4. Rezystancja wejściowa obwodów wzmacniacza operacyjnego
CURRENT - 4. Rezystancja wejściowa obwodów wzmacniacza operacyjnego
POPRZEDNI 3. Wzmacniacz nieodwracający
Rezystancja wejściowa obwodów wzmacniacza operacyjnego
Rezystancja wejściowa idealnego wzmacniacza operacyjnego jest nieskończona. Jednak rezystancja wejściowa obwodu składającego się z idealnego wzmacniacza operacyjnego podłączonego do elementów zewnętrznych nie jest nieskończona. Zależy to od formy zewnętrznego obwodu.
Najpierw rozważamy odwracanie wzmacniacz operacyjny. Równoważny obwód odwracającego wzmacniacza operacyjnego z rysunku (3) „Odwracający wzmacniacz operacyjny” pokazano na rysunku 10 (a).
Rysunek 10 - Rezystancja wejściowa, wzmacniacz odwracający
Rysunek 10 (b) przedstawia ten sam obwód przestawiony dla uproszczenia analizy. Zauważ, że podłączyliśmy do wejścia „testowe” źródło napięcia, aby obliczyć równoważną rezystancję. Ponieważ obwód zawiera zależne źródło napięcia, nie możemy znaleźć rezystancji wejściowej, po prostu łącząc rezystory. Zamiast tego znajdujemy rezystancję wejściową, zastępując źródło sygnału wejściowego i związaną z nim rezystancję źródłem testowym o określonym napięciu, vtest, a następnie obliczyć prąd dostarczony przez źródło testowe do obwodu, itest. Alternatywnie możemy użyć bieżącego źródła testowego, itesti rozwiąż napięcie dostarczane do obwodu, vtest. Korzystając z dowolnej techniki, możemy obliczyć opór z prawa Ohma.
Równanie pętli jest podane przez,
(26)
Odpowiednia rezystancja wejściowa jest wtedy
(27)
Gdy pętla zyskuje, G, zbliża się do nieskończoności, pierwszy termin w równaniu (27) zbliża się do zera i zbliża się rezystancja wejściowa Ra. Zatem rezystancja wejściowa widziana przez źródło jest równa wartości oporu zewnętrznego, Ra. To sprawdza wirtualną właściwość gruntu, ponieważ wynik wskazuje, że wejście odwracające jest równoważne z ziemią.
Rozważamy teraz wzmacniacz odwracający z dwoma wejściami.
Jest to pokazane na rysunku (11).
Rysunek 11 - Wzmacniacz odwracający z dwoma wejściami
Jest to szczególny przypadek obwodu z rysunku (4) „Obwód wzmacniacza operacyjnego” pokazanego wcześniej.
Ponieważ napięcie na wejściu odwracającym do wzmacniacza operacyjnego wynosi zero (wirtualna masa), rezystancja wejściowa widziana przez va is Rai to widziane przez vb is Rb. „Uziemione” wejście odwracające służy również do odizolowania dwóch wejść od siebie. Oznacza to, że różnica w va nie wpływa na wejście vb, i wzajemnie.
Rezystancja wejściowa dla wzmacniacz nieodwracający można określić odnosząc się do konfiguracji obwodu na rysunku (5) „Wzmacniacz nieodwracający”. Zobacz równoważny obwód na rysunku 12 (a).
Brak prądu R1 ponieważ v+ wejście do wzmacniacza operacyjnego ma nieskończoną rezystancję. W rezultacie, Rin do nieodwracającego terminala jest nieskończoność. Jeśli projekt wymaga dużej rezystancji wejściowej, często używamy pojedynczego wejścia nieodwracającego wzmacniacza operacyjnego. Taka konfiguracja nazywa się a bufor nieodwracający jeśli ma przyrost napięcia jedności.
Dlatego sytuacja zmienia się, gdy idziemy do nieodwracającego wzmacniacza operacyjnego z wieloma wejściami, jak pokazano na rysunku 12 (b). Obwód równoważny pokazano na rysunku 12 (c). Zakładamy, że opór związany z każdym źródłem (r1, r2 i r3) wynosi zero omów. Przy stosowaniu źródła testowego do obliczania rezystancji wejściowej dla obwodów z wieloma wejściami używamy superpozycji. Dlatego stosujemy źródło testowe oddzielnie na każdym wejściu, wyłączając pozostałe wejścia (zwarcia dla źródeł napięcia i obwody otwarte dla źródeł prądu zgodnie z zasadą superpozycji). Różne rezystancje wejściowe są wtedy
(28)
APLIKACJE
Przeanalizuj następujące obwody online za pomocą symulatora obwodu TINACloud, klikając poniższe linki.
1- Rezystancja wejściowa symulacji obwodu odwracającego wzmacniacza
Rezystancja wejściowa 2 dwóch symulacji obwodu odwracającego wzmacniacza
Ta koncepcja może być łatwo rozszerzona n wejścia.
Rysunek 12 - Rezystancja wejściowa wzmacniacza nieodwracającego