4 ความต้านทานอินพุตของวงจร Op-amp

ความต้านทานอินพุตของวงจร Op-amp

ความต้านทานอินพุตของ op-amp ในอุดมคตินั้นไม่มีที่สิ้นสุด อย่างไรก็ตามความต้านทานอินพุตกับวงจรที่ประกอบด้วย op-amp ในอุดมคติที่เชื่อมต่อกับส่วนประกอบภายนอกนั้นไม่มีที่สิ้นสุด มันขึ้นอยู่กับรูปแบบของวงจรภายนอก

ก่อนอื่นเรามาพิจารณา inverting op-amp. วงจรสมมูลสำหรับออปแอมป์กลับด้านของรูปที่ (3)“ แอมป์ออปกลับด้าน” แสดงในรูปที่ 10 (a)

แอมพลิฟายเออร์ในการปฏิบัติงานที่สมบูรณ์แบบความต้านทานอินพุตของวงจร Op-amp

รูปที่ 10- ความต้านทานอินพุต, เครื่องขยายเสียงกลับหัว

รูปที่ 10 (b) แสดงวงจรเดียวกันที่จัดเรียงใหม่เพื่อความง่ายในการวิเคราะห์ โปรดทราบว่าเราได้แนบแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า "ทดสอบ" เข้ากับอินพุตเพื่อคำนวณความต้านทานที่เท่ากัน เนื่องจากวงจรมีแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าที่ขึ้นกับเราจึงไม่สามารถค้นหาความต้านทานอินพุตได้จากการรวมตัวต้านทาน แต่เราจะพบความต้านทานอินพุตโดยการแทนที่แหล่งสัญญาณอินพุตและความต้านทานที่เกี่ยวข้องด้วยแหล่งทดสอบของแรงดันไฟฟ้าที่ระบุ vทดสอบและจากนั้นคำนวณกระแสที่ส่งมอบโดยแหล่งทดสอบไปยังวงจร iทดสอบ. อีกวิธีหนึ่งเราสามารถใช้แหล่งทดสอบปัจจุบัน iทดสอบและแก้หาแรงดันที่ส่งไปยังวงจร vทดสอบ. เราสามารถคำนวณความต้านทานจากกฎของโอห์มได้ด้วยเทคนิคใดเทคนิคหนึ่ง

สมการลูปจะได้รับจาก

(26)

ความต้านทานอินพุตที่เท่ากันคือ

(27)

เมื่อวงวนเพิ่มขึ้น G, เข้าใกล้อนันต์, คำแรกใน Equation (27) เข้าใกล้ศูนย์และวิธีการต้านทานอินพุต Ra. ดังนั้นความต้านทานอินพุตที่เห็นโดยแหล่งที่มาเท่ากับค่าของความต้านทานภายนอก Ra. สิ่งนี้จะตรวจสอบคุณสมบัติกราวด์เสมือนเนื่องจากผลลัพธ์บ่งชี้ว่าอินพุตที่กลับด้านนั้นเทียบเท่ากับกราวด์

ตอนนี้เราพิจารณาแอมพลิฟายเออร์กลับด้านพร้อมสองอินพุต

ดังแสดงในรูปที่ (11)

เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงานที่เหมาะ

รูปที่ 11- เครื่องขยายเสียงอินเวอร์เตอร์อินพุตสองอินพุต

เป็นกรณีพิเศษของวงจรรูปที่ (4)“ วงจร Op-amp” ที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่อินเวอร์เตอร์อินพุทไปยัง op-amp เป็นศูนย์ (กราวด์เสมือน) ความต้านทานอินพุตที่เห็น va is Raและที่เห็นด้วย vb is Rb. อินพุตกลับด้านที่ "ต่อสายดิน" ยังทำหน้าที่แยกอินพุตทั้งสองออกจากกัน นั่นคือรูปแบบใน va ไม่ส่งผลกระทบต่ออินพุต vb, และในทางกลับกัน.

ความต้านทานอินพุตสำหรับ เครื่องขยายเสียงที่ไม่กลับด้าน สามารถพิจารณาได้จากการอ้างอิงการกำหนดค่าวงจรของรูปที่ (5)“ แอมพลิฟายเออร์ไม่กลับด้าน” ดูวงจรเทียบเท่าในรูปที่ 12 (a)

ไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน R1 ตั้งแต่ v+ อินพุตไปยัง op-amp มีความต้านทานไม่ จำกัด ผลที่ตามมา, Rin ไปยังเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านเป็นอินฟินิตี้ หากการออกแบบต้องการความต้านทานอินพุตจำนวนมากเรามักจะใช้ op-amp ที่ไม่มีการย้อนกลับอินพุตเดียว การกำหนดค่าดังกล่าวเรียกว่า บัฟเฟอร์ที่ไม่กลับด้าน ถ้ามันมีความต่างศักย์ของความเป็นเอกภาพ 

ดังนั้นสถานการณ์จึงเปลี่ยนไปเมื่อเราไปที่ op-amp หลาย ๆ อินพุทที่ไม่ใช่ inverting ดังแสดงในรูปที่ 12 (b) วงจรสมมูลจะแสดงในรูปที่ 12 (c) เราคาดว่าความต้านทานที่เกี่ยวข้องกับแต่ละแหล่ง (r1, r2 และ r3) คือศูนย์โอห์ม เมื่อใช้แหล่งทดสอบเพื่อคำนวณความต้านทานอินพุตสำหรับวงจรหลายอินพุตเราใช้การซ้อนทับ ดังนั้นเราจึงใช้แหล่งทดสอบที่แต่ละอินพุตแยกกันในขณะที่ปิดการใช้งานอินพุตอื่น (ลัดวงจรสำหรับแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าและวงจรเปิดสำหรับแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าตามหลักการของการทับซ้อน) ความต้านทานอินพุตต่างๆนั้น

(28)

การประยุกต์ใช้งาน

วิเคราะห์วงจรต่อไปนี้ทางออนไลน์โดยใช้เครื่องจำลองวงจร TINACloud โดยคลิกที่ลิงก์ด้านล่าง

1- ความต้านทานอินพุตของการจำลองวงจรแอมป์อินเวอร์เตอร์

2- ความต้านทานอินพุตของการจำลองวงจรแอมป์อินเวอร์เตอร์แบบสองอินพุต

แนวคิดนี้สามารถขยายไปสู่ n ปัจจัยการผลิต

เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงานที่เหมาะ

รูปที่ 12- ความต้านทานอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน