¿Por qué suprime la entrada al encontrar la impedancia de salida de un circuito opamp?

Como lo señaló Bimpelrekkie , se trata de un análisis de pequeña señal. El voltaje de entrada$V_{in}$establece el punto de funcionamiento de CC en el que el$Z_{out}$del amplificador operacional se obtiene. Luego, para determinar la impedancia de salida general, desea modular la salida en CA una vez que se cierra el bucle. Inyectas una corriente alterna$I_T$a través de los terminales de salida y verifique qué voltaje$V_T$recopila a través de los terminales de origen actuales. El radio$\frac{V_T}{I_T}$da la resistencia de salida que desea.

Sin embargo, al realizar este análisis, la fuente de entrada no se ve afectada por la modulación de la corriente de salida. Si probaras esta fuente$V_{in}$con un osciloscopio, observaría una línea continua plana. Por lo tanto, en ausencia de modulación, su valor ac o de pequeña señal$\hat{v}_{in}$es igual a cero y no participa en la determinación de$R_{out}$. Reemplace la fuente por un cable en el ejercicio. He dibujado una ilustración rápida a continuación:

La misma filosofía está en el trabajo cuando corta a tierra las líneas de suministro de energía.$V_{cc}$o$V_{ee}$en el estudio de pequeña señal de un circuito alimentado por uno o varios rieles de CC. Haces esto porque no hay modulación a través de estas líneas si estimulas la entrada para determinar la respuesta. La misma cosa.

¿Por qué suprime la entrada al encontrar la impedancia de salida de un circuito opamp?

Es puramente una razón de conveniencia. Si la entrada se establece en un valor de cero, entonces, el voltaje de salida natural del amplificador operacional también es (prácticamente) cero para circuitos directos. Luego, si inyecta corriente en la salida y el voltaje aumenta en una cantidad, es matemática simple que nos dice que la impedancia de salida es: -

Eso es básicamente la ley de ohmios.

Si alternativamente tuviéramos un voltaje de entrada presente, la impedancia de salida del amplificador operacional sería: -

Por lo tanto, es un poco más conveniente forzar la entrada a cero voltios. Sin embargo, si estamos haciendo esto con precisión, debemos tener en cuenta que la salida del amplificador operacional puede no ser realmente de 0 voltios cuando la entrada se establece en cero voltios. En cuyo caso deberíamos usar la fórmula de cambio de voltaje directamente arriba.

No estoy seguro de haber entendido su problema con todo detalle. Sin embargo, tal vez lo siguiente sea útil:

Para cualquier circuito, es importante que ninguna señal de entrada EXTERNA (que no sea la inyectada en el nodo de salida) contribuya a la corriente que va a medir a través del nodo de salida.

Sin embargo, en el caso de un sistema de retroalimentación eso significa: Inyectar una señal en la salida, por supuesto, inyectará una parte de esta señal también en la entrada del amplificador (a través de la ruta de retroalimentación).

(Agregado): Debido a que esta señal de retroalimentación debe verse en la misma situación que durante el funcionamiento normal, es importante que el terminal para la señal de entrada "normal" esté conectado a tierra (y no solo se deje abierto).

Este efecto es muy importante y no debe pasarse por alto, incluso cuando esta parte es bastante pequeña (se amplificará con la gran ganancia de amplificador operacional de bucle abierto).

Este es el único método para considerar la gran influencia del circuito de retroalimentación en la medición de la resistencia de salida.

Hay dos formas de medir la impedancia de salida: Zout=dVout/dIout

1. Haga que el circuito mantenga su voltaje constante, inyecte una corriente CA I en la salida y mida la variación del voltaje de salida V. Entonces, Zout=V/I.

2. Introduzca un voltaje de CA en la entrada, mida el voltaje de salida. Conecte una carga conocida, digamos una resistencia que extraerá una corriente de la salida. Calcule la diferencia dV en el voltaje de salida con y sin corriente de salida. Zout=dV/dI.

Estos dos son los dos métodos de los que está hablando en la pregunta (aunque tiene que entrecerrar los ojos un poco para reconocer el segundo en el escaneo del libro).

El segundo es mucho más difícil porque hay que hacer dos medidas y restar. Si la impedancia de salida es pequeña, las dos medidas estarán muy juntas, lo que introduce un error. El primer método es una medición más práctica y directa, por lo que suele ser así.

También puede hacerlo con corriente continua, pero es mucho más fácil con corriente alterna, ya que medir un voltaje de corriente alterna pequeño es fácil e ignora cualquier variación de corriente continua debido a compensación, temperatura, ruido de baja frecuencia, etc. Además, la impedancia de salida depende de la frecuencia. , entonces, si está interesado en eso, debe medirlo usando CA y hacer un barrido de frecuencia.

Si tiene una buena razón para creer que la impedancia de salida será constante en un amplio rango de voltaje de salida de CC, entonces el valor real del voltaje de salida no importa siempre que sea constante. El más simple es simplemente usar 0V, lo que significa conectar la entrada del opamp a tierra.

Este suele ser el caso de un amplificador operacional, siempre que no se recorte: la impedancia de salida no cambiará mucho con el voltaje de salida. Sin embargo, variará bastante con la corriente de salida de CC, porque la transconductancia de los dispositivos de salida depende de la corriente.