Determinar las impedancias de un circuito de amplificación operativa

Los amplificadores operacionales en sí mismos no tienen impedancia de salida cero, pero cuando están configurados con retroalimentación negativa los tienen.

  

Usando las reglas ideales del amplificador operacional, dado que la entrada no inversora está conectada a la tensión de entrada a través de Z1, la impedancia de entrada sería infinita ya que no puede fluir corriente a través de los terminales del amplificador operacional.

Eso está bien.

  

Sin embargo, cuando observa la impedancia de salida, retire la fuente de entrada cortándola a tierra, haciendo que la entrada no inversora sea igual a tierra (así como la entrada inversora). Mi libro dice que la impedancia de salida sería 0, pero no entiendo cómo es este el caso.

Me parece que el caso de entrada de 0 V es menos útil que, por ejemplo, un caso de entrada de 1 V, ya que es muy fácil equilibrar los circuitos con 0s en todas partes. Usemos 1 V. Y agreguemos algo de R _out externo para hacer que la salida sea obviamente no ideal.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1. R _out es la impedancia de salida del amplificador operacional.

Con R _out en el circuito, pregúntese qué tiene que hacer la salida de OA1 para obtener 1 V en la entrada inversora. Respuesta: tiene que obtener el voltaje en OUT = \ $ \ frac {Z_3} {Z_2 + Z_3} V_ {IN} \ $ . Eso significa que la salida del amplificador operacional en realidad tiene que ir un poco más allá de V _out para compensar la caída de tensión en la resistencia de salida.

  

Se siente que debido a la naturaleza del amplificador operacional ideal que tiene una resistencia de salida de 0, todos los circuitos del amplificador operacional tendrían una resistencia de salida de 0.

Nuevamente, no es el op-amp en sí, sino la retroalimentación que le da al circuito esta naturaleza.

¿Eso ayuda?

Solo para agregar un poco más a la respuesta de Transistor (un enfoque matemático).

Puedes verlo de esta manera. Este es el modelo de circuito del amplificador operacional (con impedancia de salida intrínseca) más las resistencias externas:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Obviamente del circuito, \ $ V ^ + = 0 \ $ . Puede intentar encontrar una expresión para \ $ \ dfrac {V _ {\ text {test}}} {I _ {\ text {test}}} \ $ .

También \ $ V ^ - = V _ {\ text {test}} \ dfrac {R_1} {R_1 + R_2} \ $ , \ $ I_o = \ dfrac {V _ {\ text {test}} + AV ^ -} {R_o} \ $ , y \ $ I_f = \ dfrac {V _ {\ text {prueba}}} {R_F + R_1} \ $ .

Combinas esos, y obtienes:

$$ \ dfrac {V _ {\ text {test}}} {I _ {\ text {test}}} = \ dfrac {R_o (R_1 + R_F)} {R_1 + R_F + AR_1 + R_o} $$

Dado que \ $ A \ $ es un número realmente grande (la ganancia de bucle abierto del amplificador operacional), el \ $ AR_1 \ $ domina en el denominador.

Entonces,

$$ \ dfrac {V _ {\ text {test}}} {I _ {\ text {test}}} \ approx \ dfrac {R_o (R_1 + R_F)} { AR_1} $$

Recuerde que \ $ G = \ dfrac {R_1 + R_F} {R_1} = 1 + \ dfrac {R_F} {R_1} \ $ es el ciclo cerrado ganancia. Lo que permite volver a escribir esto como:

$$ \ dfrac {V _ {\ text {test}}} {I _ {\ text {test}}} \ approx \ dfrac {R_oG} {A} \ to 0 $$

Y eso se aproxima a cero o un valor muy bajo. Como puede ver, la impedancia de salida bajo retroalimentación negativa es incluso más pequeña que la impedancia de salida intrínseca del amplificador operacional dado que \ $ A \ $ es grande y \ $ G \ $ es sin duda mucho más pequeño. Si solo ignoraras \ $ R_o \ $ esto sería idealmente cero.

El cambio de fase de 90 grados de la ganancia de bucle abierto del OPAMP tiene el resultado de producir un Inductivo Zout.

Este Zout, cuando se carga con un condensador, produce un timbre que puede necesitar amortiguación.

Un buen valor, para colocar entre el pin de salida OpAMP y el Condensador, es R = sqrt (L / C).