Входной импеданс уточняющего инвертирующего усилителя

Возьмите стандартный инвертирующий усилитель: мне неясно, что такое входное сопротивление. Сначала я подумал, что это эквивалентное сопротивление от инвертирующего входа на землю, которое будет Rin || Rf, потому что есть земля на другой стороне Vin и Vout, а также внутри выхода операционного усилителя. Тем не менее, большинство источников в Интернете, кажется, утверждают, что входное сопротивление является Vi / Ii, что делает его Рин. Это, кажется, игнорирует тот факт, что провод обратной связи подключается к другим заземлениям. Тогда есть ответы как этот, которые упоминают, что входное сопротивление - бесконечность. Я надеюсь выяснить четкое определение того, что представляет собой входное сопротивление, и [краткий] общий подход к его вычислению в более сложной схеме. Спасибо!

Я читаю тонны страниц, таких как этот и другие, но на начальном уровне было сложно найти четкий ответ.

Когда мы говорим о входном сопротивлении цепи, мы описываем, как это влияет на другую цепь, которая обеспечивает входной сигнал.

В частности, мы хотим знать, для того , чтобы изменить входной ток на я усилители, сколько нам нужно изменить входное напряжение? Вот почему входное сопротивление по определению .$\dfrac{\mathrm{d}v_i}{\mathrm{d}i_i}$

Так каково входное сопротивление этой цепи?

Ключевым моментом является то, что в этой конфигурации, пока мы избегаем насыщения выхода операционного усилителя, инвертирующий вход операционного усилителя является виртуальным заземлением . Обратная связь в цепи работает, чтобы поддерживать этот узел на уровне 0 В. Поэтому, какой бы входной ток мы ни хотели, по закону Ома, требуемое входное напряжение равно . Следовательно, входное сопротивление R _in .$\mathrm{R_{in}}\times{}i_{i}$

Тогда есть ответы как этот, которые упоминают, что входное сопротивление - бесконечность.

В этом ответе говорилось о входном сопротивлении операционного усилителя, которое считалось идеальным, а не входное сопротивление всей цепи.

Ответ Фотона абсолютно верный: идеальный операционный усилитель и т. Д., Входное сопротивление Rin.

В более общей схеме, даже если она имеет нелинейные компоненты, такие как транзисторы, входной импеданс представляет собой малосигнальную (линеаризованную), зависящую от частоты величину. Это важно, потому что он может сообщить разработчику об эффектах нагрузки между выходным импедансом предыдущего этапа и входным импедансом следующего. Общий подход для расчета входного импеданса (или выходного импеданса) состоит в том, чтобы ввести небольшой ток во входной узел (di) и посмотреть на результирующее изменение напряжения входного узла (dv). Или, что то же самое, применить небольшое напряжение (dv) и посмотреть на результирующий ток (di) от источника тестового напряжения. Затем вычислите (dv / di). Чтобы было совершенно ясно, что это происходит, взгляните на мой ответ на Как рассчитать входное сопротивлениегде я продемонстрировал, как использовать программу симуляции цепи для вычисления и построения графика входного сопротивления путем буквального добавления источника тестового напряжения на входе и построения собственного выражения. Надеемся, что, увидев источник напряжения V1 (или, в вашем случае, Vin), буквально обозначенный как источник напряжения, вы поймете, как выполнить настройку для выполнения этого вручную!

Определение Ri - это Vi / Ii. Rf подключен между выходным узлом и виртуальным заземлением и в основном является самостоятельной цепью. Это не связано с вводом. То, что вы сказали, правильно; Ri - эквивалентное сопротивление входа, но оно равно Rin, а не Rin || Rf.

Что касается «других оснований», то здесь есть только одно основание. Земля означает только V = 0. Вы можете рассматривать «реальную» землю и «виртуальную» землю как одно и то же, когда дело доходит до анализа цепи.

Я хотел бы добавить интуицию о том, что на самом деле является входным сопротивлением и почему оно имеет значение. Входное сопротивление Ri является эквивалентным сопротивлением между vi и землей. Другими словами, если вы примените vi к усилителю или примените vi к Ri, подключенному к земле, вы получите одинаковый ток, протекающий через vi в обоих случаях. Следовательно, Ri = vi / ii

Что касается того, почему это важно, реальные источники сигналов имеют не только vi, но и сопротивление сигнала Rs, прикрепленное к нему. Как только вы подключите источник сигнала к инвертирующему усилителю, входное напряжение vi станет напряжением узла между Rs и Rin. Как правило, если вы посмотрите на эквивалентную схему, входное сопротивление - это полное эквивалентное сопротивление между vi и землей. Поэтому, если вы посмотрите на правило делителя напряжения, Vi = Vs • Ri / (Ri + Rs). Это означает, что чем выше входное сопротивление, тем больше сигнала вы получите на входе.

Имейте в виду, что Ri = vi / ii, а не Vs / ii. Во втором случае Ri будет зависеть от сопротивления источника сигнала, а это не так.