Pregunta simple del amplificador operacional, encontrando ganancia y resistencia de entrada

Para brindarle una mejor comprensión de lo que está pasando en el amplificador inversor, permítanos al principio usar este circuito:

Simplementetenemosunamplificadordevoltajeidealcondiferentesganancias\$A_O\$.

Ahoratratemosdeencontrarunaresistenciadeentrada.

$$R_{IN}=\frac{V_{IN}}{I_{1}}$$

$$I_{1}=\frac{V_{IN}-V_{OUT}}{R_F}=\frac{V_{IN}-A_OV_{IN}}{R_F}=V_{IN}\frac{1-A_O}{R_F}$$

$$R_{IN}=\frac{R_F}{1-A_O}$$

Yparainvertirlaentradatenemos

$$R_{IN}=\frac{R_F}{1-(-A_O)}=\frac{R_F}{1+|A_O|}$$

Porejemplo,si\$A_O=10\$(gananciadebucleabierto)enentradaactuales\$I_1=\frac{11V}{10k\Omega}=1.1mA\$ylaresistenciadeentradaes:

$$R_{IN}=\frac{1V}{1.1mA}=909.09\Omega$$

Comopuedever,nuestraresistencia\$R_{IN}\$es\$(1+|A_O|)\$máspequeñaque\$R_F\$sitenemosunamplificadorinversor.YestoesloquellamamosunefectoMiller.

Yahora,siagregamosunaresistenciaentrelafuentedeseñalylaentradainversoradelamplificadoroperacional,creamoselamplificadorinversor.

Comopuedeverestavez,laresistenciadeentradadelamplificadoresiguala:

$$R_{IN}=R_1+\frac{R_F}{1+|A_O|}$$

Yparaelop-amp\$A_O\to\infty\$seaproximaalinfinito.

Porlotanto,tenemosuna"tierra virtual" en la entrada inversora y \ $ R_ {IN} = R_1 \ $ y la ganancia de voltaje es \ $ A_V = - \ frac {R_F} {R_1} \ $ debido a la retroalimentación negativa .

O podemos tratar este circuito como voltaje al convertidor de corriente \ $ R_1 \ $ y al Op-amp plus más \ $ R_F \ $ formas \ $ R_1 \ $ de corriente al convertidor de voltaje.

La retroalimentación positiva (resistencia de RF entre la salida opamp y la entrada sin inversor) causaría que \ $ R_ {IN} \ $ aumente (para \ $ A_O \ $ de 0 a 1, y para \ $ A_O \ $ grande el 1 crearíamos una resistencia negativa). Pero esta es una historia diferente.

Piensa en el Vinpin del opamp. Para ganancias grandes, muy grandes, incluso con 10 voltios de salida, ese Vin será ~~ cero voltios (OK, no es realmente cero pero dentro de 10 o 20 microvolts de cero). El OPA211 con una ganancia de 130dB (en DC) tiene una ganancia de 3,000,000x, lo que significa que con un voltaje de +10 voltios entre Vin- y Vin + es solo de 3.1 microVolts.

Etiquetamos este comportamiento como "Tierra virtual" y visualizamos las corrientes que fluyen a través de Rin y Rfb a medida que pasan por esa tierra virtual, desde el voltaje de entrada en el lado izquierdo de Rin hasta el lado derecho de Rfb.

Con Vin a través de Rin, y la misma corriente que fluye hacia Rfb para salir a los transistores internos del OpAmp (y sus pines de alimentación), el Vout será 10X el Vin.

Bienvenido al mundo útil del comportamiento del "campo virtual".