Impedancia de entrada del amplificador operacional:qué es y cómo calcularla

En primer lugar, seamos claros, Op-Amp significa amplificador operacional. Y el dispositivo es un amplificador de voltaje electrónico de alta ganancia (acoplado a CC). Además, tiene una salida de un solo extremo y una resistencia de entrada distintiva. Además, es el componente básico del circuito electrónico analógico. Además, la impedancia le muestra la correlación entre el voltaje y la corriente de entrada. Dicho esto, cuando habla de la impedancia de entrada de Op-Amp, es vital tener claro si es el circuito o el chip básico que elige.

Entonces, ¿cuál es la diferencia? El primero habla sobre el circuito del amplificador operacional en sí, mientras que el segundo se enfoca en el circuito del chip.

¿Quieres saber más? No se preocupe, obtendrá un desglose de por qué la impedancia de salida de Op-Amp es baja, cómo calcularla y más.

¿Cuál es la impedancia de entrada típica de un amplificador operacional de circuito integrado?

Amplificador operacional de impedancia de entrada

Sin duda, puede cambiar la impedancia del voltaje de entrada diferencial cuando coloca un circuito alrededor del amplificador operacional. Además, la forma en que aplica la retroalimentación y los componentes electrónicos externos puede afectar la fuente de señal y la impedancia de entrada del circuito total.

Dicho esto, tenemos dos impedancias de entrada:modo común (Z_cm+ &Z_cm- ) y diferencial (Ziff). El primero se refiere a una impedancia que proviene de las etapas de entrada a tierra. Al mismo tiempo, este último trata sobre la impedancia entre dos entradas.

Además, las impedancias suelen ser altas y resistivas (10 ⁵ – 10 ¹² ohmios). En otras palabras, es un dispositivo de entrada de alta impedancia. Y tiene una capacitancia de derivación que puede ser tan alta como 20 a 25 pF.

Por lo tanto, puede reducir la impedancia de entrada inversora y no inversora en la mayoría de los circuitos de amplificadores operacionales a un valor bajo. Y puede hacer esto mediante retroalimentación negativa, considerando que (impedancia de entrada diferencial y de modo común) es más importante. Además, los terminales de entrada inversora y no inversora también son cruciales.

Además, la impedancia de entrada del circuito del amplificador operacional suele ser alta. Y es porque los amplificadores operacionales funcionan como un divisor de voltaje.

Por lo tanto, cuanto mayor sea la impedancia, más caerá el voltaje en las entradas del amplificador operacional. Pero, si la impedancia de entrada es baja, su circuito no tendrá una caída de voltaje. Como resultado, no recibirá señales.

Amplificador operacional de impedancia de salida

El amplificador operacional de impedancia de salida es similar a la impedancia de entrada. Pero se refiere a cuánto cambia el voltaje aparente de la fuente cuando necesita suministrar más corriente. Por ejemplo, puede detectar la impedancia de la fuente de corriente en el trabajo cuando una batería que no está cargada tiene un voltaje más alto que una batería cargada.

Amplificador diferencial de amplificador operacional

Fuente:Wikimedia Commons

Entonces, por ejemplo, su amplificador operacional tiene una señal de salida de 6 V y usa un circuito abierto para medir la diferencia de voltaje potencial. Como su circuito está abierto, su corriente será 0A. El voltaje, por otro lado, será de 6V. En este punto, puede conectar su salida a una resistencia de retroalimentación. Y puede hacerlo de manera que la corriente de salida del circuito de retroalimentación del amplificador operacional sea de 60 mA.

Además, puede medir el voltaje a través de la resistencia y obtener aproximadamente 5,99 V.

Con esto, puede obtener la impedancia de salida del amplificador operacional:

-6V/0mA – 5,99V/60mA =0,2 ohmios.

¿Por qué cambió la unidad del resultado? Primero, la baja impedancia de la fuente indica que el amplificador operacional puede absorber mucha corriente sin un cambio de voltaje significativo. Además, a partir del resultado, notará que la impedancia de entrada del amplificador operacional se asemeja a la impedancia de carga de lo que muestra la señal de rango de salida del amplificador operacional.

Además, la impedancia de salida del amplificador operacional y el potencial de salida se asemeja a la impedancia de la fuente de lo que recibe la señal del amplificador operacional. Por lo tanto, está muy cargado cuando una fuente dirige la carga con una impedancia de carga y corriente de suministro moderadamente bajas. Además, la señal de voltaje necesitará una corriente alta y una mayor ganancia.

Dicho esto, incluso si la impedancia de su fuente es baja, la fuente podrá entregar corriente, excluyendo la caída de voltaje. Por lo tanto, si desea reducir la caída del voltaje, asegúrese de que la impedancia de la carga sea mayor que la impedancia de la fuente.

Por lo tanto, una impedancia de carga alta se traduce en menos corriente y potencia cuando la impedancia de carga es alta.

Impedancia de amplificador operacional ideal

Una de las características de una impedancia de amplificador operacional ideal es que tiene una impedancia de entrada infinita y una ganancia infinita. Además, significa que el flujo de corriente en los cables de entrada es cero. Y esto sucede porque no entra ni sale corriente de los terminales de entrada (no inversora e inversora). Por lo tanto, habrá mayor ganancia unitaria.

Además, el amplificador operacional ideal tiene una impedancia de salida de cero. Entonces, significa que la corriente de salida es independiente del voltaje de salida. Por lo tanto, el amplificador operacional ideal no necesita una impedancia de salida para dirigir la carga para entregar voltaje a través de ella.

En resumen, puede decir que la impedancia de salida es cero o baja. Por el contrario, la impedancia de entrada es infinita o tiene una impedancia de entrada alta.

¿Cómo se calcula la impedancia de entrada y la impedancia de salida?

Dado que la impedancia muestra la relación entre el voltaje y la corriente, podemos representarla como la relación entre ΔI y ΔV. ΔI representa la variación de corriente, mientras que ΔV representa la variación de voltaje.

Además, puede medir la diferencia en la corriente de polarización de entrada frente a la diferencia en el rango de voltaje de modo común de entrada.

Por lo tanto, ayudaría si tuviera parámetros como la impedancia de salida, la ecuación de ganancia de bucle abierto y la impedancia de la fuente. Con esto, puede usar el principio del divisor de voltaje para obtener los voltajes de salida y entrada.

(Zin/(Rs + Zin)) Vin =Vfuente—(1)

Dónde:

• Rs:impedancia de fuente
• Zin:impedancia de entrada
• Vin:voltaje de referencia del amplificador
• Vfuente—voltaje de entrada

Con esto, también puede calcular el voltaje de carga de salida con la siguiente fórmula:

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

Dónde:

• Rcarga—resistencia a la carga
• Zout:impedancia de salida del amplificador
• Vload—voltaje a través de la carga
• Vout:salida del amplificador

Además, puede sustituir Vout con tiempos de ganancia de voltaje de entrada.

¿Es posible medir la impedancia de salida? Por supuesto que puede. Pero tienes que medirlo como un circuito equivalente de Thevenin:

• Vo/Is =Zout—(3)
• Dónde:
• I:corriente de salida, cuando la salida es corta
• Vo:voltaje de salida, cuando la salida está en circuito abierto

Es vital tener en cuenta que la fórmula anterior es de la relación lineal entre la corriente y el voltaje de salida.

Amplificador de voltaje Op-Amp

Fuente:Wikimedia

Por qué la impedancia de entrada del amplificador operacional es infinita

Normalmente, la impedancia muestra un circuito que se opone al flujo de corriente (directa o alterna). Entonces, tenemos dos terminales de entrada de la impedancia en un amplificador operacional ideal que es infinito. Y es infinito porque la corriente no entra en el amplificador operacional desde los terminales de entrada.

Por lo tanto, permite que la entrada vea y responda al voltaje. Pero el voltaje no dirigiría ninguna corriente al amplificador operacional.

En otras palabras, el amplificador operacional no afectaría el voltaje de entrada. Pero en la práctica, notará una pequeña fuga de corriente en los circuitos de entrada del amplificador operacional (generalmente menos de unos pocos miliamperios).

Por qué la impedancia de salida del amplificador operacional es baja

La impedancia de salida del amplificador operacional es baja porque el voltaje que entrega la salida es constante. Y permanece constante incluso si la salida se conecta a un circuito que aumenta la cantidad de carga.

Pero en la práctica, verá que los amplificadores operacionales suelen tener unos pocos ohmios en la impedancia de salida. Por lo tanto, el voltaje real del terminal de salida diferirá según la carga que conecte a la salida.

Conclusión

Es típico que la impedancia de entrada de un amplificador operacional sea alta. Después de todo, el amplificador operacional es un dispositivo de ganancia de voltaje. Además, una alta impedancia permite que el voltaje caiga en la entrada. Además, ayuda a mantener un consumo de corriente bajo y evitar el efecto de carga.

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