Transimpedanzverstärker-Verstärkungsanalyse

Ich versuche, eine mathematische Verstärkungsanalyse einer Transimpedanzverstärkerschaltung mit geschlossenem Regelkreis durchzuführen, habe jedoch Probleme, das Blockdiagramm mit der tatsächlichen Schaltung in Beziehung zu setzen.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

In Bezug auf die Verstärkung stimmt die ideale Operationsverstärker-Verstärkungsfunktion nicht mit der von mir erwarteten Funktion überein. Das links gezeigte Blockdiagramm kann die Regelkreisverstärkung unter Verwendung der folgenden Gleichungen modellieren.

v Ö = A Ö L ( v ich − v F )
v F = β v Ö
A v = v Ö v ich = A Ö L 1 + A Ö L β = ( 1 β ) A Ö L β 1 + A Ö L β = A v ich D e A l T 1 + T

Basierend auf diesen Gleichungen A v ich D e A l , die Closed-Loop-Verstärkung, wenn der Operationsverstärker ideal ist, ist gleich 1 β . Das Problem, mit dem ich konfrontiert bin, ist, dass, wenn ich diese Gleichung auf mein Transimpedanzmodell anwende, sie nicht übereinstimmt.

Unter der Annahme eines idealen Operationsverstärkers kann die Verstärkung als Impedanz modelliert werden:

Z F = R F | | Z C F
Z C ich = 1 J ω C ich
A v ich D e A l = v Ö v ich = − Z F Z C ich

Bei der Modellierung wird jedoch der Wert für β Basierend auf der Rückkopplungsgleichung im Blockdiagramm sind die Ergebnisse unterschiedlich. (Abschalten der Eingangsspannung durch Kurzschließen und Spannungsteilung):

β = v F v Ö = Z C ich Z F + Z C ich

Daraus ergibt sich eindeutig 1 β entspricht nicht dem Idealmodell. Übersehe ich in meiner Analyse etwas, das ich haben sollte, oder stimmt etwas mit meinen Gleichungen nicht?

Ein Transimpedanzverstärker arbeitet nicht mit Spannungen gemäß Ihrem Blockdiagramm. Es hat eine Eingangsimpedanz von Null und arbeitet mit Strömen.
Es ist ein Shunt-Shunt-Verstärker, bei dem das Rückkopplungsnetzwerk eine Spannungs-Strom-Umwandlung durch Zf bereitstellt.
@Andyaka Das ist mir klar, aber um die Berechnungen zu vereinfachen, habe ich gerade eine Quellentransformation von einer Stromquelle parallel zu einem Kondensator zu einer Spannungsquelle in Reihe mit einem Kondensator durchgeführt.
Die Berechnungen werden einfacher, wenn Sie bei Strom als Eingangsvariable bleiben, da Sie gerade erhalten v Ö = Z F ich ich N . (jedenfalls bis zu einem gewissen Punkt)

Antworten (1)

Warum das Rad neu erfinden, wenn dies bereits geschehen ist?

Schauen Sie sich die Transimpedanzverstärker-Analyse von Erik Margan an

Es gibt weitere detailliertere Frequenzmodelle in der Veröffentlichung, einschließlich solcher, die die DC-Verstärkung/Open-Loop-Verstärkung verwenden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
Quelle: http://www-f9.ijs.si/~margan/Articles/trans_z_amplifier.pdf

Danke für deine Antwort und den Link. Eine Frage jedoch, für Gleichung 2 im Link, warum werden die Ströme so summiert, wie sie sind? Wie stellt sich der Autor angesichts des Knotens bei Vi (oder V1?) die Ströme vor, die den Knoten verlassen / betreten? Denken sie, dass die aktuellen „Quellen“ von Ci und (Vo-Vi)/Zf stammen?
Sie summieren einfach alle Ströme, die in den Knoten Vi ein- und ausgehen. Es gibt nur vier Pfade: die Stromquelle, den Kondensator Ci, den Widerstand Rf und den Kondensator Cf. Wenn Sie den Strom durch all diese Punkte finden und sie zusammenfassen, erhalten Sie Gleichung 2
Danke noch einmal. Wenn es Ihnen nichts ausmacht, wenn ich frage, ging das PDF im Vergleich zu meiner Berechnung anders vor und behielt das Eingangssignal als Stromquelle bei, während ich eine Quellentransformation verwendete, um es in eine Spannungsquelle umzuwandeln. Die Übertragungsfunktion für die Closed-Loop-Verstärkung sieht wirklich anders aus, aber warum ist das so? Bei der Modellierung der tatsächlichen Verstärkung Av des geschlossenen Regelkreises wie oben gezeigt ging ich davon aus, dass der offene Regelkreis eine logarithmische Funktion ist, nicht wie in Gleichung 1. Wenn dies der Fall ist, sollte die Verstärkung des geschlossenen Regelkreises die gleiche Form haben wie die Open-Loop-Verstärkung?
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