4. Ingangsweerstand van Op-amp-circuits
CURRENT - 4. Ingangsweerstand van opamp-circuits
VORIGE- 3. De niet-inverterende versterker
Ingangsweerstand van Op-amp-circuits
De ingangsweerstand van de ideale op-amp is oneindig. De ingangsweerstand tegen een circuit bestaande uit een ideale op-amp aangesloten op externe componenten is echter niet oneindig. Het hangt af van de vorm van het externe circuit.
We overwegen eerst de omkeren operationele versterker. Het equivalente circuit voor de inverterende op-amp van figuur (3) "De inverterende op-amp" wordt getoond in figuur 10 (a).
Figuur 10- Ingangsweerstand, inverterende versterker
Figuur 10 (b) toont hetzelfde circuit opnieuw gerangschikt voor eenvoudige analyse. Merk op dat we een "test" -spanningsbron op de ingang hebben aangesloten om de equivalente weerstand te berekenen. Omdat het circuit een afhankelijke spanningsbron bevat, kunnen we de ingangsweerstand niet vinden door simpelweg weerstanden te combineren. In plaats daarvan vinden we de ingangsweerstand door de ingangssignaalbron en de bijbehorende weerstand te vervangen door een testbron met een gespecificeerde spanning, vproefen bereken vervolgens de stroom die door de testbron aan het circuit wordt geleverd, iproef. Als alternatief kunnen we een actuele testbron gebruiken, iproefen los de spanning op die aan het circuit wordt geleverd, vproef. Met behulp van beide technieken kunnen we de weerstand berekenen op basis van de wet van Ohm.
De lusvergelijking wordt gegeven door,
(26)
De equivalente ingangsweerstand is dan
(27)
Als de lusversterking, G, benadert oneindig, de eerste term in Vergelijking (27) nadert nul en de ingangsweerstand nadert Ra. De ingangsweerstand die door de bron wordt waargenomen, is dus gelijk aan de waarde van de externe weerstand, Ra. Hiermee wordt de eigenschap virtuele grond gecontroleerd, aangezien het resultaat aangeeft dat de inverterende invoer gelijk is aan een grond.
We beschouwen nu de inverterende versterker met twee ingangen.
Dit wordt getoond in figuur (11).
Figuur 11- Omvormer met twee ingangen
Het is een speciaal geval van het circuit van Figuur (4) "Op-amp-circuit" dat eerder is getoond.
Aangezien de spanning op de inverterende ingang naar de op-amp nul is (virtuele aarde), wordt de ingangsweerstand gezien met va is Ra, en dat gezien door vb is Rb. De "geaarde" inverterende ingang dient ook om de twee ingangen van elkaar te isoleren. Dat wil zeggen, een variatie in va heeft geen invloed op de invoer vb, en vice versa.
De ingangsweerstand voor de niet-inverterende versterker kan worden bepaald door te verwijzen naar de circuitconfiguratie van Figuur (5) "Niet-inverterende versterker". Zie het equivalente circuit in Figuur 12 (a).
Er stroomt geen stroom door R1 omdat de v+ input voor de op-amp heeft een oneindige weerstand. Als gevolg, Rin naar een niet-inverterende terminal is oneindig. Als een ontwerp een grote ingangsweerstand nodig heeft, gebruiken we vaak een niet-inverterende op-amp met één ingang. Zo'n configuratie wordt een a genoemd niet-inverterende buffer als het een spanningsversterking van één heeft.
Daarom verandert de situatie wanneer we naar een niet-inverterende meervoudige ingangsversterker gaan, zoals te zien is in figuur 12 (b). Het equivalente circuit wordt getoond in Figuur 12 (c). We nemen aan dat de weerstand geassocieerd met elke bron, (r1, r2 en r3) is nul ohm. Bij het toepassen van de testbron om de ingangsweerstand voor meervoudige ingangscircuits te berekenen, gebruiken we superpositie. Daarom passen we de testbron op elke ingang afzonderlijk toe terwijl de andere ingangen worden uitgeschakeld (kortsluitingen voor spanningsbronnen en open circuits voor stroombronnen in overeenstemming met het principe van Superpositie). De verschillende ingangsweerstanden zijn dan
(28)
ALLERLEI
Analyseer de volgende circuits online met behulp van de TINACloud-circuitsimulator door op de onderstaande links te klikken.
1- Ingangsweerstand van een inverterende versterkerscircuitsimulatie
2- Ingangsweerstand van een omvormingssimulatie met twee ingangen inverterende versterker
Dit concept kan eenvoudig worden uitgebreid naar n ingangen.
Figuur 12- Ingangsweerstand van een niet-inverterende versterker