resulta que la metalización Vin estaba por encima de los divisores de voltaje de 12Meg Ohm. Cualquier basura que ingrese al LDO se inyectó directamente en el circuito del servoamplificador. Aprende a visualizar estos problemas. El diseñador original declaró que "la extracción parasitaria no mostró esto como un problema". Aprende a visualizar estos problemas.