如何计算运算放大器的输入阻抗?
运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。
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计算运算放大器的输入阻抗需要根据其工作电路类型(如反相或同相放大器)以及实际参数进行分析。以下是具体方法:
1. 输入阻抗的类型
- 差模输入阻抗(Rid):两个输入端之间的阻抗(即运放内部对差模信号的阻抗),通常由运放数据手册给出。
- 共模输入阻抗(Ric):每个输入端对地的阻抗,通常远高于差模输入阻抗。
2. 理想运放与实际情况
- 理想运放:输入阻抗为无穷大(无电流流入输入端)。
- 实际运放:需结合数据手册参数(如Rid、Ric)和外部电路分析。
3. 常见电路的输入阻抗计算
(1) 反相放大器
- 输入阻抗 ≈ 外部电阻 R1
由于反相端为“虚地”(电位接近同相端,通常为0),输入电流全部流经R1,因此输入阻抗主要由R1决定: [ Z_{in} \approx R_1 ]
(2) 同相放大器
- 输入阻抗 ≈ 运放的差模输入阻抗 Rid(通常极大)
同相端直接与输入信号相连,且负反馈使运放输入端的电压差趋近于0。此时输入阻抗由运放本身的Rid决定,典型值为兆欧(MΩ)甚至更高(如FET输入型运放可达TΩ级别)。
4. 实际参数的影响
- 双极性运放(BJT):Rid较低(约几百kΩ至几MΩ),需通过数据手册确认。
- 场效应管运放(JFET/CMOS):Rid极高(约1 TΩ以上)。
- 反馈网络影响:负反馈会改变有效输入阻抗:
- 同相放大器(串联反馈):输入阻抗提升为 ( R{id} \times (1 + A{OL}\beta) )(( A_{OL} )为开环增益,( \beta )为反馈系数)。
- 反相放大器(并联反馈):输入阻抗由R1主导,与反馈电阻无关。
5. 计算步骤
- 确定电路类型:反相/同相放大器、电压跟随器等。
- 查阅数据手册:获取运放的Rid和Ric。
- 简化分析:
- 反相放大器:( Z_{in} = R_1 )
- 同相放大器:( Z{in} \approx R{id} )(通常视为无穷大)
- 精确计算(可选):结合小信号模型或实际测量(如注入测试电压,测量输入电流)。
示例
- 反相放大器:若 ( R1 = 10 \, \text{kΩ} ),则输入阻抗 ( Z{in} = 10 \, \text{kΩ} )。
- 同相放大器:若运放 ( R{id} = 1 \, \text{MΩ} ),则输入阻抗 ( Z{in} \approx 1 \, \text{MΩ} )。
通过以上方法,可快速估算或精确计算运放电路的输入阻抗。实际应用中,同相结构常用于高阻抗信号源,而反相结构适用于阻抗要求较低的场景。
集成运算放大器构成基本模拟信号运算电路
实验目的: 1、熟悉集成运算放大器的性能和使用方法; 2、掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路 集成运算放大器是一种高增益、
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jf_62244561
2023-06-16 16:47:40
选择运算放大器和仪表放大器时真的需要高输入阻抗吗?
在帮助选择运算放大器和仪表放大器时,我经常听到这样的声音:“我需要真正的高输入阻抗。”哦,真是如此吗?你确定吗?
2021-04-06 08:08:43
选择运算放大器和仪表放大器时你到底需不需要高输入阻抗
在帮助选择运算放大器和仪表放大器时,我经常听到这样的声音:“我需要真正的高输入阻抗。”哦,真是如此吗?你确定吗?
2019-10-04 13:17:00
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