Brauche ich wirklich die Open-Loop-Ausgangsimpedanz eines Operationsverstärkers?

Die Open-Loop-Ausgangsimpedanz eines Operationsverstärkers wird selten, wenn überhaupt, angegeben. Die maximale Stromquellen- und -senkenfähigkeit ist jedoch normalerweise.

Sie sollten sich daher an das Datenblatt halten und den Operationsverstärkerausgang als Stromquelle innerhalb der maximal angegebenen Stromkapazität betrachten. Seine Impedanz sollte daher als unendlich betrachtet werden, da dies die Impedanz einer perfekten Stromquelle ist.

In Wirklichkeit wird die Impedanz nicht unendlich sein, aber Sie wissen nicht, wie hoch sie sein wird. CMOS-Ausgangs-Operationsverstärker sehen wahrscheinlich hauptsächlich resistiv aus, aber das aktuelle Quellenmodell könnte tatsächlich näher an bipolaren Ausgangs-Operationsverstärkern liegen.

Versuchen Sie auf keinen Fall, in das Datenblatt hineinzulesen, was darin nicht steht. Ihnen wird nur garantiert, was es garantiert. Nehmen Sie beim Entwerfen der Schaltung das Stromquellenmodell an, und alles sollte funktionieren. Wenn Sie die Schaltung richtig entwerfen, ist die Ausgangsimpedanz im offenen Regelkreis ohnehin irrelevant. Im Fall des geschlossenen Regelkreises wird die Ausgangsimpedanz ebenso wie die Verstärkung durch die Rückkopplung bestimmt.

Die übliche Annahme ist, dass es bei normalen (nicht sehr stromsparenden) Operationsverstärkern weniger als 100 Ohm und bei Operationsverstärkern mit sehr geringer Leistung oft viel schlimmer ist. Sie können möglicherweise eine Schätzung des Nennwerts finden, indem Sie das SPICE-Modell nachbauen (obwohl der unten verlinkte Artikel von AD darauf hinweist, dass die Modellierung von Ro ziemlich ungenau sein kann).

Dies ist eine wichtige Zahl (insbesondere die Obergrenze des Ausgangswiderstands im offenen Regelkreis), wenn Sie mit einer erheblichen kapazitiven Belastung des Operationsverstärkers rechnen und die Stabilität bewerten möchten, aber leider ist sie im Allgemeinen nicht direkt garantiert. In der Regel finden Sie im Datenblatt eine Garantie für Stabilität (z. B. Phasenreserve) bei einer bestimmten kapazitiven Belastung. Von dort aus könnten Sie rückwärts bis zu einer Grenze des Ausgangswiderstands arbeiten.

Wie Olin sagt, ist es schlechte Technik, sich auf Parameter zu verlassen, die nicht direkt oder indirekt im Datenblatt garantiert sind. Daher ist es am besten, diese kapazitive Belastung zu isolieren oder die Schaltung auf andere Weise relativ unempfindlich gegenüber dem Ausgangswiderstand zu machen, selbst wenn sich herausstellt, dass er relativ hoch ist Ihre Schaltung funktioniert weiterhin gemäß den Spezifikationen.

Bearbeiten, erneut Ihre Bearbeitung:

Der Open-Loop-Ausgangswiderstand kann die Stabilität der Schaltung beeinträchtigen, insbesondere bei kapazitiver Belastung, da er einen weiteren Pol in den Rückkopplungspfad legt. Wenn dies eine Überlegung ist, müssen Sie eine Vorstellung davon haben, was dieser Widerstand ist, auch wenn er nicht direkt auf dem Datenblatt angegeben ist, also ist es eine gute Idee, eine ungefähre Vorstellung davon zu haben, was der Nennwert und die Grenzen sind, sonst sind Sie es Ich vermute nur, dass es stabil sein wird. In dem Fall, in dem ein Widerstand und eine Wechselstromrückkopplung verwendet werden, um die Schaltung zu stabilisieren ( sogenannte In-Loop-Kompensation ), müssen Sie immer noch eine Grundlage für die Auswahl des Werts dieses Widerstands haben. Ist 50$\Omega$Okay, oder müssen es 1000 sein$\Omega$?

Abgesehen von Stabilitätsüberlegungen müssen wir normalerweise nicht zu viel über den Open-Loop-Ausgangswiderstand des Operationsverstärkers nachdenken - er wird effektiv durch die Verstärkung reduziert, sodass er tendenziell vernachlässigbar ist, wenn die Verstärkerverstärkung im Vergleich dazu hoch ist die geforderte Genauigkeit.

Wie Olin sagt, Open-Loop-Ausgangsimpedanz ($Z_o$) wird selten angegeben. Das liegt daran, dass es nicht nur ein konstanter Widerstand ist, sondern normalerweise eine Funktion von Frequenz und Temperatur und auch nicht wirklich linear ist. Wie Spehro sagt, ist es nicht sehr wichtig, außer für Stabilität oder Antriebskapazität. Aber da es so aussieht, als ob Sie versuchen, einen FET mit einem LM324 zu steuern, wird es Sie wahrscheinlich sehr interessieren.

Während$Z_o$ist selten gegeben, Closed-Loop-Ausgangsimpedanz ($Z_{\text{oCL}}$) kommt viel häufiger vor. Mit$Z_{\text{oCL}}$und Verstärkerverstärkung ($A_v$),$Z_o$berechnet werden können. Normalerweise wird eine Eins-Verstärkungskurve angegeben, und aus der klassischen Rückkopplungsgleichung von Schwarz,$Z_o$kann berechnet werden als:

$Z_o$=$\left(A_v+1\right) Z_{\text{oCL}}$

Der LM324 gehört zur gleichen Familie wie der LM611 , der eine Kurve von zeigt$Z_{\text{oCL}}$. Jetzt wurde die Ausgangsstufe des LM611 gegenüber dem LM324 verbessert, um Übergangsverzerrungen zu reduzieren, also$Z_o$wird ein wenig besser sein, aber dem LM324 ähnlich sein.

Zunächst können Sie sehen, dass die Ausgangsimpedanz dieser OpAmps-Familie hoch ist. Einmal außerhalb der Verstärkungsbandbreite des OpAmp,$Z_o$Und$Z_{\text{oCL}}$gleich werden. Also für LM324, LM611$Z_o$ist ~ 1KOhm. Aber es ist nicht wirklich widerstandsfähig. Tatsächlich ist es nur zwischen etwa 300 Hz und 10 kHz resistiv. Zwischen 10 KHz und 300 KHz$Z_o$scheint induktiv zu werden (wirklich gibt es nur eine gewisse Nichtlinearität, die es induktiv aussehen lässt). Rechnen ist möglich$Z_o$aus dieser Kurve für$Z_{\text{oCL}}$.

Eine Kurve wie die von$Z_{\text{oCL}}$sind normalerweise die besten Informationen, die Sie aus einem Datenblatt erhalten.

Relevant könnte hier auch " Stabilitätsproblem bei Unity Gain OpAmp " sein.