Impedância de Entrada do Amplificador Operacional
A impedância de entrada do amplificador operacional é importante porque determina a carga no estágio anterior.
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Tutorial de amplificador operacional inclui:
Introdução | Ganho do amplificador operacional | Largura de banda | Taxa de subida do amplificador operacional | Nulidade de deslocamento | Impedância de entrada | Impedância de saída | Amplificador operacional de feedback de corrente | Compreensão das especificações | Como escolher um amplificador operacional | Resumo dos circuitos de amplificador operacional |
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A impedância de entrada do circuito amplificador operacional é importante por várias razões. Ele determina o carregamento no estágio anterior, e também a impedância junto com as frequências mais baixas necessárias determinam o valor de qualquer capacitor de acoplamento necessário.
Em vista disso. É necessário entender a impedância de entrada do circuito amplificador operacional, para que as decisões de projeto do circuito eletrônico necessárias possam ser tomadas.
A impedância geral de entrada não é apenas a resistência CC de entrada, mas também é complicada pelo nível de capacitância e isso pode ter um efeito marcante na impedância geral. Isso significa que o circuito efetivo contém não apenas resistores, mas também capacitores.
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NOÇÕES BÁSICAS DE IMPEDÂNCIA DE ENTRADA DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Ao se referir à impedância de entrada do amplificador operacional, é necessário informar se é o próprio chip básico ou o circuito:
- Impedância de entrada do chip do amplificador operacional: A impedância de entrada do circuito integrado básico é apenas a impedância de entrada do circuito básico dentro do chip. Alguma corrente é necessária para conduzir as junções de base dos transistores de entrada, e esta é uma razão pela qual a impedância de entrada não é infinita.Além disso, há capacitância decorrente dos níveis de capacitância de junção, bem como a capacitância entre os terminais. Essa capacitância pode ser representada como capacitores distintos em um circuito equivalente.
- Impedância de entrada do circuito do amplificador operacional: Colocar circuitos em torno de um amplificador operacional altera consideravelmente sua impedância de entrada. Tanto os componentes eletrônicos externos quanto a forma como o feedback é aplicado afetam a impedância.Isso significa que, dependendo da maneira como o feedback é aplicado e os componentes usados, a impedância de entrada geral do circuito pode variar de valores baixos até valores muito altos.Como em qualquer circuito, também haverá alguma capacitância. O efeito de qualquer indutância dentro do circuito é mínimo em vista das frequências geralmente usadas com amplificadores operacionais e isso pode ser ignorado.
O nível de impedância de entrada para o chip básico pode ser obtido nas folhas de dados do amplificador operacional, onde a impedância de entrada é citada, geralmente em termos de MΩ. Onde níveis de impedância de entrada muito altos são necessários, amplificadores operacionais de entrada FET podem ser usados.
Ao olhar para a impedância de entrada dos amplificadores operacionais de entrada FET, a impedância de entrada do próprio amplificador operacional pode ser de vários TeraΩ.
Ao olhar para as folhas de dados do circuito integrado, às vezes é visto que a impedância de entrada do amplificador operacional é indicada para casos de entrada de modo diferencial e comum. Normalmente, os amplificadores operacionais de realimentação de corrente normalmente especificam a impedância ao terra em cada entrada.
A partir disso, pode-se ver que existem três resistores que dão origem à impedância de entrada do chip. Embora na maioria dos casos a resistência do amplificador operacional seja vista, em frequências mais altas isso pode se tornar levemente reativo e é mais corretamente chamado de impedância. Normalmente, a resistência de entrada é da ordem de 100 kΩ a 100 MΩ ou mais. A capacitância de derivação pode ser apenas alguns picofarads, geralmente em torno de 20pF ou mais
Embora a resistência básica possa ser muito alta, mesmo pequenos níveis de capacitância podem reduzir a impedância geral, especialmente à medida que as frequências aumentam. A impedância de um capacitor de 20pF é de apenas 80kΩ a 100 kHz, ou 800kΩ a 10 kHz.
Isso pode significar que a impedância geral é dominada pelo efeito capacitivo à medida que as frequências aumentam.
EFEITO DO FEEDBACK NA IMPEDÂNCIA DE ENTRADA
A configuração do circuito e o nível de feedback também têm um grande impacto na impedância de entrada de todo o circuito do amplificador operacional. Não é apenas a impedância do chip amplificador em si – os componentes eletrônicos ao seu redor têm um efeito significativo.
O feedback tem efeitos diferentes, diminuindo ou aumentando a impedância ou resistência geral do circuito, dependendo da maneira como é aplicado.
Os dois principais exemplos de feedback que alteram a impedância de entrada ou a resistência de entrada de um circuito de amplificador operacional são os circuitos de amplificador operacional com e sem inversão.
INVERSÃO DA IMPEDÂNCIA DE ENTRADA DO CIRCUITO DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL
O amplificador inversor usando chips op-amp é uma forma de amplificador muito fácil de usar. Exigindo muito poucos componentes eletrônicos – na verdade, são apenas dois resistores, este circuito eletrônico fornece um circuito amplificador fácil de produzir.
O circuito básico do amplificador inversor é mostrado acima. Para que o circuito funcione corretamente, a diferença entre as entradas inversoras e não inversoras deve ser muito pequena – o ganho do chip é muito alto e, portanto, para uma tensão de saída pequena, a diferença entre as duas entradas é pequena. Isso significa que a entrada inversora deve estar virtualmente no mesmo potencial que a não inversora, ou seja, no terra.
Como resultado, a impedância de entrada deste circuito de amplificador operacional é igual ao resistor R1. Normalmente, isso é relativamente baixo e pode ser da ordem de 1 kΩ ou aproximadamente, dependendo dos valores reais dos componentes eletrônicos escolhidos. No entanto, este circuito tem a vantagem do ponto de terra virtual na entrada inversora do próprio amplificador operacional IC e isso pode permitir que ele seja usado como um misturador de terra virtual.
IMPEDÂNCIA DE ENTRADA DO CIRCUITO DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL NÃO INVERSOR
O amplificador não inversor oferece a oportunidade de fornecer um nível de impedância de entrada muito alto.
Assim como o amplificador inversor, este também usa poucos componentes eletrônicos. Novamente, a forma básica do circuito usa apenas dois resistores. O sinal é aplicado na entrada não inversora e a realimentação possui um resistor da saída para a entrada inversora e outro resistor da entrada inversora para o terra.
verifica-se que a impedância de entrada para este circuito de amplificador operacional é pelo menos aquela entre as entradas não inversoras e inversoras, que é tipicamente de 1 MΩ a 10 TΩ, mais a impedância do caminho da entrada inversora ao terra, ou seja, R1 em paralelo com o resistor R2. é este circuito que é usado quando se requer níveis muito altos de impedância de entrada.
A impedância de entrada do amplificador operacional é uma questão fundamental para o projeto de qualquer circuito eletrônico geral usando amplificadores operacionais. A impedância de entrada precisa ser suficientemente alta para não prejudicar o desempenho dos estágios anteriores.
Assim, há um equilíbrio entre as vantagens do amplificador inversor com sua capacidade de mistura de terra virtual e simplicidade, mas baixa impedância de entrada contra a impedância de entrada muito alta do amplificador não inversor.
Muitas vezes, a escolha depende da preferência individual, mas de qualquer forma a impedância de entrada deve ser levada em consideração, seja alta ou baixa.
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