¿Cómo calcular la impedancia de entrada?

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Utilizo un filtro Sallen-Key para un proyecto en la universidad y necesito saber su impedancia de entrada. ¿Hay alguna manera de computarlo teóricamente?

Aquí está mi circuito:

    
pregunta snickers

4 respuestas

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Sí, este es un problema de análisis de circuito estándar.

Realice el análisis en el dominio de frecuencia (R y Xc) y conecte una fuente de corriente alterna de 1A en la entrada. Resuelve la tensión de entrada en función de la frecuencia y esa expresión es la impedancia.

Sugiero utilizar el análisis nodal para realizar el análisis.

Suponga que el amplificador operacional es ideal y que la corriente en los terminales +/- es cero y la tensión en estos terminales es igual.

    
respondido por el madrivereric
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Es casi seguro que calcular la impedancia de entrada a mano es lo que se supone que debes hacer, como han sugerido las otras respuestas. Solo quería mostrarle cómo obtener algunos números de un simulador de circuito para que pueda verificar su trabajo (o aplicar el mismo concepto a un circuito más complicado). Aquí está su filtro Sallen-Key en CircuitLab :

Y aquí está la simulación del dominio de la frecuencia que muestra la impedancia de entrada mirando la entrada:

Puede abrir el circuito y cambiar los parámetros, la configuración, el modelo de amplificador operacional, etc. Simplemente presione F5 y verá el diagrama de Bode V (in) / V (in), así como el gráfico de impedancia de entrada Que he incluido una captura de pantalla de arriba. El uso de expresiones personalizadas en el simulador, como MAG(V(in)/I(R1.nB)) , le permite calcular cantidades como pequeñas impedancias de señal con bastante rapidez.

El uso de una fuente de corriente de prueba, en lugar de una fuente de voltaje de prueba, tiene sentido para la forma en que probablemente resolvería esto en papel. Sin embargo, para propósitos de simulación, el uso de una fuente de voltaje como entrada de prueba nos permite entender más fácilmente el gráfico V(out)/V(in) Bode al mismo tiempo.

    
respondido por el compumike
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@snickers Simplemente calculo la Impedancia de entrada, Zin en mi cabeza.

Bueno, podrías resolverlo usando la ley de Ohm y sumando las ecuaciones de los nodos, pero después de haberlo hecho varias veces, hazlo en tu cabeza.

Paso 1. Hacer un análisis de DC
 Paso 2. Haz un análisis de CA donde f es > > fo (BPF)
Paso 3. Averigua qué sucede en f = fo

así que aquí vamos.
1. Zin = R1 + R2
2. Zin = R1 (ya que C5 = 0Ω)
3. Zin = circuito abierto debido a la cancelación de señales. es decir, sin retroalimentación y por lo tanto, la ganancia máxima.

Entonces, si tuviste uno de esos agradables analizadores de red HP o Anritsu Vector, obtienes a Zin con un gran pico en f0 en una línea plana donde Zin comienza en 35.6kΩ & termina en 33.0kΩ o algo parecido a eso ...

Pero me gusta la hermosa simulación y el gráfico realizado anteriormente por uno de nuestros jóvenes ingenieros astutos.

¿Lo ves a mi manera? o su camino comenzando con

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Use el teorema de elementos adicionales, como se explica en Wikipedia. Hay múltiples caminos a la solución con este enfoque (ya que cualquiera de los componentes puede ser el "extra"). Elegir C4 como elemento adicional parece una de las opciones más simples.

En su circuito, el amplificador operacional complica un poco las cosas, pero puede anotar las corrientes y voltajes en el esquema para calcular las diversas impedancias requeridas.

Una vez que haya dominado el teorema del elemento extra, puede proceder al teorema generalizado del elemento N-Extra (NEET, desarrollado originalmente por S. Sabharwal), que le permite escribir la respuesta por inspección y un poco de álgebra en el esquema:

$$ Z_ {in} = (R3 + R23) \ frac {1 + s [C5 (R3 || R23) + C4 (R4 + (R3 || R23) - \ frac {(1 + R5 / R24) } {1 + R23 / R3} R4)] + s ^ 2C5C4 (R3 || R23) R4} {1 + s [C5R23 + C4 (R4 + R23- (1 + R5 / R24) R4)] + s ^ 2C5C4R23R4 } $$

    
respondido por el Art Brown

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