Auswahl des richtigen Widerstands basierend auf der Toleranz

Die lange Kommentardiskussion wurde in die Antwort verschoben, damit ich hübsche Bilder hinzufügen kann.

Um die ursprüngliche Frage zu beantworten, benötigen Sie für diese Schaltung keine besonders präzisen Widerstände. Der Kondensator beträgt bestenfalls 1 %, und der Strom, den Vout R1 speist, hängt davon ab, wie nahe der Vout-Operationsverstärker an die Schienen herankommen kann, was die Gesamttoleranz unsicherer macht (1 % Fehler, wenn der Operationsverstärker nur um 0,05 V bis 4,95 V schwingt). 1% Widerstände sind also in Ordnung.

Hier ist die Originalschaltung mit geeigneten Werten, wobei +5-V-Schiene mit Einzelversorgung und Rail-to-Rail-Operationsverstärker vorausgesetzt werden.

Der V0-Operationsverstärker schwingt die vollen 0 V auf 5 V.

Der V1-Operationsverstärker hat eine Verstärkung von 1/5, schwingt also um 1 V, zentriert um 2,5 V, also von 2 V auf 3 V, invertiert.

Der V2-Operationsverstärker hat eine Verstärkung von 3, schwingt also um 3 V, zentriert um 2,5 V, also von 1 V auf 4 V, wieder invertiert.

Diese V2-Spannung speist den Integratorstrom durch den zu messenden 100K-plus-Widerstand R.

Für R = 0 beträgt der Strom durch die 100 K (4-2,5) / 100 K oder (1-2,5) / 100 K oder +/- 15 uA.

Für R=200K beträgt der Strom (4-2,5)/300K oder (1-2,5)/300K oder +/-5uA.

Wenn wir stattdessen den V2-Operationsverstärker entfernen und den Integrator direkt von V0 ansteuern, besteht die einzige Änderung darin, dass das Ansteuersignal 5 V statt 4 V schwingt.

Durch Ändern des Festwiderstands auf 166 K erhalten wir die gleichen +/- 15 uA, die wir zuvor für R = 0 hatten.

Für R = 334 K beträgt der Strom (5-2,5) / (166 + 334) = 5 uA.

Die Schaltung mit 4 Operationsverstärkern ergibt also einen Bereich von 5 bis 15 uA für eine Messung von 0 bis 200 K.

Die Schaltung mit 3 Operationsverstärkern ergibt den gleichen 5-15uA-Bereich für eine 0-334K-Messung.

C legt den Frequenzbereich fest.

Hier ist eine Simulation der 3-Operationsverstärker-Version mit Rail-to-Rail-Operationsverstärkern:

BEARBEITUNG Nr. 2: Wenn Sie eine genaue Äquivalenz zur ursprünglichen Schaltung mit 4 Operationsverstärkern erreichen möchten, können Sie dies mit einem weiteren Widerstand tun. Das R5/R6-Netzwerk teilt das Vout-Signal auf genau das herunter, was der ursprüngliche V2-Ausgang war, und ihre parallele Impedanz wird so gewählt, dass sie die 100K Rbias dupliziert.

OK, so macht man es also mit 3 Operationsverstärkern.

Aber jetzt habe ich eine Frage: Diese Schaltung ist nur ein RC-Oszillator. Warum um alles in der Welt würden Sie 4 oder sogar 3 Operationsverstärker für so etwas verwenden? Es gibt eine sehr übliche 1-Operationsverstärkerschaltung für einen RC-Oszillator. Warum nicht diese verwenden?

Ich glaube nicht, dass das Hinzufügen weiterer Operationsverstärker die endgültige Messung genauer macht: Sie sind immer noch durch die Toleranz von R und C und die Ausgangsschwingungskonsistenz des Operationsverstärkers begrenzt. Wenn es einen Grund für all die zusätzliche Komplexität gibt, würde ich ihn gerne hören.

Dies wird anwendungsspezifisch sein. Bauteiltoleranzen können entscheidend für das Schaltungsverhalten sein oder überhaupt keine Rolle spielen. Ein Beispiel hierfür sind Widerstände in Filtern, die möglicherweise ziemlich enge Werte aufweisen müssen. Wenn die Toleranz zu groß ist, realisiert das Filter möglicherweise nicht die richtige Übertragungsfunktion. Bei Widerständen, bei denen Toleranz nicht so wichtig ist, können Pullup-Widerstände für digitale Signale mit niedriger Geschwindigkeit im Grunde jede gewünschte Toleranz haben. Der tatsächliche Wert ist nicht so wichtig wie die Tatsache, dass der Widerstand überhaupt vorhanden ist (und der richtige ist). Größenordnung).

Eine weitere zu berücksichtigende Sache ist, dass nicht alle Widerstandswerte in einem bestimmten Toleranzbereich hergestellt werden. Es gibt mehr Widerstandswerte mit einer Toleranz von 1 % als 10 %. Wenn Sie also beispielsweise einen 13,7-kΩ-Widerstand benötigen, können Sie möglicherweise keinen 5%- oder 10%-Wert finden (oder es wird teurer sein, ihn zu bekommen).

Hier sind einige unterschiedliche Widerstandswerte für jede Toleranz

Kleinere Stückzahlen sind besser, aber auch teurer.

0,1 % funktionieren also, kosten aber mehr als die anderen.

Die anderen können funktionieren, es hängt von der Aufgabe ab, die jeder Widerstand erledigt.

In kleinen Mengen kosten 1% und 5% etwa gleich viel

Als Faustregel gilt heute „1 % sofern nicht anders angegeben“. 5% mögen ok sein, aber für den vernachlässigbaren Kostenunterschied ist es das Risiko nicht wert. 0,1 % sind immer noch so spezialisiert/teuer, dass ich erwarten würde, dass ein Designer sie spezifiziert, wenn er diese Art von Präzision benötigt.

Danke schön! Ich habe die Frage mit den Komponenten aktualisiert, die ich bekommen habe. Könnten Sie bitte einen kurzen Blick darauf werfen, nur um sicherzustellen, dass meine Komponenten gut funktionieren würden?

Da ich keine Ahnung habe, was die Schaltung tun soll (nein, ich kann den fremdsprachigen Text darauf nicht lesen), kann ich nicht sicher sagen, wie wichtig die Werte sind.

Was ich sagen möchte ist, dass die Liste der Werte, die Sie angegeben haben, sehr seltsam ist, einige davon sind überhaupt keine Standardwerte und andere sind Standardwerte, aber nur in E192 (0,5%), was eine ziemlich seltene Serie ist.