Warum liegt der nicht invertierende Eingangswiderstand des Operationsverstärkers an einem T-Stück an Masse?

Lassen Sie den Widerstand in den nicht invertierenden Eingang schauen$R_{in+}$

Wenn ein Widerstand$R_i$wird in Reihe mit dem nicht invertierenden Eingang geschaltet , der Widerstand wird von der Quelle gesehen$v_I$Ist

Wenn ein Widerstand$R_i$wird parallel zum nicht invertierenden Eingang gelegt , der Widerstand wird von der Quelle gesehen$v_I$Ist

Da für einen idealen Operationsverstärker$R_{in+} = \infty$, gibt der Serienfall

während für den parallelen Fall

Es gibt zwei Funktionen eines Shunt-Widerstands an einem invertierenden Eingang. Einer ist in dem Fall, wenn Sie einen Abschlusswiderstand benötigen, wie in dem Fall, wenn das Signal über eine Koaxial- oder Streifenleitung eingespeist wird. Der zweite Grund ist subtiler, im nicht idealen Fall (dh bei jedem echten Operationsverstärker) weist der Eingang Leckströme auf, die mit den verschiedenen Widerständen interagieren, um eine Offset-Spannung am Eingang des Operationsverstärkers zu erzeugen. Um dies teilweise zu kompensieren, müssen die von jedem Eingang gesehenen Widerstände angepasst werden, dh in Ihrem Beispiel das$R_{in} = R_1||R_f$, wo das Symbol$||$bedeutet „parallel zu“.

Der Widerstand steuert nicht den Eingangsstrom. Idealerweise gibt es keinen Eingangsstrom, da der + Eingang einen unendlichen Widerstand hat.

Was R1 tut, ist, dass es eine endliche Eingangsimpedanz für den Verstärker festlegt.

Die natürliche sehr hohe Impedanz des Operationsverstärkers ist bei einigen Anwendungen nicht notwendig oder wünschenswert.

Außerdem erzeugen Op-Amp-Eingänge kleine DC-Bias-Ströme: einige Modelle mehr als andere. Dieser Strom benötigt einen Weg, der ihm ermöglicht, zur Erde zu fließen, der als „DC-Rückleitungsweg“ bezeichnet wird. Der Widerstand stellt diesen Weg bereit.

Angenommen, die breitere Schaltung ist wie folgt:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Das Quellgerät ist zufällig kapazitiv gekoppelt, dargestellt durch C1. (C1 könnte Teil des Verstärkers sein, der auf OA1 basiert, oder es könnte Teil des Quellgeräts sein; es spielt keine Rolle.)

Der einzige DC-Pfad vom + Eingang zur Masse führt also durch den Widerstand!

Was passiert, wenn du den Widerstand entfernst? Oder falsch angeschlossen, in Reihe zwischen Kondensator und nichtinvertierendem Eingang? Strom, der aus dem +-Eingang fließt, lädt C1 langsam auf, bis sich eine Spannung aufbaut, die den +-Eingang aus dem Gleichtakt-Eingangsbereich drückt. R1 hilft, C1 entladen zu halten.

Beachten Sie jedoch, dass der über R1 fließende Vorspannungsstrom eine Spannung an R1 (V = IR) erzeugt, die eine Offset-Spannung erzeugt, die verstärkt wird.

Wenn der Operationsverstärker ähnliche Vorspannungsströme aus beiden Eingängen hat, kann dieses Problem angegangen werden, indem ein Wert von R1 gewählt wird, der derselbe ist wie der kombinierte Widerstand, dem der -Eingang gegenübersteht, als Ergebnis des Rückkopplungswiderstandsnetzwerks.

Somit wird R1 gewählt, um eine gewünschte Eingangsimpedanz herzustellen, und die Größen der Rückkopplungswiderstände werden so gewählt, dass sie den Vorspannungsstrom ausgleichen, um den Offset zu nullen (während ihr Verhältnis für die gewünschte Verstärkung gewählt wird).

Einige Operationsverstärker haben eine eingebaute Bias-Current-Unterdrückung. Diese Operationsverstärker haben einen viel kleineren Bias-Strom als ähnliche Operationsverstärker ohne Aufhebung. Darüber hinaus sind die verbleibenden ungelöschten Ströme von den zwei Eingängen überhaupt nicht ähnlich und können von unterschiedlicher Polarität sein. Bei diesen Operationsverstärkern ist der Trick, die Widerstände auszugleichen, nicht anwendbar; R1 kann unabhängig von R2 und R3 gewählt werden. Beispielsweise könnte R1 beispielsweise 100 kOhm betragen, um eine so hohe Eingangsimpedanz einzurichten, während die Rückkopplungswiderstände nur in Tausenden von Ohm gewählt werden könnten.

Kurz zusammengefasst gibt es zwei Motivationen:

1. Um die Drift des Ausgangs aufgrund des Bias-Eingangsstroms (Offset) zu minimieren.
   In diesem Fall$R_{in}=R_{1}//R{f}$

2. Zur Anpassung an die Eingangsimpedanz (zB im Videoverstärker).
   In diesem Fall$R_{in}$muss gleich der Impedanz der Quelle sein, z. B. 75 Ω für Koaxialkabel bei analogem Video.

Manchmal, im Falle eines wechselstromgekoppelten Verstärkers,$R_{in}$stellen den Rückweg zur Erde für den Eingangsstrom bereit, wie im "Horowitz-Hügel" gesagt.

Wenn Ihr Signal in der Schaltung auf einen Gleichstromwert zwischen den Schienen der Netzteile (normalerweise 0 V oder Mittelschiene) bezogen ist, benötigen Sie keinen Eingangswiderstand. Sie verwenden normalerweise einen Eingangswiderstand, um eine "leichte" Verbindung zur Mittelschiene (0 V) herzustellen, wenn Sie einen Eingang über einen Kondensator koppeln.

Wenn Sie sich erinnern, lassen die Eingänge eines idealen Operationsverstärkers keinen Stromfluss zu. Ohne einen Weg zur Erde ist die Verstärkung der Schleife also unendlich, da dort kein Strom fließt.