Есть ли стандартный/надежный способ определить входное или выходное сопротивление?

Извините, если это глупый вопрос, но я учусь на нескольких курсах по электронике и, похоже, не могу понять входное и выходное сопротивление, кого бы я ни спрашивал.

Я всегда могу найти импеданс между двумя точками, если мне даны две точки и я знаю все значения резисторов/конденсаторов/катушек индуктивности и т. д. между этими точками на всех возможных путях между ними. Но когда меня просят найти входной или выходной импеданс всей цепи, я понятия не имею, что это за две точки. Мой профессор, кажется, автоматически понимает, какие две точки соответствуют входному или выходному импедансу в данном примере, но мне это кажется совершенно произвольным.

Я понимаю, что источники питания и нагрузки имеют эффективные импедансы, но часто, когда я смотрю на схему, я понятия не имею, где заканчивается источник питания и начинается нагрузка, и уместно ли вообще думать с точки зрения источников питания и нагрузок. ... для меня это просто набор компонентов, смешанных вместе.

Вот несколько примеров домашних заданий (решения выделены красным):

пример домашнего задания с решением, выделенным красным цветом

Почему входное сопротивление цепи в части «а» равно 10 кОм? Очевидно, что на входе операционного усилителя есть резистор 10 кОм, что кажется очень простым, но также и очень расплывчатым. Почему мне не нужно беспокоиться о резисторе 500k? Почему меня должно волновать, что на входе есть резистор 10 кОм, когда сигнал также проходит через резистор 500 кОм и операционный усилитель с огромным сопротивлением?

Затем в части «с» мы добавляем еще один операционный усилитель, чтобы значительно увеличить входное сопротивление. Теперь нас вдруг волнует большое сопротивление операционного усилителя просто потому, что мы ставим один операционный усилитель перед другим.

Это действительно кажется таким простым, но я чувствую, что просто говорю: «Я просто добавлю резистор 10 кОм перед этой схемой, и вуаля, вот вам входное сопротивление 10 кОм, хорошего дня». Если это действительно так просто, я, по крайней мере, хочу знать, почему это полезная идея.

Не мог бы кто-нибудь разбить эту концепцию и действительно объяснить ее мне, как будто я никогда в жизни не видел электричества. По какой-то причине это настолько очевидно для других, что они проделывают ужасную работу, чтобы понять, насколько я запутался, и их объяснения не помогут.

Похоже, вам нужно определить, какая точка является входной? Это точно надо маркировать? Если нет, традиционно помещают входы слева, а выходы справа. Не могли бы вы дать нам изображение примера, пожалуйста?
Вопрос: «Я понятия не имею, что это за две точки». Ответ: Это довольно просто: входное сопротивление определяется между входным узлом и (общим) заземлением!
@LvW это не так просто, поскольку дифференциальный вход противоречит вашему утверждению. Здесь Спехро говорит о трех различных входных импедансах: electronics.stackexchange.com/questions/191487/…
@horta, я знаю, что входное сопротивление на одном порту транзисторного диф. усилитель зависит от сигнала на другом порту - однако я думаю, что спрашивающий просил "однопортовое" устройство.
Хорошо, я отредактировал и включил пример. У нас есть другие примеры с более чем одним портом, но я буду удовлетворен, если разберусь с вышеуказанной проблемой.
Ключевым моментом вашего курса по операционным усилителям, который, я думаю, вы, возможно, пропустили или недооценили, является свойство, заключающееся в том, что операционный усилитель имеет тенденцию приводить обе свои входные клеммы к одному и тому же напряжению (в наиболее полезных конфигурациях), и, следовательно, из-за того, что + клемма подключена к земле тогда вы можете рассматривать - как подключенный к земле (это поведение называется виртуальной землей или виртуальным коротким замыканием). Подумайте об этом, и я напишу ответ позже.
«когда сигнал также проходит через резистор 500 кОм». Это не так. Инвертирующий вывод операционного усилителя ведет себя так, как будто он заземлен. Так что это просто резистор 10k на землю.

Ответы (2)

pjc50 резюмировал решение в комментариях.

Входное сопротивление определяется как сопротивление, которое вы увидите независимо от входного напряжения/тока. С учетом того, что анализ идеального операционного усилителя подключает оба входа операционного усилителя к одному и тому же напряжению, а один из входов заземляется, другой вывод можно рассматривать как виртуальную землю. Теперь у вас есть бесконечный источник/приемник тока на этой виртуальной земле. Это означает, что если вы создадите тестовое входное напряжение на входной стороне схемы, все, что он увидит, это 10 кОм на «землю». 1В/10к=100мкА. Входное сопротивление — это тестовое напряжение, деленное на результирующий ток, поэтому 1 В/100 мкА = 10 кОм. Вот как они придумали 10 кОм в качестве входного импеданса.

Если вы хотите определить выходной импеданс, вы можете посмотреть на хвостовую часть и попробовать подать питание 1 В на выходную сторону операционного усилителя. Выход операционного усилителя может генерировать или потреблять бесконечный ток (псевдо-земля), поэтому у вас в основном есть соединение выходного провода непосредственно с землей. Провод непосредственно к земле имеет сопротивление 0 Ом, поэтому выходное сопротивление в этом случае равно 0 (или очень низкое).

Насколько я могу судить, ваше замешательство происходит из-за непонимания того, как работает идеальный операционный усилитель. Входная сторона операционного усилителя пытается подключить два входа к одному и тому же напряжению, а выход может генерировать/принимать бесконечный ток для создания желаемого напряжения.

Это просто дало мне откровение, и я даже понимаю, почему я был так растерян! Ключом к моему замешательству было то, что сопротивление не обязательно измерять между двумя точками; его можно измерить одной точкой, которая «видит», как трудно двигаться в разных направлениях! Это аналогично декартовым и полярным координатам. «Декартову» требуется две точки для определения сопротивления, но она не зависит от направления, а «полярной» требуется одна точка, но величина зависит от направления. Я застрял в «декартовом» режиме и до сих пор не мог понять «полярный».
@RyanFranz Правильно, измерения в одной точке можно выполнить, предполагая, что другая «точка» является общей землей. А земля — это не что иное, как опорное напряжение, которое обычно принимается равным 0 В. Рад, что теперь это имеет смысл!

Выходное сопротивление операционных усилителей объясняет, почему операционные усилители колеблются при различных значениях емкостных нагрузок. Вы спрашивали о выходном сопротивлении.

Стандартный (математический) метод состоит в том, чтобы ввести Itest, выполнить математические вычисления и определить значение (плюс фазовый сдвиг) для Vresult. Это работает для входов и выходов.

В Zoutput операционного усилителя есть 3 области, которые вы можете определить, если вы вставите дискретный резистор Rlump после идеального усилителя напряжения. Мы сделаем это для схемы с единичным усилением. 1) на очень низких частотах (ниже 10 Гц спада OpenLoopGain) Zout — Rout — Rlump/AVOL с фазой 0 градусов. 2) как только AVOL начинает спадать, Zout становится индуктивным. Эта катушка индуктивности будет резонировать с внешней нагрузкой Cload и звенеть, или колебаться, или производить выброс прямоугольных сигналов. Чтобы избежать всего этого, вставьте резистор (попробуйте 33 Ом) между выходным контактом операционного усилителя и нагрузкой. Правильное значение поддается вычислению, по крайней мере, на более низких частотах, где нет необходимости включать индуктивность PCB и Via. При частоте в 10 раз выше, чем когда AVOL начинает спадать, Zout увеличится в 10 раз по сравнению со значением постоянного тока. Но фазовый сдвиг теперь входит в математику. 3) выше УГБО, именно там, где вы хотите, чтобы операционный усилитель продолжал обеспечивать развертывание LowPasFilter, поэтому вы продолжаете получать эту дополнительную фильтрацию 20 дБ / декада, Zout становится непредсказуемо зависимым от точной схемы выходных транзисторов в операционном усилителе. И зависит от биполярных или МОП-устройств. Если вам нужно, чтобы это затухание продолжалось после точки усиления 0 дБ, вам необходимо включить RC-фильтры, внешние по отношению к OpAm.

Есть ли стандартный/надежный способ определить входное или выходное сопротивление?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v