今天在群里有群友問起運算放大器的輸入阻抗怎么計算,便結(jié)合仿真與各位同好一起分享一下我對運算放大器輸入阻抗的理解。如有錯誤還請指出。
說起放大器,那么同相比例放大器和反相比例放大器是我們?nèi)粘9ぷ髦凶顬槭煜げ贿^,且基本是我們用的最多的。那么同相比例放大器和反向比例放大器各有什么優(yōu)缺點?下圖截自來自網(wǎng)絡(luò)上的一則回答,其中就提到了最為關(guān)鍵的一點,那么就是輸入阻抗。同相比例放大器的輸入阻抗大,反向比例放大器的輸入阻抗小。
那么首先仿真一個同相比例放大器,他的輸入阻抗幾乎等同于運算放大器的輸入阻抗,趨向于無窮大,看仿真也可以看出,輸入電流無窮小:
那么如果此時在上圖同相比例放大的基礎(chǔ)上做一個小變形,在運算放大器的同相輸入端再加一個分壓電阻,那么會怎么樣呢?輸入阻抗竟然變小了。此時Ri=R1+R2,且此時輸入阻抗不隨反相端的輸入電壓(例如偏置電壓),和放大器的增益(反饋網(wǎng)絡(luò))影響。
所以說,由于這個分壓電阻的存在,導(dǎo)致信號的輸入端到地之間產(chǎn)生了電流,從而導(dǎo)致輸入阻抗降低。那么接著看一下反相比例放大器,反相放大器的輸入電阻相比之下就很小了。下圖的反相比例放大器的輸入阻抗等于R4,且與R3無關(guān),與運算放大器的增益無關(guān)。
那么如果此時在同相輸入端增加一個輸入電壓會怎么樣呢?在增加輸入電壓后,可以看到輸入阻抗發(fā)生了變化,也就是說,反相比例放大器的輸入阻抗不僅僅與R4這個電阻有關(guān),而且他與同相端的輸入電壓(或者是基準(zhǔn))也是相關(guān)的。
所以,對于差分比例放大器而言,同相輸入端的輸入阻抗RiB和反相輸入端的輸入阻抗RiA都很小,他們分別為:
我們都知道,輸出阻抗越小越好,輸入阻抗越大越好,這也就是為什么在某些時候(例如一些電橋,應(yīng)力測量之類對輸入阻抗有要求的應(yīng)用場合)需要使用儀表放大器的原因(儀表放大器具有很高的輸入阻抗,且高增益等優(yōu)點)。
儀表放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可以看做一個差分放大器(上文仿真可清晰看出,輸入阻抗和外圍電阻相關(guān),不是很大)和兩個電壓跟隨器的結(jié)合體(電壓跟隨器也可以看做一個1:1的同相比例放大器,且輸入阻抗幾乎等同運算放大器的輸入阻抗,很大),便彌補了普通的差分放大器的輸入阻抗小的缺點。
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