¿Existe una manera estándar / infalible de saber qué impedancia de entrada o salida es?

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Lo siento si esta es una pregunta estúpida, pero estoy en varios cursos de electrónica y parece que no puedo entender la impedancia de entrada / salida sin importar a quién pregunte.

Siempre puedo encontrar la impedancia entre dos puntos, si me dan los dos puntos y conozco todos los valores de resistencia / capacitor / inductor, etc. entre esos puntos a lo largo de todos los caminos posibles entre ellos. Pero cuando me piden que busque la impedancia de entrada o salida de un circuito completo, no tengo idea de cuáles son esos dos puntos. Mi profesor parece entender automáticamente qué dos puntos corresponden a la impedancia de entrada o salida en un ejemplo dado, pero para mí, parece completamente arbitrario.

Entiendo que las fuentes de alimentación y las cargas tienen impedancias efectivas, pero a menudo cuando veo un circuito, no tengo idea de dónde termina la fuente de alimentación y cuándo comienza la carga, o si es incluso relevante pensar en términos de fuentes de alimentación y cargas ... para mí es solo un montón de componentes mezclados.

Aquí hay algunos ejemplos de problemas de tareas trabajadas (soluciones en rojo):

¿Porquélaimpedanciadeentradadelcircuitoenlaparte"a" es de 10k? Obviamente, hay una resistencia de 10k en la entrada del amplificador operacional, que parece extremadamente simple, pero también es extremadamente vaga. ¿Por qué no necesito preocuparme por la resistencia de 500k? ¿Por qué debería importarme que la entrada tenga una resistencia de 10k cuando la señal también se ejecuta en una resistencia de 500k y un amplificador operacional con una resistencia enorme?

Luego, en la parte "c", agregamos otro amplificador operacional para aumentar considerablemente la resistencia de entrada. Ahora, de repente, nos importa la gran resistencia del amplificador operacional, solo porque ponemos un amplificador operacional frente a otro.

Realmente parece ser tan simple, pero siento que solo estoy diciendo "Simplemente lanzaré una resistencia de 10k al frente de este circuito y, voila, hay una resistencia de entrada de 10k, que tengas un buen día." Si realmente es así de simple, al menos quiero saber por qué es una idea útil.

Alguien podría romper este concepto y explicármelo como si nunca hubiera visto electricidad en mi vida. Por alguna razón, es tan obvio para los demás, que hacen un trabajo terrible para entender cuán confundido estoy, y su explicación no ayudará.

    
pregunta Ryan Franz

2 respuestas

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pjc50 resumió la solución en comentarios.

La impedancia de entrada se define como la impedancia que vería independientemente de la tensión / corriente de entrada. Con el hecho de que el análisis del amplificador operacional ideal conecta ambas entradas del amplificador operacional al mismo voltaje y una de las entradas conectadas a tierra, el otro terminal se puede tratar como una tierra virtual. Ahora tienes una fuente / sumidero de corriente infinita en ese terreno virtual. Eso significa que si creas un voltaje de entrada de prueba en el lado de entrada del circuito, todo lo que verás es 10k a "masa". 1V / 10k = 100uAmps. La impedancia de entrada es la tensión de prueba dividida por la corriente resultante, por lo que 1V / 100uAmps = 10k. Entonces, así es como vienen con 10k como impedancia de entrada.

Si desea determinar la impedancia de salida, puede mirar el extremo de la cola e intentar inyectar una fuente de 1 V en el lado de salida del amplificador operacional. La salida de un amplificador operacional puede generar o hundir una corriente infinita (pseudo-tierra) por lo que básicamente tiene una conexión desde el cable de salida directamente a tierra. Un cable directamente a tierra es 0 ohmios, por lo que la impedancia de salida en este caso es 0 (o muy baja).

Por lo que puedo decir, tu confusión viene de no entender cómo funciona un amplificador operacional ideal. El lado de entrada de un amplificador operacional intenta fijar sus dos entradas al mismo voltaje y la salida puede generar / hundir una corriente infinita para crear el voltaje deseado.

    
respondido por el horta
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La impedancia

OpAmp salida explica por qué los OpAmps oscilan con varios valores de cargas capacitivas. Usted preguntó acerca de la impedancia de salida ...

El método estándar (matemático) es inyectar Itest, realizar el cálculo matemático y determinar un valor (más el cambio de fase) para Vresult. Esto funciona para entradas y salidas.

En Zoutput de un OpAmp, hay 3 regiones que puede determinar, dado que inserta una resistencia discreta Rlump después del amplificador de voltaje ideal. Haremos esto para un circuito de ganancia unitaria. 1) en frecuencias muy bajas (por debajo de la reducción de 10Hz de OpenLoopGain), Zout is Rout es Rlump / AVOL con fase de 0 grados. 2) una vez que el AVOL comienza a rodar, Zout es Inductivo. Este inductor resonará con una carga externa y sonará u oscilará o producirá un rebasamiento en las señales de onda cuadrada. Para evitar todo esto, inserte una resistencia (pruebe 33 ohmios) entre el pin de salida OpAmp y la carga. El valor correcto es computable, al menos en frecuencias más bajas donde no es necesario incluir la inductancia PCB y Via. A una frecuencia 10X más alta que cuando AVOL comienza a salirse, el Zout habrá aumentado 10X por encima del valor de CC. Pero el cambio de fase ahora entra en las matemáticas. 3) por encima de UGBW, justo donde desea que OpAmp continúe proporcionando el despliegue de LowPasFilter, de modo que continúe obteniendo ese filtrado adicional de 20dB / década, el Zout se vuelve impredeciblemente dependiente de los circuitos exactos de los transistores de salida en el OpAmp. Y depende de dispositivos bipolares o MOS. Si necesita esa atenuación para continuar más allá del punto de ganancia de 0 dB, deberá incluir filtros RC externos a OpAm.

    
respondido por el analogsystemsrf

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