Unter welchen Umständen würde der große interne Eingangswiderstand eines tatsächlichen Operationsverstärkers den Betrieb der Schaltung beeinträchtigen?

ob es sich um eine invertierende oder nicht invertierende Schaltung handelt, wenn der Rückkopplungswiderstand$R_F$und der andere Widerstand, der mit dem invertierenden Eingangsanschluss verbunden ist (normalerweise als$R_1$), wird so groß wie der interne Eingangswiderstand, dann beginnt der interne Eingangswiderstand des Operationsverstärkers, die Schaltung zu beeinflussen.

Jeder Opamp-Parameter, der normalerweise während der Berechnung vernachlässigt wird, wirkt sich auf den Betrieb (die Verstärkung) des Verstärkers aus (Eingangs- und Ausgangsimpedanzen, endliche und frequenzabhängige Open-Loop-Verstärkung, ...).

In den meisten Fällen kümmern wir uns jedoch nicht um diese Effekte, da sie entweder nicht zu stark ins Gewicht fallen (weil der Fehler akzeptabel ist) oder durch äußere Toleranzen des Rückkopplungsnetzwerks und / oder parasitäre Einflüsse durch die Hardware-Realisierung (Pin-Kapazitäten ,...).

Dies ist ein typisches Beispiel dafür, dass in der Elektronik keine Formel zu 100% richtig ist. Es ist einfach nicht möglich – und es macht auch keinen Sinn – alle möglichen bekannten physikalischen Effekte in unsere Ausdrücke, Funktionen und Formeln einzubeziehen. Und es ist eine der anspruchsvollsten Ingenieuraufgaben, zu entscheiden, ob für eine bestimmte Anwendung der „vereinfachte“ Ausdruck mit ausreichender Genauigkeit angewendet werden darf oder nicht.

Was die endliche Eingangsimpedanz betrifft, versuchen wir, einer allgemeinen Regel zu folgen, die verlangt, dass jeder der externen Widerstände klein im Vergleich zu diesem Eingangswiderstand sein sollte. Doch was bedeutet „klein“? Faktor 10 oder 100 oder 1000 ? Die Antwort hängt einfach von der erforderlichen Genauigkeit des Verstärkungswerts ab. Aber in den meisten Fällen sind die Widerstandstoleranzen wichtiger.

Als Beispiel : Hier ist der Gain-Ausdruck (nicht invertierend) für resistives Feedback (ideal: 1+R2/R1), wenn Eingangs- und Ausgangswiderstände berücksichtigt werden.

G=N/D mit

N=(Eo R2 Rin + Eo R1 Rin + R1 Rout)

D=(Eo R1 Rin + Rin Rout + R2 Rin + R1 Rout + R1 Rin + R1 R2)

Beachten Sie, dass die Open-Loop-Verstärkung Eo auf einen festen Wert eingestellt ist. Sie können sich vorstellen, wie der Ausdruck im Falle eines realistischen frequenzabhängigen Verstärkungsausdrucks für ein zweipoliges Modell aussehen würde:

Eo(w)=Eoo/[(1+s/w1)(1+s/w2)]

Wenn Sie einen Low-Gain-Operationsverstärker haben, vielleicht in einem Hochfrequenz-Operationsverstärker, in dem Sie einfach glücklich sind, einen 1-GHz-UGBW-Operationsverstärker zu haben, und Sie diese hohe UGBW mit bipolaren Geräten erreichen, weil die SiGe-Transistoren das sind, was Sie brauchen verwenden, und Sie möchten eine hohe Verstärkungsgenauigkeit, wenn die Verstärkungsspanne schlecht ist (in der Nähe des geschlossenen Regelkreises F3dB) und die Spannung über der "virtuellen Masse" zwischen den (-) und (+) Eingängen signifikant wird, dieser zusätzliche Strom durch den internen Gegentaktwiderstand in die Modellierung einbezogen werden. {Anmerkung: UGBW ist Unity Gain Bandbreite}

Untersuchen Sie diesen Vergleich; Das Opamp-Modell wurde bearbeitet, um UGBW = 1 GHz zu machen, wobei die hochwertigen Gain-Set-Widerstände beibehalten wurden. Der RIn wurde bearbeitet: Linker Graph ist 2 MegOhm, Mitte ist 2 KOhm; Der rechte Graph ist 2 KOHms und die Openloop-Verstärkung wurde von 100 dB auf 60 dB reduziert.

Sie haben es ein wenig rückwärts. In einem idealen Operationsverstärker fließt kein Strom in die Verstärkereingänge. Das Verhalten weicht vom Ideal ab, wenn dies nicht der Fall ist, was bedeutet, dass die Gleichungen nicht genau sind.

Daher stellen Hersteller Operationsverstärker mit hoher Eingangsimpedanz her, damit sich das Verhalten ideal annähert.