Impedancja wejściowa wyjaśnienia wzmacniacza odwracającego

Weź standardowy wzmacniacz odwracający: nie jestem pewien, jaka jest impedancja wejściowa. Na początku myślałem, że jest to równoważny opór od odwracającego wejścia na ziemię, którym będzie Rin || Rf, ponieważ po drugiej stronie Vin i Vouta jest ziemia, a także wewnątrz wyjścia opampa. Jednak większość źródeł w Internecie wydaje się twierdzić, że impedancja wejściowa to Vi / Ii, co czyni ją Rin. To wydaje się ignorować fakt, że przewód sprzężenia zwrotnego łączy się z innymi uziemieniami. Następnie są odpowiedzi, jak to , że wspomnieć, że impedancja wejściowa jest nieskończoność. Mam nadzieję znaleźć jasną definicję impedancji wejściowej i [krótkie] ogólne podejście do obliczania jej w bardziej skomplikowanym obwodzie. Dziękuję Ci!

Czytam mnóstwo stron takich jak ta odpowiedź i inne, ale na poziomie początkującym trudno było uzyskać jasną odpowiedź.

Kiedy mówimy o rezystancji wejściowej obwodu, opisujemy, jak wpływa on na drugi obwód, który dostarcza sygnał wejściowy.

W szczególności chcemy wiedzieć, aby zmienić prąd wejściowy o i ampery, ile potrzebujemy, aby zmienić napięcie wejściowe? Dlatego rezystancja wejściowa jest z definicji .$\dfrac{\mathrm{d}v_i}{\mathrm{d}i_i}$

Jaka jest zatem rezystancja wejściowa tego obwodu?

Kluczową kwestią jest to, że w tej konfiguracji, o ile unikamy nasycenia wyjścia wzmacniacza operacyjnego, wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego jest wirtualną masą . Sprzężenie zwrotne w obwodzie działa tak, aby utrzymać ten węzeł na poziomie 0 V. Zatem niezależnie od pożądanego prądu wejściowego, zgodnie z prawem Ohma, wymagane napięcie wejściowe wynosi . Dlatego rezystancja wejściowa wynosi R _in .$\mathrm{R_{in}}\times{}i_{i}$

Są też takie odpowiedzi, które wspominają, że impedancja wejściowa to nieskończoność.

Ta odpowiedź mówiła o rezystancji wejściowej wzmacniacza operacyjnego, która została założona jako idealna, a nie o rezystancji wejściowej całego obwodu.

Odpowiedź Photona jest absolutnie słuszna: idealny wzmacniacz operacyjny itp., Impedancja wejściowa to Rin.

W bardziej ogólnym obwodzie, nawet z komponentami nieliniowymi, takimi jak tranzystory, impedancja wejściowa jest niewielką (liniową), zależną od częstotliwości wielkością. Jest to ważne, ponieważ może powiedzieć projektantowi o efektach obciążenia między impedancją wyjściową z poprzedniego stopnia a impedancją wejściową następnego. Ogólne podejście do obliczania impedancji wejściowej (lub impedancji wyjściowej) polega na wstrzyknięciu małego prądu do węzła wejściowego (di) i przyjrzeniu się wynikającej z tego zmianie napięcia w węźle wejściowym (dv). Lub, równoważnie, zastosować małe napięcie (dv) i spojrzeć na wynikowy prąd (di) ze źródła napięcia testowego. Następnie oblicz (dv / di). Aby wyjaśnić, że tak się dzieje, spójrz na moją odpowiedź na temat obliczania impedancji wejściowej, gdzie zademonstrowałem, jak używać programu do symulacji obwodów do obliczania i kreślenia impedancji wejściowej, dosłownie dodając testowe źródło napięcia na wejściu i wykreślając niestandardowe wyrażenie. Mam nadzieję, że zobaczenie źródła napięcia V1 (lub w twoim przypadku Vin) narysowanego dosłownie jako źródło napięcia wyjaśni, jak zacząć konfigurować obliczenia, aby zrobić to ręcznie!

Definicja Ri to Vi / Ii. Rf jest połączony między węzłem wyjściowym a wirtualną masą i zasadniczo jest to obwód sam w sobie. Nie jest zaangażowany w dane wejściowe. To, co powiedziałeś, jest poprawne; Ri jest równoważnym oporem wejściowym, ale jest równy Rin, a nie Rin || Rf.

Jeśli chodzi o „inne podstawy”, istnieje tylko jedna podstawa. Uziemienie oznacza po prostu V = 0. Możesz traktować „rzeczywistą” masę i „wirtualną” masę jako jedno i to samo, jeśli chodzi o analizę obwodu.

Chciałbym dodać intuicję, co to właściwie jest rezystancja wejściowa i dlaczego ma to znaczenie. Rezystancja wejściowa Ri jest rezystancją równoważną między vi a masą. Innymi słowy, jeśli zastosujesz vi do wzmacniacza lub zastosujesz vi do Ri podłączonego do uziemienia, otrzymasz ten sam prąd przepływający przez vi w obu przypadkach. Stąd Ri = vi / ii

Jeśli chodzi o to, dlaczego jest to ważne, rzeczywiste źródła sygnału mają nie tylko vi, ale dołączoną do niego rezystancję sygnału Rs. Po podłączeniu źródła sygnału do wzmacniacza odwracającego napięcie wejściowe vi będzie napięciem węzłowym między Rs i Rin. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli spojrzysz na obwód równoważny, rezystancja wejściowa to całkowita równoważna rezystancja między vi a masą. Więc jeśli spojrzysz na zasadę dzielnika napięcia, Vi = Vs • Ri / (Ri + Rs) Co oznacza, że ​​im wyższy opór wejściowy, tym więcej sygnału otrzymasz na wejściu.

Należy pamiętać, Ri = vi / ii, NOT Vs / ii. W drugim przypadku Ri zależy od rezystancji źródła sygnału, co nie ma miejsca.