4. Resistenza di ingresso dei circuiti Op-amp
CORRENTE - 4. Resistenza di ingresso dei circuiti op-amp
PRECEDENTE- 3. L'amplificatore non invertente
Resistenza di ingresso dei circuiti Op-amp
La resistenza di ingresso dell'amplificatore operazionale ideale è infinita. Tuttavia, la resistenza di ingresso a un circuito composto da un op-amp ideale collegato a componenti esterni non è infinita. Dipende dalla forma del circuito esterno.
Per prima cosa consideriamo il invertente amplificatore operazionale. Il circuito equivalente per l'amplificatore operazionale invertente della Figura (3) "L'amplificatore operazionale invertente" è mostrato nella Figura 10 (a).
Figura 10- Resistenza di ingresso, amplificatore invertente
La Figura 10 (b) mostra lo stesso circuito riorganizzato per semplicità di analisi. Notare che abbiamo collegato una sorgente di tensione di "prova" all'ingresso per calcolare la resistenza equivalente. Poiché il circuito contiene una sorgente di tensione dipendente, non possiamo trovare la resistenza di ingresso semplicemente combinando i resistori. Invece, troviamo la resistenza di ingresso sostituendo la sorgente del segnale di ingresso e la sua resistenza associata con una sorgente di prova di tensione specificata, vteste quindi calcolare la corrente erogata dalla sorgente di prova al circuito, itest. In alternativa, potremmo usare una fonte di test corrente, iteste risolvere per la tensione fornita al circuito, vtest. Usando entrambe le tecniche, possiamo calcolare la resistenza dalla legge di Ohm.
L'equazione del ciclo è data da,
(26)
La resistenza di ingresso equivalente è quindi
(27)
Come il guadagno del loop, G, si avvicina all'infinito, il primo termine in Equazione (27) si avvicina a zero e la resistenza di input si avvicina Ra. Pertanto, la resistenza di ingresso vista dalla sorgente è uguale al valore della resistenza esterna, Ra. Questo verifica la proprietà del terreno virtuale poiché il risultato indica che l'ingresso invertente è equivalente a un terreno.
Consideriamo ora l'amplificatore invertente con due ingressi.
Questo è mostrato in figura (11).
Figura 11- Amplificatore invertente a due ingressi
È un caso speciale del circuito della Figura (4) "Circuito amplificatore operazionale" mostrato in precedenza.
Poiché la tensione all'ingresso invertito dell'amplificatore operazionale è zero (massa virtuale), la resistenza di ingresso vista da va is Rae quello visto da vb is Rb. L'ingresso invertente “a terra” serve anche per isolare i due ingressi l'uno dall'altro. Cioè, una variazione in va non influisce sull'input vb, e viceversa.
La resistenza di ingresso per il amplificatore non invertente può essere determinato facendo riferimento alla configurazione circuitale della Figura (5) “Amplificatore non invertente”. Vedere il circuito equivalente nella Figura 12 (a).
Nessuna corrente attraversa R1 poiché l' v+ l'input per l'op-amp ha una resistenza infinita. Di conseguenza, Rin a un terminale non invertente è infinito. Se un progetto richiede una grande resistenza di ingresso, spesso usiamo un amplificatore operazionale non invertente a ingresso singolo. Tale configurazione è chiamata a buffer non invertente se ha un guadagno di tensione di unità.
Pertanto, la situazione cambia quando si passa ad un ampli non invertente con ingresso multiplo, come mostrato nella Figura 12 (b). Il circuito equivalente è mostrato in Figura 12 (c). Assumiamo che la resistenza associata a ciascuna fonte, (r1, r2 ed r3) è zero ohm. Quando si applica la sorgente di test per calcolare la resistenza di ingresso per circuiti a più ingressi, si usa la sovrapposizione. Pertanto, applichiamo separatamente la sorgente di test ad ogni ingresso mentre disabilitiamo gli altri ingressi (cortocircuiti per le sorgenti di tensione e circuiti aperti per le sorgenti di corrente in conformità con il principio di Sovrapposizione). Le varie resistenze di ingresso sono quindi
(28)
APPLICAZIONI
Analizza i seguenti circuiti online utilizzando il simulatore di circuiti TINACloud facendo clic sui seguenti collegamenti.
1- Resistenza d'ingresso di una simulazione del circuito dell'amplificatore invertito
Questo concetto può essere facilmente esteso a n ingressi.
Figura 12- Resistenza di ingresso di un amplificatore non invertente