Determinación de las impedancias de un circuito de amplificador operacional

Los amplificadores operacionales en sí mismos no tienen una impedancia de salida cero, pero cuando se configuran con retroalimentación negativa, la tienen.

Usando las reglas ideales del amplificador operacional, dado que la entrada no inversora está conectada al voltaje 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.

Está bien.

Sin embargo, cuando observa la impedancia de salida, elimina la fuente de entrada acortándola 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.

Encuentro que el caso de entrada de 0 V es menos útil que, digamos, un caso de entrada de 1 V, ya que es demasiado fácil equilibrar circuitos con 0 en todas partes. Usemos 1 V. Y agreguemos algo de _salida R externa para que la salida obviamente no sea ideal.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

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

Con R _fuera del circuito, pregúntese qué tiene que hacer la salida de OA1 para obtener 1 V en la entrada inversora. Respuesta: tiene que sacar 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 más allá de V _para compensar la caída de voltaje 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 amplificador operacional en sí, sino la retroalimentación lo 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 con CircuitLab}

Obviamente del circuito,$V^+=0$. Puedes tratar de 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$I_f=\dfrac{V_{\text{test}}}{R_F+R_1}$.

Los combinas y obtienes:

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

Entonces,

Recuerda eso$G=\dfrac{R_1+R_F}{R_1}=1+\dfrac{R_F}{R_1}$es la ganancia de lazo cerrado. Lo que permite volver a escribir esto como:

Y eso se acerca a cero oa un valor muy bajo. Como puede ver, la impedancia de salida bajo retroalimentación negativa es incluso menor que la impedancia de salida intrínseca del amplificador operacional dado que$A$es grande y$G$es sin duda mucho más pequeño. Si tuvieras que ignorar$R_o$esto sería idealmente cero.

El cambio de fase de 90 grados de la ganancia de bucle abierto del OPAMP tiene como resultado la producción de un Zout inductivo .

Este Zout, cuando se carga con un condensador, da como resultado 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).