Eingangsimpedanz der invertierenden Verstärkerklärung

Nehmen Sie einen invertierenden Standardverstärker: Ich bin mir nicht sicher, wie hoch die Eingangsimpedanz ist. Zuerst dachte ich, es wäre der äquivalente Widerstand vom invertierenden Eingang zum Boden, der Rin || sein würde Rf, weil es auf der anderen Seite von Vin und Vout sowie im Ausgang des Operationsverstärkers einen Boden gibt. Die meisten Quellen im Internet scheinen jedoch zu behaupten, dass die Eingangsimpedanz Vi / Ii ist, was sie zu Rin macht. Dies scheint die Tatsache zu ignorieren, dass das Rückkopplungskabel mit anderen Erdungen verbunden ist. Dann gibt es Antworten wie diese , die erwähnen, dass die Eingangsimpedanz unendlich ist. Ich hoffe, eine klare Definition der Eingangsimpedanz und einen [kurzen] allgemeinen Ansatz zur Berechnung in einer komplizierteren Schaltung zu finden. Vielen Dank!

Ich habe Unmengen von Seiten wie diese und andere Antworten gelesen , aber für Anfänger war es schwierig, eine klare Antwort zu finden.

Wenn wir über den Eingangswiderstand einer Schaltung sprechen, beschreiben wir, wie er sich auf die andere Schaltung auswirkt, die das Eingangssignal liefert.

$\dfrac{\mathrm{d}v_i}{\mathrm{d}i_i}$

Was ist der Eingangswiderstand dieser Schaltung?

$\mathrm{R_{in}}\times{}i_{i}$

Dann gibt es Antworten wie diese, die erwähnen, dass die Eingangsimpedanz unendlich ist.

In dieser Antwort ging es um den Eingangswiderstand des Operationsverstärkers, der als ideal angenommen wurde, nicht um den Eingangswiderstand der gesamten Schaltung.

Die Antwort des Photons ist absolut richtig: Idealer Operationsverstärker usw. Die Eingangsimpedanz ist Rin.

In einer allgemeineren Schaltung, selbst einer mit nichtlinearen Komponenten wie Transistoren, ist die Eingangsimpedanz eine frequenzabhängige Kleinsignalgröße (linearisiert). Dies ist wichtig, da es den Konstrukteur über Belastungseffekte zwischen der Ausgangsimpedanz der vorherigen Stufe und der Eingangsimpedanz der nächsten Stufe informieren kann. Der allgemeine Ansatz zur Berechnung der Eingangsimpedanz (oder Ausgangsimpedanz) besteht darin, einen kleinen Strom in den Eingangsknoten (di) einzuspeisen und die resultierende Spannungsänderung des Eingangsknotens (dv) zu untersuchen. Oder legen Sie gleichwertig eine kleine Spannung (dv) an und betrachten Sie den resultierenden Strom (di) von Ihrer Testspannungsquelle. Berechnen Sie dann (dv / di). Um ganz klar zu machen, dass dies der Fall ist, werfen Sie einen Blick auf meine Antwort auf die Berechnung der EingangsimpedanzHier habe ich gezeigt, wie man mit einem Schaltungssimulationsprogramm die Eingangsimpedanz berechnet und grafisch darstellt, indem ich buchstäblich eine Testspannungsquelle am Eingang hinzufüge und einen benutzerdefinierten Ausdruck zeichne. Wenn Sie die Spannungsquelle V1 (oder in Ihrem Fall Vin) wörtlich als Spannungsquelle sehen, wird hoffentlich klar, wie Sie die Berechnungen dafür von Hand erstellen müssen!

Die Definition von Ri ist Vi / Ii. Rf ist zwischen dem Ausgangsknoten und der virtuellen Masse verbunden und ist im Grunde eine Schaltung für sich. Es ist nicht an der Eingabe beteiligt. Was Sie gesagt haben, ist richtig; Ri ist der äquivalente Widerstand des Eingangs, aber das ist gleich Rin, nicht Rin || Rf.

Für „andere Gründe“ gibt es nur einen Grund. Masse bedeutet nur V = 0. Sie können "realen" Boden und "virtuellen" Boden bei der Schaltungsanalyse als ein und dasselbe behandeln.

Ich möchte eine Intuition darüber hinzufügen, was der Eingangswiderstand tatsächlich ist und warum er wichtig ist. Der Eingangswiderstand Ri ist der äquivalente Widerstand zwischen vi und Masse. Mit anderen Worten, wenn Sie vi an den Verstärker oder vi an Ri anlegen, das mit Masse verbunden ist, fließt in beiden Fällen der gleiche Strom durch vi. Daher ist Ri = vi / ii

Was den Grund betrifft, warum echte Signalquellen nicht nur vi, sondern auch einen Signalwiderstand Rs aufweisen. Sobald Sie die Signalquelle an den invertierenden Verstärker angeschlossen haben, ist die Eingangsspannung vi die Knotenspannung zwischen Rs und Rin. Wenn Sie sich ein Ersatzschaltbild ansehen, ist der Eingangswiderstand im Allgemeinen der gesamte Ersatzwiderstand zwischen vi und Masse. Wenn Sie sich also die Spannungsteilerregel ansehen, gilt Vi = Vs • Ri / (Ri + Rs). Je höher der Eingangswiderstand, desto mehr Signal erhalten Sie am Eingang.

Denken Sie daran, Ri = vi / ii, NICHT Vs / ii. Im zweiten Fall würde Ri vom Signalquellenwiderstand abhängen, was nicht der Fall ist.