4. Vstupní odpor obvodů Op-amp

Vstupní odpor obvodů Op-amp

Vstupní odpor ideálního op-ampu je nekonečný. Vstupní odpor k obvodu složenému z ideálního op-ampu připojeného k externím komponentům však není nekonečný. Záleží na tvaru externího obvodu.

Nejdřív uvažujeme invertující operační zesilovač Ekvivalentní obvod pro invertující operační zesilovač z obrázku (3) „Invertující operační zesilovač“ je zobrazen na obrázku 10 (a).

Ideální operační zesilovač, vstupní odpor obvodů Op-amp

Obrázek 10- Vstupní odpor, invertující zesilovač

Obrázek 10 (b) ukazuje stejný obvod přeuspořádaný pro jednoduchost analýzy. Všimněte si, že jsme ke vstupu připojili „testovací“ zdroj napětí, abychom mohli vypočítat ekvivalentní odpor. Protože obvod obsahuje závislý zdroj napětí, nemůžeme najít vstupní odpor jednoduše kombinací odporů. Místo toho zjistíme vstupní odpor nahrazením zdroje vstupního signálu a souvisejícího odporu testovacím zdrojem specifikovaného napětí, vtest, a pak vypočítat proud dodaný testovacím zdrojem do obvodu, itest. Alternativně bychom mohli použít aktuální testovací zdroj, itesta řešit napětí dodávané do obvodu, vtest. Pomocí obou technik můžeme vypočítat odpor z Ohmova zákona.

Rovnice smyčky je dána,

(26)

Ekvivalentní vstupní odpor je pak

(27)

Jako zisk smyčky, G, blíží se nekonečně, první termín v rovnici (27) se blíží nule a přístupy vstupního odporu Ra. Vstupní odpor zdroje je tedy roven hodnotě vnějšího odporu, Ra. Tím se ověřuje vlastnost virtuálního uzemnění, protože výsledek ukazuje, že invertující vstup je ekvivalentní zemi.

Nyní uvažujeme invertující zesilovač se dvěma vstupy.

To je znázorněno na obrázku (11).

Ideální operační zesilovač

Obrázek 11- Dvou-vstupový invertující zesilovač

Jedná se o speciální případ obvodu zobrazeného na obrázku (4) „Obvod operačního zesilovače“, který je uveden výše.

Vzhledem k tomu, že napětí na invertujícím vstupu do op-amp je nulové (virtuální uzemnění), vstupní odpor viditelný va is Ra, a to, které vidí vb is Rb. „Uzemněný“ invertující vstup také slouží k izolaci obou vstupů od sebe navzájem. To znamená změnu v va neovlivní vstup vba naopak.

Vstupní odpor pro neinvertující zesilovač lze určit podle konfigurace obvodu na obrázku (5) „Neinvertující zesilovač“. Viz ekvivalentní obvod na obrázku 12 (a).

Neprochází žádný proud R1 protože v+ vstup do op-amp má nekonečný odpor. Jako výsledek, Rin na neinvertující terminál je nekonečno. Pokud návrh potřebuje velký vstupní odpor, často používáme jedno-vstupový neinvertující operační zesilovač. Taková konfigurace se nazývá a neinvertující pufr pokud má napěťový zisk jednoty. 

Situace se proto mění, když přejdeme na vícenásobný vstup neinvertující op-amp, jak je znázorněno na obrázku 12 (b). Ekvivalentní obvod je znázorněn na obrázku 12 (c). Předpokládáme, že odpor spojený s každým zdrojem,r1, r2 a r3) je nula ohmů. Při použití zkušebního zdroje pro výpočet vstupního odporu pro obvody s více vstupy používáme superpozici. Proto aplikujeme testovací zdroj na každý vstup zvlášť při deaktivaci ostatních vstupů (zkraty pro zdroje napětí a otevřené obvody pro proudové zdroje v souladu s principem superpozice). Různé vstupní odpory jsou pak

(28)

APLIKACE

Pomocí simulátoru obvodu TINACloud analyzujte následující okruhy online kliknutím na níže uvedené odkazy.

1- Vstupní odpor simulace obvodů invertujícího zesilovače

2- Vstupní odpor dvouvodičové simulace obvodů invertujícího zesilovače

Tento koncept lze snadno rozšířit na n vstupy.

Ideální operační zesilovač

Obrázek 12- Vstupní odpor neinvertujícího zesilovače