Входное сопротивление операционного усилителя:что это такое и как его рассчитать

Прежде всего, давайте проясним, операционный усилитель означает операционный усилитель. И устройство представляет собой электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления (по постоянному току). Кроме того, он имеет несимметричный выход и характерный входной резистор. Кроме того, это основной строительный блок аналоговой электронной схемы. Кроме того, импеданс показывает корреляцию между напряжением и входным током. Тем не менее, когда вы говорите о входном сопротивлении операционного усилителя, важно четко понимать, что вы выбираете:схему или основной чип.

Итак, в чем разница? В первом речь идет о самой схеме операционного усилителя, а во втором — о схеме микросхемы.

Хотите узнать больше? Не беспокойтесь, вы узнаете, почему выходное сопротивление операционного усилителя низкое, как его рассчитать и многое другое.

Какой типичный входной импеданс операционного усилителя на интегральной схеме?

Операционный усилитель с входным сопротивлением

Без сомнения, вы можете изменить дифференциальное сопротивление входного напряжения, если поместите схему вокруг операционного усилителя. Кроме того, способ применения обратной связи и внешних электронных компонентов может повлиять на общее входное сопротивление схемы и источник сигнала.

При этом у нас есть два входных импеданса:синфазный (Z_cm+ &Z_см- ) и дифференциальный (Зифф). Первый относится к импедансу, который поступает от входных каскадов к земле. В то же время последний касается импеданса между двумя входами.

Кроме того, импедансы обычно высокие и активные (10 ⁵ – 10 ¹² Ом). Другими словами, это входное устройство с высоким импедансом. И у него есть некоторая шунтирующая емкость, которая может достигать 20–25 пФ.

Таким образом, вы можете уменьшить инвертирующий и неинвертирующий входной импеданс в большинстве схем операционных усилителей до низкого значения. И вы можете сделать это с помощью отрицательной обратной связи, учитывая, что (дифференциальное и синфазное входное сопротивление) важнее. Кроме того, инвертирующие и неинвертирующие входные клеммы также имеют решающее значение.

Кроме того, входное сопротивление схемы операционного усилителя обычно велико. И это потому, что операционные усилители работают как делитель напряжения.

Следовательно, чем выше импеданс, тем больше падение напряжения на входах операционного усилителя. Но если входное сопротивление низкое, в вашей схеме не будет падения напряжения. В результате вы не будете получать сигналы.

Операционный усилитель с выходным сопротивлением

Выходное сопротивление операционного усилителя аналогично входному сопротивлению. Но это относится к тому, насколько сильно изменяется кажущееся напряжение источника, когда ему нужно подавать больший ток. Например, вы можете определить импеданс источника тока при работе, когда батарея, которая не находится под нагрузкой, имеет более высокое напряжение, чем батарея под нагрузкой.

Дифференциальный усилитель на операционных усилителях

Источник:Викисклад

Так, например, ваш операционный усилитель имеет выходной сигнал 6 В, и вы используете разомкнутую цепь для измерения напряжения разности потенциалов. Поскольку ваша цепь разомкнута, ваш ток будет 0А. Напряжение, с другой стороны, будет 6V. На этом этапе вы можете подключить свой выход к резистору обратной связи. И вы можете сделать это таким образом, чтобы выходной ток цепи обратной связи операционного усилителя составлял 60 мА.

Кроме того, вы можете измерить напряжение на резисторе и получить около 5,99 В.

При этом вы можете получить выходное сопротивление операционного усилителя:

-6 В/0 мА – 5,99 В/60 мА =0,2 Ом.

Почему изменилась единица измерения результата? Во-первых, низкий импеданс источника указывает на то, что операционный усилитель может потреблять большой ток без значительного изменения напряжения. Кроме того, из результата вы заметите, что входной импеданс операционного усилителя похож на импеданс нагрузки того, что показывает сигнал выходного диапазона операционного усилителя.

Кроме того, выходной импеданс операционного усилителя и выходной потенциал напоминают импеданс источника того, на что поступает сигнал операционного усилителя. Таким образом, он сильно нагружен, когда источник направляет нагрузку с умеренно низким импедансом нагрузки и током питания. Кроме того, для сигнала напряжения потребуется большой ток и больший коэффициент усиления.

Тем не менее, даже если сопротивление вашего источника низкое, источник сможет отдавать ток без просадки напряжения. Поэтому, если вы хотите уменьшить падение напряжения, убедитесь, что импеданс нагрузки больше, чем импеданс источника.

Таким образом, высокий импеданс нагрузки приводит к меньшему току и мощности при высоком импедансе нагрузки.

Идеальный импеданс операционного усилителя

Одной из особенностей идеального импеданса операционного усилителя является то, что он имеет бесконечный входной импеданс и бесконечный коэффициент усиления. Кроме того, это означает, что ток, протекающий через входные выводы, равен нулю. И это происходит потому, что ток не поступает и не выходит из входных клемм (неинвертирующих и инвертирующих). Следовательно, прирост единства будет выше.

Кроме того, идеальный операционный усилитель имеет нулевой выходной импеданс. Таким образом, это означает, что выходной ток не зависит от выходного напряжения. Следовательно, идеальный операционный усилитель не нуждается в выходном импедансе, чтобы направить нагрузку для подачи напряжения на него.

Короче говоря, можно сказать, что выходное сопротивление равно нулю или мало. Напротив, входной импеданс бесконечен или имеет высокий входной импеданс.

Как рассчитать входной и выходной импеданс?

Поскольку импеданс показывает взаимосвязь между напряжением и током, мы можем представить его как отношение ΔI к ΔV. ΔI означает изменение тока, а ΔV — изменение напряжения.

Кроме того, вы можете измерить разницу во входном токе смещения по сравнению с разницей в диапазоне входного синфазного напряжения.

Таким образом, было бы полезно, если бы у вас были такие параметры, как выходной импеданс, уравнение усиления без обратной связи и импеданс источника. При этом вы можете использовать принцип делителя напряжения для получения выходного и входного напряжения.

(Zin/(Rs + Zin)) Vin =Vsource—(1)

Где:

• Rs – импеданс источника.
• Zin — входной импеданс
• Vin – опорное напряжение усилителя.
• Vsource – входное напряжение.

При этом вы также можете рассчитать выходное напряжение нагрузки по формуле ниже:

Vвых. (Перезагрузка/(Перезагрузка + Zout) =Влад—(2)

Где:

• Rload — сопротивление нагрузке.
• Zout – выходное сопротивление усилителя.
• Vload — напряжение на нагрузке.
• Vout – выход усилителя.

Кроме того, вы можете заменить Vout временем усиления входного напряжения.

Можно ли измерить выходное сопротивление? Конечно вы можете. Но вы должны измерить это как эквивалентную схему Thevenin:

• Vo/Is =Zout—(3)
• Где:
• I — выходной ток при коротком замыкании на выходе.
• Vo — выходное напряжение, когда выход разомкнут.

Важно отметить, что приведенная выше формула основана на линейной зависимости между током и выходным напряжением.

Усилитель напряжения на операционном усилителе

Источник:Викимедиа

Почему входной импеданс операционного усилителя бесконечен

Обычно импеданс показывает цепь, противодействующую протеканию тока (постоянного или переменного). Итак, у нас есть два входа импеданса в идеальном операционном усилителе, который бесконечен. И это бесконечно, потому что ток не поступает в операционный усилитель с входных клемм.

Следовательно, он позволяет входу просматривать напряжение и реагировать на него. Но напряжение не будет направлять ток в операционный усилитель.

Другими словами, операционный усилитель не повлияет на входное напряжение. Но на практике вы заметите небольшую утечку тока во входных цепях операционного усилителя (обычно менее нескольких миллиампер).

Почему выходное сопротивление операционного усилителя низкое

Выходное сопротивление операционного усилителя низкое, потому что выходное напряжение постоянно. И он остается постоянным, даже если выход подключается к цепи, которая увеличивает нагрузку.

Но на практике вы увидите, что операционные усилители обычно имеют выходное сопротивление в несколько Ом. Следовательно, фактическое напряжение выходного терминала будет отличаться в зависимости от нагрузки, которую вы подключаете к выходу.

Подведение итогов

Обычно входное сопротивление операционного усилителя высокое. В конце концов, операционный усилитель — это устройство усиления по напряжению. Кроме того, высокий импеданс допускает падение напряжения на входе. Кроме того, это помогает поддерживать низкое потребление тока и избежать эффекта нагрузки.

Что вы думаете об этой теме? Вам нужна помощь с расчетами? Или у вас есть вопросы или предложения? Пожалуйста, свяжитесь с нами.