4. Вхідний опір ланцюгів Op-amp
ТОК - 4. Вхідний опір схем підсилювача
ПОПЕРЕДНЯ 3. Неінвертуючий підсилювач
Вхідний опір ланцюгів Op-amp
Вхідний опір ідеального операційного підсилювача нескінченний. Проте вхідний опір схеми, що складається з ідеального операційного підсилювача, підключеного до зовнішніх компонентів, не є нескінченним. Це залежить від форми зовнішнього контуру.
Спочатку розглянемо інвертуючий операційний підсилювач Еквівалентна схема для інвертуючого підсилювача на малюнку (3) "Інвертуючий підсилювач" показана на рисунку 10 (а).
Малюнок 10- Вхідний опір, інвертуючий підсилювач
На малюнку 10 (b) показано той самий контур, переставлений для простоти аналізу. Зверніть увагу, що ми підключили до входу джерело напруги "для тесту", щоб розрахувати еквівалентний опір. Оскільки схема містить залежне джерело напруги, ми не можемо знайти вхідний опір, просто комбінуючи резистори. Натомість ми знаходимо вхідний опір, замінюючи джерело вхідного сигналу та пов'язаний з ним опір на тестове джерело заданої напруги, vтест, а потім обчислюють струм, що подається джерелом тесту, до схеми, iтест. Крім того, ми можемо використовувати поточний джерело тесту, iтесті вирішують для напруги, що подається в ланцюг, vтест. Використовуючи будь-яку з методик, ми можемо розрахувати опір за законом Ома.
Рівняння петлі задається,
(26)
Тоді еквівалентний вхідний опір
(27)
Як приріст циклу, G, наближається до нескінченності, перший член у Рівнянні (27) наближається до нуля, а вхідний опір наближається Ra. Таким чином, вхідний опір, що видно джерелом, дорівнює значенню зовнішнього опору, Ra. Це перевіряє віртуальну наземну властивість, оскільки результат вказує, що інвертуючий вхід еквівалентний землі.
Розглянемо тепер інвертуючий підсилювач з двома входами.
Це показано на малюнку (11).
Малюнок 11 - Два вхідних інвертуючих підсилювача
Це окремий випадок схеми на малюнку (4) “Операційна схема”, показаної раніше.
Оскільки напруга на інвертуючому вході в оп-підсилювач дорівнює нулю (віртуальна земля), вхідний опір видно va is Ra, та що побачений vb is Rb. "Заземлений" інвертуючий вхід також служить для ізоляції двох входів один від одного. Тобто, варіація в va не впливає на вхід vb, і навпаки.
Вхідний опір для неінвертуючий підсилювач можна визначити, посилаючись на конфігурацію схеми на малюнку (5) «Неінвертуючий підсилювач». Див. Еквівалентну схему на малюнку 12 (а).
Жоден струм не проходить R1 так як v+ вхід в оп-підсилювач має нескінченне опір. Як результат, Rin до неінвертуючого терміналу є нескінченність. Якщо конструкція потребує великого вхідного опору, ми часто використовуємо одновхідний неінвертуючий оп-підсилювач. Така конфігурація називається a неінвертуючий буфер якщо він має коефіцієнт посилення напруги одиниці.
Тому ситуація змінюється, коли ми переходимо до множинного вхідного неінвертуючого оп-підсилювача, як показано на малюнку 12 (b). Еквівалентна схема показана на малюнку 12 (c). Ми припускаємо, що опір, пов'язаний з кожним джерелом, (r1, r2 та r3) дорівнює нулю Ом. При застосуванні тестового джерела для розрахунку вхідного опору для багаторазових вхідних ланцюгів ми використовуємо суперпозицію. Тому ми застосовуємо тест-джерело на кожному вході окремо при відключенні інших входів (коротких замиканнях на джерела напруги і відкритих ланцюгах для джерел струму відповідно до принципу суперпозиції). Різні вхідні опори тоді
(28)
ЗАСТОСУВАННЯ
Проаналізуйте наступні схеми в режимі онлайн, використовуючи симулятор схеми TINACloud, натиснувши посилання нижче.
1- Вхідний опір моделювання інвертувального ланцюга підсилювача
2- Вхідний опір двомодульного моделювання інвертувального ланцюга підсилювача
Цю концепцію можна легко розширити n вхідних даних.
Малюнок 12- Вхідний опір неінвертуючого підсилювача