4. Входное сопротивление цепей ОУ
ТОК - 4. Входное сопротивление цепей ОУ.
ПРЕДЫДУЩАЯ - 3. Неинвертирующий усилитель
Входное сопротивление цепей ОУ
Входное сопротивление идеального операционного усилителя бесконечно. Однако входное сопротивление цепи, состоящей из идеального операционного усилителя, подключенного к внешним компонентам, не бесконечно. Это зависит от формы внешней цепи.
Сначала рассмотрим инвертирующий операционный усилитель. Эквивалентная схема для инвертирующего операционного усилителя на Рисунке (3) «Инвертирующий операционный усилитель» показана на Рисунке 10 (а).
Рисунок 10 - Входное сопротивление, инвертирующий усилитель
На рисунке 10 (b) показана та же схема, измененная для упрощения анализа. Обратите внимание, что мы подключили к входу «тестовый» источник напряжения, чтобы рассчитать эквивалентное сопротивление. Поскольку в схеме есть зависимый источник напряжения, мы не можем найти входное сопротивление простым объединением резисторов. Вместо этого мы находим входное сопротивление, заменяя источник входного сигнала и связанное с ним сопротивление тестовым источником заданного напряжения, vтестXNUMXи затем рассчитать ток, подаваемый тестовым источником в цепь, iтестXNUMX, В качестве альтернативы, мы могли бы использовать текущий источник теста, iтестXNUMXи решить для напряжения, подаваемого в цепь, vтестXNUMX. Используя любой метод, мы можем вычислить сопротивление по закону Ома.
Уравнение цикла задается как
(26)
Тогда эквивалентное входное сопротивление
(27)
Как усиление петли, G, приближается к бесконечности, первый член в уравнении (27) приближается к нулю, а входное сопротивление приближается Ra, Таким образом, входное сопротивление, видимое источником, равно значению внешнего сопротивления, Ra, Это проверяет свойство виртуального заземления, поскольку результат показывает, что инвертирующий вход эквивалентен земле.
Теперь рассмотрим инвертирующий усилитель с двумя входами.
Это показано на рисунке (11).
Рисунок 11 - инверторный усилитель с двумя входами
Это частный случай схемы на Рисунке (4) «Схема операционного усилителя», показанной ранее.
Поскольку напряжение на инвертирующем входе в операционный усилитель равно нулю (виртуальное заземление), входное сопротивление видно va is Raи это видно по vb is Rb. «Заземленный» инвертирующий вход также служит для изоляции двух входов друг от друга. То есть вариация в va не влияет на ввод vb, и наоборот.
Входное сопротивление для неинвертирующий усилитель можно определить, обратившись к схеме схемы на Рисунке (5) «Неинвертирующий усилитель». См. Эквивалентную схему на рисунке 12 (а).
Ток не проходит R1 С v+ Вход на операционный усилитель имеет бесконечное сопротивление. В следствии, Rin до неинвертирующего терминала бесконечность. Если проекту требуется большое входное сопротивление, мы часто используем неинвертирующий операционный усилитель с одним входом. Такая конфигурация называется неинвертирующий буфер если он имеет коэффициент усиления по напряжению, равный единице.
Поэтому ситуация меняется, когда мы переходим к операционному неинвертирующему операционному усилителю с несколькими входами, как показано на рисунке 12 (b). Эквивалентная схема показана на рисунке 12 (c). Мы предполагаем, что сопротивление, связанное с каждым источником, (r1, r2 и r3) равен нулю. При применении тестового источника для расчета входного сопротивления для цепей с несколькими входами мы используем суперпозицию. Поэтому мы применяем тестовый источник на каждом входе отдельно, отключая другие входы (короткие замыкания для источников напряжения и разомкнутые цепи для источников тока в соответствии с принципом суперпозиции). Различные входные сопротивления тогда
(28)
ПРИМЕНЕНИЕ
Проанализируйте следующие схемы онлайн с помощью симулятора цепей TINACloud, перейдя по ссылкам ниже.
1 - входное сопротивление имитации цепи инвертирующего усилителя
2 - входное сопротивление имитации цепи инвертирующего усилителя с двумя входами
Эта концепция может быть легко распространена на n входы.
Рисунок 12 - Входное сопротивление неинвертирующего усилителя