Impedância de entrada do amplificador operacional:o que é e como calculá-la

Primeiro, vamos ser claros, Op-Amp significa amplificador operacional. E o dispositivo é um amplificador de tensão eletrônico de alto ganho (acoplado a CC). Além disso, possui uma saída de terminação única e um resistor de entrada distinto. Além disso, é o bloco de construção básico do circuito eletrônico analógico. Além disso, a impedância mostra a correlação entre tensão e corrente de entrada. Dito isto, quando você está falando sobre a impedância de entrada do Op-Amp, é vital deixar claro se é o circuito ou o chip básico que você escolhe.

Então, qual é a diferença? O primeiro fala sobre o próprio circuito do amplificador operacional, enquanto o segundo se concentra nos circuitos do chip.

Quer saber mais? Não se preocupe, você obterá um detalhamento de por que a impedância de saída do Op-Amp é baixa, como calculá-la e muito mais.

Qual ​​é a impedância de entrada típica de um amplificador operacional de circuito integrado?

Amp de operação de impedância de entrada

Sem dúvida, você pode alterar a impedância da tensão de entrada diferencial quando colocar circuitos ao redor do amplificador operacional. Além disso, a maneira como você aplica o feedback e os componentes eletrônicos externos podem afetar a impedância total de entrada do circuito e a fonte de sinal.

Dito isso, temos duas impedâncias de entrada:modo comum (Z_cm+ &Z_cm- ) e diferencial (Ziff). O primeiro refere-se a uma impedância que vem dos estágios de entrada para o terra. Ao mesmo tempo, o último é sobre a impedância entre duas entradas.

Além disso, as impedâncias são geralmente altas e resistivas (10 ⁵ – 10 ¹² ohms). Em outras palavras, é um dispositivo de entrada de alta impedância. E tem alguma capacitância de derivação que pode ser tão alta quanto 20 – 25 pF.

Assim, você pode reduzir a impedância de entrada inversora e não inversora na maioria dos circuitos de amplificador operacional para um valor baixo. E você pode fazer isso por feedback negativo - considerando que (impedância de entrada de modo diferencial e comum) é mais importante. Além disso, os terminais de entrada inversora e não inversora também são cruciais.

Além disso, a impedância de entrada do circuito do amplificador operacional é geralmente alta. E é porque os amplificadores operacionais funcionam como um divisor de tensão.

Portanto, quanto maior a impedância, mais a tensão cai nas entradas do Op-Amp. Mas, se a impedância de entrada for baixa, seu circuito não terá uma queda de tensão. Como resultado, você não receberá sinais.

Amp Op-Amp de Impedância de Saída

O amplificador operacional de impedância de saída é semelhante à impedância de entrada. Mas se refere a quanto a tensão aparente da fonte muda quando ela precisa fornecer mais corrente. Por exemplo, você pode identificar a impedância da fonte atual em funcionamento quando uma bateria que não está sob carga tem uma tensão mais alta do que uma bateria sob carga.

Amplificador diferencial de amplificador operacional

Fonte:Wikimedia Commons

Assim, por exemplo, seu amplificador operacional tem um sinal de saída de 6V e você usa um circuito aberto para medir a tensão da diferença de potencial. Como seu circuito está aberto, sua corrente será 0A. A tensão, por outro lado, será de 6V. Neste ponto, você pode conectar sua saída a um resistor de feedback. E você pode fazer isso de uma maneira que a corrente de saída do circuito de feedback do amplificador operacional seja de 60mA.

Além disso, você pode medir a tensão no resistor e obter cerca de 5,99V.

Com isso, você pode obter a impedância de saída do amplificador operacional:

-6V/0mA – 5,99V/60mA =0,2 Ohms.

Por que a unidade do resultado mudou? Primeiro, a baixa impedância da fonte indica que o amplificador operacional pode absorver muita corrente sem uma mudança significativa de tensão. Além disso, a partir do resultado, você notará que a impedância de entrada do amplificador operacional se assemelha à impedância de carga do que está mostrando o sinal da faixa de saída do amplificador operacional.

Além disso, a impedância de saída do amplificador operacional e o potencial de saída se assemelham à impedância da fonte da coisa que está recebendo o sinal do amplificador operacional. Portanto, é muito carregado quando uma fonte direciona a carga com uma impedância de carga e corrente de alimentação moderadamente baixas. Além disso, o sinal de tensão precisará de uma corrente alta e ganho maior.

Dito isto, mesmo que a impedância da sua fonte seja baixa, a fonte será capaz de fornecer corrente, excluindo a queda de tensão. Portanto, se você deseja reduzir a queda de tensão, certifique-se de que a impedância da carga seja maior que a impedância da fonte.

Portanto, uma alta impedância de carga se traduz em menos corrente e potência quando alta impedância de carga.

Impedância ideal do amplificador operacional

Uma das características de uma impedância de amp-op ideal é que ela tem uma impedância de entrada infinita e ganho infinito. Além disso, significa que o fluxo de corrente nos terminais de entrada é zero. E isso acontece porque não há corrente entrando ou saindo dos terminais de entrada (não inversor e inversor). Portanto, haverá maior ganho unitário.

Além disso, o amplificador operacional ideal tem uma impedância de saída de zero. Então, isso significa que a corrente de saída é independente da tensão de saída. Portanto, o Op-Amp ideal não precisa de uma impedância de saída para direcionar a carga para fornecer tensão através dele.

Em suma, você pode dizer que a impedância de saída é zero ou baixa. Em contraste, a impedância de entrada é infinita ou tem uma alta impedância de entrada.

Como calcular a impedância de entrada e a impedância de saída?

Como a impedância mostra a relação entre tensão e corrente, podemos representá-la como a razão de ΔI para ΔV. ΔI representa variação de corrente, enquanto ΔV representa variação de tensão.

Além disso, você pode medir a diferença na corrente de polarização de entrada em relação à diferença na faixa de tensão de modo comum de entrada.

Portanto, ajudaria se você tivesse parâmetros como impedância de saída, equação de ganho de malha aberta e impedância de fonte. Com isso, você pode usar o princípio do divisor de tensão para obter as tensões de saída e entrada.

(Zin/(Rs + Zin)) Vin =Vfonte—(1)

Onde:

• Rs—impedância da fonte
• Zin—impedância de entrada
• Vin—tensão de referência do amplificador
• Vsource—tensão de entrada

Com isso, você também pode calcular a tensão de carga de saída com a fórmula abaixo:

Vout. (Recarregar/(Recarregar + Zout) =Vlad—(2)

Onde:

• Rload—resistência à carga
• Zout—impedância de saída do amplificador
• Vload—tensão na carga
• Vout—saída do amplificador

Além disso, você pode substituir Vout por tempos de ganho de tensão de entrada.

É possível medir a impedância de saída? Claro que você pode. Mas você tem que medi-lo como um circuito equivalente de Thévenin:

• Vo/Is =Zout—(3)
• Onde:
• I—corrente de saída, quando a saída é curta
• Vo—tensão de saída, quando a saída está em circuito aberto

É vital notar que a fórmula acima é da relação linear entre a corrente e a tensão de saída.

Amplificador de tensão de amplificador operacional

Fonte:Wikimedia

Por que a impedância de entrada do Op Amp é infinita

Normalmente, a impedância mostra um circuito que se opõe ao fluxo de corrente (direta ou alternada). Então, temos dois terminais de entrada da impedância em um amplificador operacional ideal que é infinito. E é infinito porque a corrente não entra no amplificador operacional dos terminais de entrada.

Portanto, permite que a entrada visualize e responda à tensão. Mas a tensão não direcionaria nenhuma corrente para o amplificador operacional.

Em outras palavras, o amplificador operacional não afetaria a tensão de entrada. Mas, na prática, você notará um minuto de fuga de corrente nos circuitos de entrada do amplificador operacional (geralmente menos de alguns miliamperes).

Por que a impedância de saída do amplificador operacional é baixa

A impedância de saída do amplificador operacional é baixa porque a tensão que a saída fornece é constante. E permanece constante mesmo que a saída se conecte a um circuito que aumente a quantidade de carga.

Mas, na prática, você verá que os amplificadores operacionais geralmente têm alguns ohms na impedância de saída. Portanto, a tensão real do terminal de saída será diferente com base na carga que você vincula à saída.

Encerrando

É típico que a impedância de entrada de um Op-Amp seja alta. Afinal, o amplificador operacional é um dispositivo de ganho de tensão. Além disso, uma alta impedância permite que a tensão caia na entrada. Além disso, ajuda a manter um baixo consumo de corrente e evitar o efeito de carregamento.

O que você pensa sobre o tema? Precisa de ajuda com os cálculos? Ou tem dúvidas ou sugestões? Por favor, sinta-se à vontade para nos contatar.