Усилитель OP, входной импеданс, выходной импеданс, коэффициент усиления | Видео 2/2

Продемонстрируйте, что два входа реального ОП-усилителя, неинвертирующий V+ и инвертирующий V- , практически находятся под одним и тем же потенциалом, т.е. V+ # V- , и что для идеального ОП-усилителя они находятся под одним и тем же потенциалом V+ = V- . Коэффициент усиления (A) идеального усилителя считается очень большим или в идеале/теоретически бесконечным. Для этого, учитывая, что выходное напряжение Vout усилителя ОП связано с потенциалами входов V+ и V- соотношением Vout = A.[ (V+) - (V-) ], где [ (V+) - (V-) ] представляет собой входное напряжение Vin, т.е. Vin = [ (V+) - (V-) ], два резистора R1, R2 любой величины используются для создания делителя напряжения, разность потенциалов которого на R2 представляет собой напряжение обратной связи, называемое Vreac. Таким образом, оно находится на инвертирующем входе V- усилителя OP. Сформированный таким образом делитель напряжения создает потенциал Vreac = V- , поскольку Vreac идентичен потенциалу на входе V- . Используя закон сетки, получаем : Vs - Vin - Vréac = 0 Vs = Vin + Vréac { уравнение 1 } Формула делителя напряжения, примененная к комбинации двух последовательно соединенных резисторов R1 и R2, дает : Vréac = [ R2/(R2+R1) ].Vout Чтобы упростить рассуждения, положим B = R2/(R2+R1) , что приводит к : Vreac = B.Vout. Замена Vreac = B.Vout в {уравнение 1 } выше дает : Vs = Vin + B.Vout Vin = Vs - B.Vout { уравнение 2 } Теперь коэффициент усиления (A) - это характеристика усилителя OP, константа, она представляет собой отношение двух напряжений: A= усиленное входное напряжение / входное напряжение где усиленное входное напряжение = выходное напряжение = Vout а входное напряжение = Vin = [ (V+) - (V-) ] . A = Vout / Vin , или, как указано выше, Vout = A.[ (V+) - (V-) ] . Другими словами, входное напряжение усиливается на коэффициент (A), чтобы превратиться в выходное напряжение Vout, или можно сказать, что входное напряжение умножается на коэффициент (A), чтобы превратиться в Vout. Поэтому Vin.A= Vout . Замена Vout = A.Vin в {уравнении 2} дает : Vin = Vs - B.(A.Vin) = Vs - A.B.Vin Vin + A.B.Vin = Vs Vin.(1 + A.B) = Vs Vin = Vs / (1 + A.B) Таким образом, когда коэффициент усиления AOP (A) очень велик, или когда (A) в идеале стремится к бесконечности, мы имеем : Vin = Vs / (1 + бесконечность.B) = Vs / (1 + бесконечность) = Vs / бесконечность = 0. Vin =0. Теперь Vin = V+ - V- , поэтому Vin =0 эквивалентно 0 = V+ - V- , т.е. V+ = V- . Это означает, что когда (A) очень велик, или, в идеале, A=бесконечен, мы имеем V+ = V- . Коэффициент усиления (А) ОП-усилителя всегда очень велик, поэтому можно считать, что V+ = V- , т. е. потенциалы на входах ОП-усилителя равны, одинаковы. Выводы: Анализируя схему ОП-усилителя, мы всегда исходим из четырех предположений идеального ОП-усилителя, а именно: 1) коэффициент усиления бесконечен, A = + бесконечность. 2) и, следовательно, потенциалы на его входах равны, V+ = V- . 3) входной импеданс бесконечен, Zinput = + бесконечность. 4) выходной импеданс равен нулю, Zout = 0.