4。 運算放大器電路的輸入電阻
運算放大器電路的輸入電阻
理想運算放大器的輸入電阻是無限的。 但是,由連接到外部元件的理想運算放大器組成的電路的輸入電阻不是無窮大。 這取決於外部電路的形式。
我們先考慮一下 反相 運算放大器。 圖(3)的反相運算放大器“反相運算放大器”的等效電路如圖10(a)所示。
圖10(b)顯示了重新排列的同一電路,以簡化分析。 請注意,我們已經在輸入端連接了一個“測試”電壓源,以便計算等效電阻。 由於電路包含一個獨立的電壓源,因此我們無法通過簡單地組合電阻來找到輸入電阻。 而是通過用指定電壓的測試源替換輸入信號源及其相關電阻來找到輸入電阻, vtest,然後計算測試源輸送到電路的電流, itest。 或者,我們可以使用當前的測試源, itest,並解決輸送到電路的電壓, vtest。 使用任何一種技術,我們都可以根據歐姆定律計算電阻。
循環方程由下式給出,
那麼等效輸入電阻就是
隨著環路增益, G接近無窮大,方程(27)中的第一項接近於零,輸入電阻接近 Ra。 因此,源所看到的輸入電阻等於外部電阻的值, Ra。 這驗證了虛擬接地屬性,因為結果表明反相輸入等效於地。
我們現在考慮具有兩個輸入的反相放大器。
如圖(11)所示。
這是前面顯示的圖(4)“運放電路”的電路的特例。
由於運算放大器的反相輸入端的電壓為零(虛地),因此可以看到輸入電阻 va is Ra,以及那看到的 vb is Rb。 “接地”反相輸入還用於將兩個輸入彼此隔離。 也就是說, va 不影響輸入 vb,反之亦然。
輸入電阻為 同相放大器 可以通過參考圖(5)“同相放大器”的電路配置來確定。 參見圖12(a)中的等效電路。
沒有電流通過 R1 自 v+ 輸入到運算放大器具有無限的電阻。 結果是, Rin 到非反相終端是無窮大。 如果設計需要大輸入電阻,我們通常使用單輸入非反相運算放大器。 這種配置稱為a 非反相緩衝器 如果它的電壓增益為1。
因此,當我們進入多輸入非反相運算放大器時,情況會發生變化,如圖12(b)所示。 等效電路如圖12(c)所示。 我們假設與每個來源相關的阻力,(r1, r2 和 r3)是零歐姆。 當應用測試源計算多輸入電路的輸入電阻時,我們使用疊加。 因此,我們分別在每個輸入端應用測試源,同時禁用其他輸入(電壓源的短路和根據疊加原理的電流源的開路)。 那麼各種輸入電阻就是
應用領域
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這個概念很容易擴展到 n 投入。