4. Eingangswiderstand von Operationsverstärkerschaltungen
STROM - 4. Eingangswiderstand der Operationsverstärkerschaltungen
VORHERIGER 3. Der nicht invertierende Verstärker
Eingangswiderstand von Operationsverstärkerschaltungen
Der Eingangswiderstand des idealen Operationsverstärkers ist unendlich. Der Eingangswiderstand einer Schaltung, die aus einem idealen Operationsverstärker besteht, der an externe Komponenten angeschlossen ist, ist jedoch nicht unendlich. Dies hängt von der Form des externen Stromkreises ab.
Wir betrachten zunächst die Invertierung Operationsverstärker. Das Ersatzschaltbild für den invertierenden Operationsverstärker von Abbildung (3) „Der invertierende Operationsverstärker“ ist in Abbildung 10 (a) dargestellt.
Abbildung 10- Eingangswiderstand, invertierender Verstärker
Fig. 10 (b) zeigt dieselbe Schaltung, die zur Vereinfachung der Analyse neu angeordnet wurde. Beachten Sie, dass wir eine „Test“ -Spannungsquelle an den Eingang angeschlossen haben, um den äquivalenten Widerstand zu berechnen. Da die Schaltung eine abhängige Spannungsquelle enthält, können wir den Eingangswiderstand nicht durch einfaches Kombinieren von Widerständen finden. Stattdessen ermitteln wir den Eingangswiderstand, indem wir die Eingangssignalquelle und den zugehörigen Widerstand durch eine Testquelle mit der angegebenen Spannung ersetzen. vTestund dann den von der Testquelle an die Schaltung gelieferten Strom berechnen, iTest. Alternativ könnten wir eine aktuelle Testquelle verwenden, iTest, und lösen Sie für die an die Schaltung gelieferte Spannung, vTest. Mit beiden Techniken können wir den Widerstand aus dem Ohmschen Gesetz berechnen.
Die Schleifengleichung ist gegeben durch
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Der äquivalente Eingangswiderstand ist dann
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Wie die Schleifenverstärkung, Gnähert sich unendlich, der erste Term in Gleichung (27) nähert sich Null und der Eingangswiderstand nähert sich Ra. Somit ist der von der Quelle gesehene Eingangswiderstand gleich dem Wert des externen Widerstands. Ra. Dies verifiziert die virtuelle Masseeigenschaft, da das Ergebnis anzeigt, dass der invertierende Eingang einer Masse entspricht.
Wir betrachten nun den invertierenden Verstärker mit zwei Eingängen.
Dies ist in Abbildung (11) dargestellt.
Abbildung 11- Invertierender Verstärker mit zwei Eingängen
Dies ist ein Sonderfall der zuvor gezeigten Schaltung von Abbildung (4) „Operationsverstärkerschaltung“.
Da die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers Null ist (virtuelle Masse), wird der Eingangswiderstand durch gesehen va is Raund das gesehen von vb is Rb. Der "geerdete" invertierende Eingang dient auch dazu, die beiden Eingänge voneinander zu isolieren. Das heißt, eine Variation in va wirkt sich nicht auf die Eingabe aus vb, und umgekehrt.
Der Eingangswiderstand für die nicht invertierender Verstärker kann unter Bezugnahme auf die Schaltungskonfiguration von Fig. (5) "Nichtinvertierender Verstärker" bestimmt werden. Siehe das Ersatzschaltbild in Abbildung 12 (a).
Es fließt kein Strom R1 Da die v+ Der Eingang des Operationsverstärkers hat einen unendlichen Widerstand. Als Ergebnis, Rin zu einem nicht invertierenden Terminal ist unendlich. Wenn ein Design einen großen Eingangswiderstand benötigt, verwenden wir häufig einen nicht invertierenden Operationsverstärker mit einem Eingang. Eine solche Konfiguration nennt man a nicht invertierender Puffer wenn es eine Spannungsverstärkung von eins hat.
Daher ändert sich die Situation, wenn wir zu einem nicht invertierenden Operationsverstärker mit mehreren Eingängen gehen, wie in Abbildung 12 (b) gezeigt. Das Ersatzschaltbild ist in Abbildung 12 (c) dargestellt. Wir gehen davon aus, dass der mit jeder Quelle verbundene Widerstand (r1, r2 und r3) ist Null Ohm. Bei der Anwendung der Testquelle zur Berechnung des Eingangswiderstands für Schaltkreise mit mehreren Eingängen verwenden wir die Überlagerung. Wir legen daher die Testquelle an jedem Eingang separat an, während wir die anderen Eingänge deaktivieren (Kurzschlüsse für Spannungsquellen und Unterbrechungen für Stromquellen nach dem Prinzip der Überlagerung). Die verschiedenen Eingangswiderstände sind dann
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ANWENDUNGEN
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1- Eingangswiderstand einer invertierenden Verstärkerschaltungssimulation
2- Eingangswiderstand einer invertierenden Verstärkerschaltung mit zwei Eingängen
Dieses Konzept kann leicht erweitert werden n Eingänge.
Abbildung 12- Eingangswiderstand eines nicht invertierenden Verstärkers