Determinación de la resistencia de salida del amplificador de transresistencia

Question

Determinación de la resistencia de salida del amplificador de transresistencia

Física
impedancia
transimpedancia
amplificador operacional

BestQualityVacío

Realmente no tengo experiencia en lo que respecta a los amplificadores operacionales, pero estoy haciendo todo lo posible para aprender más sobre ellos. Dicho esto, actualmente tengo problemas para entender el amplificador de transresistencia que se muestra a continuación:

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Con respecto al circuito, tengo problemas para determinar la impedancia de salida del circuito del amplificador operacional. Mi libro de texto nos dice que usemos una fuente de corriente genérica de 1 A para calcular el voltaje en la salida para calcular la impedancia de salida, pero estoy confundido en cuanto a los resultados con la configuración que se muestra a continuación:

esquemático

^{simular este circuito}

Al apagar todas las demás fuentes independientes, la terminal negativa actúa como una tierra virtual, por lo que Vx = Ix * R1 y Zout = Vx / Ix. Por lo tanto, por lo que veo, Zout = R1. Sin embargo, según mi libro de texto, la resistencia de salida cero aparece en el terminal de salida del amplificador operacional ideal. ¿Qué sentido tiene esto si se usa una fuente de prueba para calcular la impedancia de salida?

EDITAR: suponiendo un modelo de amplificador operacional ideal previsto a continuación, la resistencia de salida interna del amplificador operacional es cero si no recuerdo mal. Pero déjame tratar de resolver esta suposición. Usando el modelo a continuación de un amplificador diferencial, Vd (la diferencia entre los terminales positivo y negativo) es 0 ya que ambos terminales son 0, por lo que la fuente dependiente proporciona 0 voltios, por lo que 'actúa' como si estuviera 'cortocircuitado' a tierra . Dado que Ro es realmente pequeño, cercano a 0, ¿es así como obtenemos que la resistencia de salida general del circuito sea 0?

esquemático

^{simular este circuito}

el fotón

Se espera que el TRA produzca un voltaje fijo para una entrada dada. Por lo tanto, desea que tenga la menor resistencia de salida posible. Si desea conocer el valor real, debe conocer la resistencia de salida equivalente del propio amplificador operacional.

Tim Wescott

Estás descuidando el hecho de que es un amplificador operacional ideal . El amplificador mantendrá el voltaje en

V_{-}

$V_-$ a cero, ¿qué tiene que ver con

v_{x}

$v_x$ para hacer que esto suceda?

LvW

No olvide la resistencia de salida interna de los amplificadores operacionales... ¿qué es para un amplificador operacional IDEAL?

BestQualityVacío

@LvW Idealmente, sería 0, si ese es el caso, ¿no tendrían todos los circuitos de amplificador operacional ideales (al menos los que involucran solo un amplificador) una resistencia de salida ideal de 0 ohmios?

LvW

Sí, por supuesto... incluso para un opamp real tenemos una resistencia de salida muy pequeña: Rout/LG. Con: Rout=resistencia de salida en lazo abierto (hoja de datos) y LG=ganancia de lazo.

Respuestas (2)

Determinación de la resistencia de salida del amplificador de transresistencia

Se espera que el TRA produzca un voltaje fijo para una entrada dada. Por lo tanto, desea que tenga la menor resistencia de salida posible. Si desea conocer el valor real, debe conocer la resistencia de salida equivalente del propio amplificador operacional.
Estás descuidando el hecho de que es un amplificador operacional ideal . El amplificador mantendrá el voltaje en $V_-$ a cero, ¿qué tiene que ver con $v_x$ para hacer que esto suceda?
No olvide la resistencia de salida interna de los amplificadores operacionales... ¿qué es para un amplificador operacional IDEAL?
@LvW Idealmente, sería 0, si ese es el caso, ¿no tendrían todos los circuitos de amplificador operacional ideales (al menos los que involucran solo un amplificador) una resistencia de salida ideal de 0 ohmios?
Sí, por supuesto... incluso para un opamp real tenemos una resistencia de salida muy pequeña: Rout/LG. Con: Rout=resistencia de salida en lazo abierto (hoja de datos) y LG=ganancia de lazo.

Beagle estático · Answer 1

Lo primero que puede hacer para simplificar un poco las cosas es transformar la fuente de voltaje dependiente $A\cdot V_D$ en una fuente actual utilizando Source Transformation . El circuito equivalente se verá como se muestra a continuación:

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Ahora tenemos que encontrar:

R_{o tu t pag tu t} = \frac{V_{o tu t pag tu t}}{I_{X}}

$R_{output} = \frac{V_{output}}{I_x}$ Cálculo de la suma de las corrientes en

V_{o u t p u t}

$V_{output}$ :

\frac{A \cdot V_{d}}{R_{o}} + I_{X} - \frac{V_{o tu t pag tu t}}{R_{o}} - \frac{V_{o tu t pag tu t}}{R_{i} + R_{2}} = 0

${\frac{A\cdot V_d}{R_o}} + I_x - \frac{V_{output}}{R_o} - \frac{V_{output}}{R_i + R_2} = 0$
Usando un divisor de corriente:

- \frac{V_{o tu t pag tu t}}{R_{i} + R_{2}} \cdot R_{i} = V_{d}

$-\frac{V_{output}}{R_i + R_2}\cdot R_i = V_d$ reemplazando

V_{D}

$V_D$ en la primera ecuación se obtiene:

- \frac{V_{o tu t pag tu t}}{R_{i} + R_{2}} \cdot R_{i} \cdot \frac{A}{R_{o}} + I_{X} - \frac{V_{o tu t pag tu t}}{R_{o}} - \frac{V_{o tu t pag tu t}}{R_{i} + R_{2}} = 0

$-\frac{V_{output}}{R_i + R_2}\cdot R_i \cdot \frac{A}{R_o} + I_x - \frac{V_{output}}{R_o} - \frac{V_{output}}{R_i + R_2} = 0$
Reorganizando:

V_{o tu t pag tu t} [\frac{R_{i}}{R_{i} + R_{2}} \cdot \frac{A}{R_{o}} + \frac{1}{R_{o}} + \frac{1}{R_{i} + R_{2}}] = I_{X}

$V_{output} \left[ \frac{R_i}{R_i + R_2}\cdot \frac{A}{R_o} + \frac{1}{R_o} + \frac{1}{R_i + R_2} \right] = I_x$
De este modo:

\frac{V_{o tu t pag tu t}}{I_{X}} = \frac{1}{[\frac{R_{i}}{R_{i} + R_{2}} \cdot \frac{A}{R_{o}} + \frac{1}{R_{o}} + \frac{1}{R_{i} + R_{2}}]}

$\frac{V_{output}}{I_x} = \frac{1}{\left[ \frac{R_i}{R_i + R_2}\cdot \frac{A}{R_o} + \frac{1}{R_o} + \frac{1}{R_i + R_2}\right]}$
Reorganizando:

R_{o tu t pag tu t} = \frac{R_{o}}{[\frac{R_{i}}{R_{i} + R_{2}} \cdot A + \frac{R_{o}}{R_{i} + R_{2}} + 1]}

$R_{output} = \frac{R_o}{\left[ \frac{R_i}{R_i + R_2}\cdot A + \frac{R_o}{R_i + R_2} + 1 \right]}$ La resistencia de entrada

R_{i}

$R_i$ suele ser muy alto por lo que

R_{i} \to \infty

$R_i \rightarrow \infty$ la ecuación anterior se puede escribir como:

\frac{R_{o}}{1 + A}

$\frac{R_o}{1 + A}$ ¿Cuál es la resistencia de salida dividida por la ganancia del bucle gracias a la retroalimentación proporcionada por

R_{2}

$R_2$ .

Audiogurú · Answer 2

Un amplificador operacional tiene una gran cantidad de ganancia de voltaje y hay mucha retroalimentación negativa en su circuito. Pero para evitar la oscilación tiene un capacitor de compensación que corta las frecuencias por encima de los 10Hz. Por lo tanto, su impedancia de salida en CC y bajas frecuencias es cero, pero su corriente de salida máxima es bastante baja, alrededor de 20 mA para muchos amplificadores operacionales.

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