4. Indgangsbestandighed for Op-amp-kredsløb
STRØM - 4. Inputmodstand for Op-amp kredsløb
TIDLIGERE - 3. Den ikke-inverterende forstærker
Indgangsbestandighed for Op-amp-kredsløb
Indgangsmotstanden af den ideelle op-amp er uendelig. Indgangsmodstanden til et kredsløb bestående af en ideel op-amp forbundet med eksterne komponenter er imidlertid ikke uendelig. Det afhænger af formen af det eksterne kredsløb.
Vi overvejer først invertere op-amp. Det ækvivalente kredsløb til den inverterende op-amp i figur (3) "Den inverterende op-amp" er vist i figur 10 (a).
Figur 10- Indgangs modstand, inverterende forstærker
Figur 10 (b) viser det samme kredsløb omarrangeret for at gøre analysen enkel. Bemærk, at vi har tilsluttet en "test" spændingskilde til indgangen for at beregne den tilsvarende modstand. Da kredsløbet indeholder en afhængig spændingskilde, kan vi ikke finde inputmodstanden ved blot at kombinere modstande. I stedet finder vi inputmodstanden ved at erstatte indgangssignalkilden og dens tilhørende modstand med en testkilde med specificeret spænding, vprøve, og derefter beregne den strøm, der leveres af testkilden til kredsløbet, iprøve. Alternativt kunne vi bruge en nuværende testkilde, iprøve, og løse for spændingen leveret til kredsløbet, vprøve. Ved hjælp af begge teknikker kan vi beregne modstanden ud fra Ohms lov.
Løkke ligningen er givet af,
(26)
Den tilsvarende input modstand er da
(27)
Som løkken vinde, G, nærmer sig uendelighed, nærmer den første term i ligning (27) nul og input modstand nærmer sig Ra. Således er input-modstanden set af kilden lig med værdien af den eksterne modstand, Ra. Dette verificerer den virtuelle jordegenskab, da resultatet indikerer, at den inverterende input svarer til en jord.
Vi betragter nu den inverterende forstærker med to indgange.
Dette er vist i figur (11).
Figur 11 - To-input inverterende forstærker
Det er et specielt tilfælde af kredsløbet i figur (4) "Op-amp kredsløb" vist tidligere.
Da spændingen ved den inverterende indgang til op-amp er nul (virtuel jord), er input-modstanden set af va is Ra, og det ses af vb is Rb. Den "jordede" inverterende indgang tjener også til at isolere de to indgange fra hinanden. Det vil sige en variation i va påvirker ikke indgangen vb, og omvendt.
Indgangsmodstanden for ikke-inverterende forstærker kan bestemmes ved at henvise til kredsløbskonfigurationen i figur (5) "Ikke-inverterende forstærker". Se det tilsvarende kredsløb i figur 12 (a).
Ingen strøm går igennem R1 eftersom v+ input til op-amp har uendelig modstand. Som resultat, Rin til en ikke-inverterende terminal er uendelig. Hvis et design har en stor indgangsbestandighed, bruger vi ofte en enkelt-indgang, ikke-inverterende op-amp. En sådan konfiguration hedder a ikke-inverterende buffer hvis den har en spændingsgevinst for enhed.
Derfor ændrer situationen sig, når vi går til en ikke-inverterende op-amp, som ikke er inverteret, som vist i figur 12 (b). Det ækvivalente kredsløb er vist i figur 12 (c). Vi antager, at modstanden er forbundet med hver kilde, (r1, r2 , r3) er nul ohm. Ved anvendelse af testkilden til beregning af inputmodstanden for flere indgangskredsløb bruger vi superposition. Vi anvender derfor testkilden ved hver indgang separat, mens de andre indgange slukkes (kortslutninger til spændingskilder og åbne kredsløb for aktuelle kilder i overensstemmelse med Superposition). De forskellige indgangsresistanser er da
(28)
ANSØGNINGER
Analyser følgende kredsløb online ved hjælp af TINACloud kredsløbssimulatoren ved at klikke på nedenstående links.
1-Indgangsbestandighed af en inverterende forstærker Circuit Simulation
2-indgangsbestandighed af en to-input-inverterende forstærkerkreds-simulering
Dette koncept kan let udvides til n indgange.
Figur 12-Indgangs modstand af en ikke-inverterende forstærker