4. Αντίσταση εισόδου των κυκλωμάτων Op-amp
ΤΡΕΧΟΝ - 4. Αντίσταση εισόδου κυκλωμάτων Op-amp
ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΟ- 3. Ο μη αναστρέψιμος ενισχυτής
Αντίσταση εισόδου των κυκλωμάτων Op-amp
Η αντίσταση εισόδου του ιδανικού op-amp είναι άπειρη. Ωστόσο, η αντίσταση εισόδου σε ένα κύκλωμα που αποτελείται από ένα ιδανικό op-amp που συνδέεται με εξωτερικά εξαρτήματα δεν είναι άπειρο. Εξαρτάται από τη μορφή του εξωτερικού κυκλώματος.
Αρχικά εξετάζουμε το αναστρέφοντας op-amp. Το ισοδύναμο κύκλωμα για την αντιστροφή op-amp του σχήματος (3) «Η αντιστροφή op-amp» φαίνεται στο σχήμα 10 (a).
Εικόνα 10 - Αντίσταση εισόδου, ανεστραμμένος ενισχυτής
Το Σχήμα 10 (b) δείχνει το ίδιο κύκλωμα που αναδιατάχθηκε για απλότητα ανάλυσης. Σημειώστε ότι έχουμε συνδέσει μια πηγή δοκιμής τάσης στην είσοδο για να υπολογίσουμε την ισοδύναμη αντίσταση. Δεδομένου ότι το κύκλωμα περιέχει μια εξαρτημένη πηγή τάσης, δεν μπορούμε να βρούμε την αντίσταση εισόδου συνδυάζοντας απλώς αντιστάσεις. Αντ 'αυτού, βρίσκουμε την αντίσταση εισόδου αντικαθιστώντας την πηγή σήματος εισόδου και τη σχετική αντίσταση με μια δοκιμαστική πηγή καθορισμένης τάσης, vδοκιμή, και στη συνέχεια να υπολογίσει το ρεύμα που παραδίδεται από την πηγή δοκιμής στο κύκλωμα, iδοκιμή. Εναλλακτικά, θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε μια τρέχουσα πηγή δοκιμής, iδοκιμή, και να λύσει για την τάση που παραδίδεται στο κύκλωμα, vδοκιμή. Χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε τεχνική, μπορούμε να υπολογίσουμε την αντίσταση από τον νόμο του Ohm.
Η εξίσωση βρόχου δίνεται από,
(26)
Η ισοδύναμη αντίσταση εισόδου είναι τότε
(27)
Καθώς το κέρδος του βρόχου, G, πλησιάζει το άπειρο, ο πρώτος όρος στην Εξίσωση (27) προσεγγίζει το μηδέν και προσεγγίζει την αντίσταση εισόδου Ra. Έτσι, η αντίσταση εισόδου που παρατηρείται από την πηγή είναι ίση με την τιμή της εξωτερικής αντίστασης, Ra. Αυτό επαληθεύει την ιδιότητα εικονικού εδάφους αφού το αποτέλεσμα υποδεικνύει ότι η αντιστροφή της εισόδου είναι ισοδύναμη με μια γείωση.
Τώρα θεωρούμε τον αναστρεφόμενο ενισχυτή με δύο εισόδους.
Αυτό φαίνεται στο σχήμα (11).
Εικόνα 11 - Ενισχυτής αναστροφής δύο εισόδων
Πρόκειται για μια ειδική περίπτωση του κυκλώματος του σχήματος (4) «Κύκλωμα Op-amp» που παρουσιάστηκε προηγουμένως.
Δεδομένου ότι η τάση στην αντιστρεπτική είσοδο προς το op-amp είναι μηδέν (εικονική γείωση), η αντίσταση εισόδου φαίνεται από va is Ra, και αυτό που βλέπουμε vb is Rb. Η «γειωμένη» αναστροφή εισόδου χρησιμεύει επίσης για την απομόνωση των δύο εισόδων μεταξύ τους. Δηλαδή, μια παραλλαγή σε va δεν επηρεάζει την είσοδο vb, και αντίστροφα.
Η αντίσταση εισόδου για το μη αναστρέψιμο ενισχυτή μπορεί να προσδιοριστεί με αναφορά στη διαμόρφωση κυκλώματος του Σχήματος (5) «Μη αναστρέψιμος ενισχυτής». Δείτε το αντίστοιχο κύκλωμα στο σχήμα 12 (a).
Δεν περνάει ρεύμα R1 δεδομένου ότι η v+ η είσοδος στο op-amp έχει άπειρη αντίσταση. Σαν άποτέλεσμα, Rin σε ένα μη-αναστρέψιμο τερματικό είναι το άπειρο. Εάν ένας σχεδιασμός χρειάζεται μεγάλη αντίσταση εισόδου, χρησιμοποιούμε συχνά έναν μη-αναστρέψιμο op-amp απλής εισόδου. Μια τέτοια διαμόρφωση ονομάζεται a μη-αναστρέψιμο buffer εάν έχει κέρδος τάσης ενότητας.
Επομένως, η κατάσταση αλλάζει όταν πηγαίνουμε σε ένα μη-αναστρέψιμο op-ενισχυτή πολλαπλών εισόδων, όπως φαίνεται στο Σχήμα 12 (b). Το ισοδύναμο κύκλωμα φαίνεται στο σχήμα 12 (c). Υποθέτουμε ότι η αντίσταση που συνδέεται με κάθε πηγή, (r1, r2 και r3) είναι μηδέν ohms. Όταν εφαρμόζουμε την πηγή δοκιμής για να υπολογίσουμε την αντίσταση εισόδου για κυκλώματα πολλαπλών εισόδων, χρησιμοποιούμε την υπέρθεση. Εφαρμόζουμε λοιπόν την πηγή δοκιμής σε κάθε είσοδο χωριστά, ενώ απενεργοποιούμε τις άλλες εισόδους (βραχυκύκλωμα για πηγές τάσης και ανοικτά κυκλώματα για πηγές ρεύματος σύμφωνα με την αρχή της Superposition). Οι διάφορες αντιστάσεις εισόδου είναι τότε
(28)
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ
Αναλύστε τα παρακάτω κυκλώματα online χρησιμοποιώντας τον προσομοιωτή κύκλωμα TINACloud κάνοντας κλικ στους παρακάτω συνδέσμους.
1 - Αντίσταση εισόδου μίας προσομοίωσης κυκλώματος μετατροπέα αναστροφής
2 - Αντίσταση εισόδου μίας προσομοίωσης κυκλώματος ενισχυτή αναστροφής διπλής εισόδου
Αυτή η έννοια μπορεί εύκολα να επεκταθεί n εισροές.
Εικόνα 12 - Αντίσταση εισόδου ενός ενισχυτή που δεν αντιστρέφει