Ingangsimpedantie van opamp:wat het is en hoe het te berekenen?

Laten we eerst duidelijk zijn, Op-Amp betekent operationele versterker. En het apparaat is een high-gain elektronische spanningsversterker (DC-gekoppeld). Bovendien heeft het een single-ended uitgang en een onderscheidende ingangsweerstand. Het is ook de basisbouwsteen van het analoge elektronische circuit. Verder laat de impedantie je de correlatie zien tussen spanning en ingangsstroom. Dat gezegd hebbende, als je het hebt over de ingangsimpedantie van Op-Amp, is het van vitaal belang om duidelijk te zijn of het het circuit of de basischip is die je kiest.

Dus, wat is het verschil? De eerste heeft het over het op-amp-circuit zelf, terwijl de laatste zich richt op de circuits in de chip.

Wil meer weten? Maak je geen zorgen, je krijgt een overzicht van waarom de uitgangsimpedantie van Op-Amp laag is, hoe je deze kunt berekenen en meer.

Wat is de typische ingangsimpedantie van een opamp met geïntegreerde schakelingen?

Ingangsimpedantie Op-Amp

U kunt ongetwijfeld de impedantie van de differentiële ingangsspanning wijzigen wanneer u circuits rond de op-amp plaatst. Ook kan de manier waarop u de feedback en de externe elektronische componenten toepast, van invloed zijn op de totale ingangsimpedantie van het circuit en de signaalbron.

Dat gezegd hebbende, we hebben twee ingangsimpedanties:common-mode (Z_cm+ &Z_cm- ) en differentieel (Ziff). De eerste verwijst naar een impedantie die van ingangstrappen naar aarde komt. Tegelijkertijd gaat dit laatste over de impedantie tussen twee ingangen.

Verder zijn de impedanties meestal hoog en resistief (10 ⁵ – 10 ¹² ohm). Met andere woorden, het is een invoerapparaat met hoge impedantie. En het heeft een shuntcapaciteit die kan oplopen tot 20 – 25 pF.

U kunt dus de inverterende en niet-inverterende ingangsimpedantie in de meeste op-amp-circuits tot een lage waarde verlagen. En u kunt dit doen door negatieve feedback, aangezien (differentiële en common-mode ingangsimpedantie) belangrijker is. Bovendien zijn de inverterende en niet-inverterende ingangsaansluitingen eveneens cruciaal.

Bovendien is de ingangsimpedantie van de op-amp-schakeling meestal hoog. En dat komt omdat de op-amps werken als een spanningsdeler.

Dus hoe hoger de impedantie, hoe meer de spanning over de Op-Amp-ingangen daalt. Maar als de ingangsimpedantie laag is, heeft uw circuit geen spanningsval. Als gevolg hiervan ontvang je geen signalen.

Uitgangsimpedantie op-amp

De uitgangsimpedantie op-amp is vergelijkbaar met de ingangsimpedantie. Maar het verwijst naar hoeveel de schijnbare spanning van de bron verandert wanneer deze meer stroom moet leveren. U kunt bijvoorbeeld de huidige bronimpedantie aan het werk zien wanneer een batterij die niet wordt belast een hogere spanning heeft dan een batterij onder belasting.

Op-Amp differentiële versterker

Bron:Wikimedia Commons

Dus je op-amp heeft bijvoorbeeld een 6V-uitgangssignaal en je gebruikt een open circuit om de potentiaalverschilspanning te meten. Omdat uw circuit open is, is uw stroom 0A. De spanning daarentegen zal 6V zijn. Op dit punt kunt u uw uitgang aansluiten op een feedbackweerstand. En je kunt het zo doen dat de uitgangsstroom van het op-amp feedbackcircuit 60mA is.

Je kunt ook de spanning over de weerstand meten en ongeveer 5,99V krijgen.

Hiermee kun je de uitgangsimpedantie van de op-amp krijgen:

-6V/0mA – 5,99V/60mA =0,2 Ohm.

Waarom is de eenheid van het resultaat gewijzigd? Ten eerste geeft de lage bronimpedantie aan dat de op-amp veel stroom kan zinken zonder een significante spanningsverandering. Uit het resultaat zult u ook opmerken dat de ingangsimpedantie van de op-amp lijkt op de belastingsimpedantie van wat het op-amp-uitgangsbereiksignaal laat zien.

Bovendien lijkt de uitgangsimpedantie van de op-amp en het uitgangspotentieel op de bronimpedantie van het ding dat het signaal van de op-amp krijgt. Het is dus zwaar belast wanneer een bron de belasting stuurt met een matig lage belastingsimpedantie en voedingsstroom. Het spanningssignaal heeft ook een hoge stroomsterkte en een grotere versterking nodig.

Dat gezegd hebbende, zelfs als uw bronimpedantie laag is, kan de bron stroom leveren, exclusief spanningsverzakking. Dus als u spanningsverzakking wilt verminderen, zorg er dan voor dat de belastingsimpedantie groter is dan de bronimpedantie.

Daarom vertaalt een hoge belastingsimpedantie zich in minder stroom en vermogen bij een hoge belastingsimpedantie.

Ideale opamp-impedantie

Een van de kenmerken van een ideale op-amp-impedantie is dat deze een oneindige ingangsimpedantie en oneindige versterking heeft. Het betekent ook dat de stroom naar de ingangsdraden nul is. En dit gebeurt omdat er geen stroom de ingangsterminals binnenkomt of uitgaat (niet-inverterend en inverterend). Daarom zal er een hogere eenheidswinst zijn.

Verder heeft de ideale op-amp een uitgangsimpedantie van nul. Het betekent dus dat de uitgangsstroom onafhankelijk is van de uitgangsspanning. Daarom heeft de ideale Op-Amp geen uitgangsimpedantie nodig om de belasting te richten om er spanning over te leveren.

Kortom, je kunt zeggen dat de uitgangsimpedantie nul of laag is. De ingangsimpedantie is daarentegen oneindig of heeft een hoge ingangsimpedantie.

Hoe bereken je de ingangsimpedantie en uitgangsimpedantie?

Omdat impedantie de relatie tussen spanning en stroom aangeeft, kunnen we deze weergeven als de verhouding van ΔI tot ΔV. ΔI staat voor stroomvariatie, terwijl ΔV spanningsvariatie vertegenwoordigt.

U kunt ook het verschil in de ingangsbiasstroom meten met het verschil in het common-mode ingangsspanningsbereik.

Het zou dus helpen als u parameters had zoals de uitgangsimpedantie, de open-lusversterkingsvergelijking en de bronimpedantie. Hiermee kunt u het spanningsdelerprincipe gebruiken om de uitgangs- en ingangsspanningen te krijgen.

(Zin/(Rs + Zin)) Vin =Vbron—(1)

Waar:

• Rs—bronimpedantie
• Zin—ingangsimpedantie
• Vin—referentiespanning van de versterker
• Vbron—ingangsspanning

Hiermee kunt u ook de uitgangsbelastingsspanning berekenen met de onderstaande formule:

Vuit. (Herladen/(Herladen + Zout) =Vlad—(2)

Waar:

• Rload—belastingsweerstand
• Zout:uitgangsimpedantie van de versterker
• Vload—spanning over de belasting
• Vout—uitgang van de versterker

U kunt Vout ook vervangen door versterkingstijden voor ingangsspanning.

Is het mogelijk om de uitgangsimpedantie te meten? Natuurlijk kan je dat. Maar je moet het meten als een Thevenin-equivalent circuit:

• Vo/Is =Zout—(3)
• Waar:
• I—uitgangsstroom, wanneer de uitgang kort is
• Vo—uitgangsspanning, wanneer de uitgang open circuit is

Het is van vitaal belang op te merken dat de bovenstaande formule gebaseerd is op de lineaire relatie tussen de stroom en de uitgangsspanning.

Op-Amp Spanningsversterker

Bron:Wikimedia

Waarom de ingangsimpedantie van opamp oneindig is

Typisch toont de impedantie een circuit dat tegenstroomt (direct of wisselstroom). We hebben dus twee ingangsaansluitingen van de impedantie in een ideale op-amp die oneindig is. En het is oneindig omdat de stroom niet vanaf de ingangsaansluitingen naar de op-amp gaat.

Daarom kan de ingang spanning bekijken en erop reageren. Maar de spanning zou geen stroom in de op-amp leiden.

Met andere woorden, de op-amp zou de ingangsspanning niet beïnvloeden. Maar in de praktijk zul je een minieme lekstroom opmerken in de ingangscircuits van de op-amp (meestal minder dan een paar milliampère).

Waarom de uitgangsimpedantie van opamp laag is

De uitgangsimpedantie van de opamp is laag omdat de spanning die de uitgang levert constant is. En het blijft constant, zelfs als de uitgang wordt aangesloten op een circuit dat de hoeveelheid belasting verhoogt.

Maar praktisch zul je zien dat de op-amps meestal een paar ohm in de uitgangsimpedantie hebben. Daarom zal de werkelijke spanning van de uitgangsklem verschillen op basis van de belasting die u aan de uitgang koppelt.

Afronding

Het is typisch dat de ingangsimpedantie van een Op-Amp hoog is. De op-amp is tenslotte een apparaat met spanningsversterking. Bovendien zorgt een hoge impedantie ervoor dat de spanning over de ingang kan dalen. Het helpt ook om een ​​laag stroomverbruik te behouden en het laadeffect te voorkomen.

Wat vind je van het onderwerp? Heeft u hulp nodig bij de berekeningen? Of heeft u vragen of suggesties? Neem gerust contact met ons op.