オペアンプの入力インピーダンス:概要と計算方法

まず、明確にしましょう、オペアンプはオペアンプを意味します。また、このデバイスは高ゲインの電子電圧増幅器 (DC 結合) です。さらに、シングルエンド出力と特徴的な入力抵抗を備えています。また、アナログ電子回路の基本的な構成要素でもあります。さらに、インピーダンスは電圧と入力電流の相関関係を示します。そうは言っても、オペアンプの入力インピーダンスについて話しているときは、それが回路なのか基本的なチップなのかを明確にすることが重要です.

それで、違いは何ですか？前者はオペアンプ回路そのものについて、後者はチップ内の回路に焦点を当てています。

もっと知りたい？心配はいりません。オペアンプの出力インピーダンスが低い理由、計算方法などの内訳が得られます。

集積回路オペアンプの標準的な入力インピーダンスは?

入力インピーダンス オペアンプ

オペアンプの周りに回路を配置すると、差動入力電圧インピーダンスを変更できることは間違いありません。また、フィードバックと外部電子部品を適用する方法は、回路全体の入力インピーダンスと信号源に影響を与える可能性があります。

つまり、2 つの入力インピーダンスがあります:コモンモード (Z_cm+ &Z_cm- ) と微分 (Ziff)。前者は、入力段からグランドまでのインピーダンスを指します。同時に、後者は 2 つの入力間のインピーダンスに関するものです。

さらに、インピーダンスは通常高く、抵抗性があります (10 ⁵ – 10 ¹² オーム)。つまり、ハイインピーダンス入力デバイスです。また、20 ～ 25 pF のシャント容量もあります。

したがって、ほとんどのオペアンプ回路の反転および非反転入力インピーダンスを低い値に下げることができます。そして、負のフィードバックによってこれを行うことができます—（差動およびコモンモード入力インピーダンス）がより重要であることを考慮してください.さらに、反転および非反転入力端子も同様に重要です。

また、オペアンプ回路の入力インピーダンスは通常高いです。それは、オペアンプが分圧器のように機能するためです。

したがって、インピーダンスが高いほど、オペアンプ入力での電圧降下が大きくなります。ただし、入力インピーダンスが低い場合、回路に電圧降下はありません。その結果、シグナルを受信できなくなります。

出力インピーダンス オペアンプ

出力インピーダンスのオペアンプは、入力インピーダンスに似ています。ただし、より多くの電流を供給する必要がある場合に、ソースの見かけの電圧がどれだけ変化するかを指します。たとえば、負荷がかかっていないバッテリーの電圧が、負荷がかかっているバッテリーよりも高い場合、動作中の電流源インピーダンスを見つけることができます。

オペアンプ差動アンプ

出典:ウィキメディア コモンズ

たとえば、オペアンプの出力信号は 6V で、開回路を使用して電位差電圧を測定します。回路が開いているので、電流は 0A になります。一方、電圧は6Vになります。この時点で、出力を帰還抵抗に接続できます。そして、オペアンプのフィードバック回路の出力電流が 60mA になるようにすることができます。

また、抵抗器の両端の電圧を測定して、約 5.99V を得ることができます。

これにより、オペアンプの出力インピーダンスを取得できます:

-6V/0mA – 5.99V/60mA =0.2 オーム。

結果の単位が変わったのはなぜですか?まず、ソースインピーダンスが低いということは、オペアンプが大幅な電圧変化なしに大量の電流をシンクできることを示しています。また、結果から、オペアンプの入力インピーダンスは、オペアンプの出力範囲信号を示す負荷インピーダンスに似ていることがわかります。

さらに、オペアンプの出力インピーダンスと出力電位は、オペアンプの信号を受け取っているもののソースインピーダンスに似ています.そのため、ソースが適度に低い負荷インピーダンスと供給電流で負荷を指示すると、負荷が大きくなります。また、電圧信号には大電流と大きなゲインが必要になります。

つまり、電源インピーダンスが低くても、電圧低下を除いて、電源は電流を供給することができます。したがって、電圧低下を減らしたい場合は、負荷インピーダンスがソース インピーダンスよりも大きいことを確認してください。

したがって、負荷インピーダンスが高いと、負荷インピーダンスが高いときに電流と電力が少なくなります。

理想的なオペアンプ インピーダンス

理想的なオペアンプ インピーダンスの特徴の 1 つは、無限の入力インピーダンスと無限のゲインを持つことです。また、入力リードに流れる電流がゼロであることを意味します。これは、入力端子 (非反転および反転) に出入りする電流がないために発生します。したがって、ユニティ ゲインが高くなります。

さらに、理想的なオペアンプの出力インピーダンスはゼロです。つまり、出力電流は出力電圧に依存しないということです。したがって、理想的なオペアンプは、負荷に直接電圧を供給する出力インピーダンスを必要としません。

つまり、出力インピーダンスがゼロまたは低いと言えます。対照的に、入力インピーダンスは無限大または高入力インピーダンスです。

入力インピーダンスと出力インピーダンスはどのように計算しますか?

インピーダンスは電圧と電流の関係を表すので、ΔIとΔVの比で表すことができます。 ΔI は電流変動を表し、ΔV は電圧変動を表します。

また、入力同相電圧範囲の違いに対する入力バイアス電流の違いを測定することもできます。

したがって、出力インピーダンス、開ループ ゲイン方程式、ソース インピーダンスなどのパラメータがあれば役立ちます。これにより、分圧器の原理を使用して出力電圧と入力電圧を得ることができます。

(Zin/(Rs + Zin)) Vin =Vsource—(1)

場所:

• Rs—ソース インピーダンス
• Zin—入力インピーダンス
• Vin—アンプの基準電圧
• Vsource — 入力電圧

これにより、以下の式で出力負荷電圧を計算することもできます:

バウト。 (リロード/(リロード + ゾウト) =ヴラド—(2)

場所:

• Rload—負荷抵抗
• Zout—アンプの出力インピーダンス
• Vload—負荷の両端の電圧
• Vout—アンプの出力

また、Vout を入力電圧ゲイン時間で置き換えることもできます。

出力インピーダンスは測定できますか？もちろん、できます。ただし、テブナン等価回路として測定する必要があります:

• Vo/Is =Zout—(3)
• 場所:
• I—出力ショート時の出力電流
• Vo—出力が開回路の場合の出力電圧

上記の式は、電流と出力電圧の間の線形関係からのものであることに注意することが重要です。

オペアンプ電圧アンプ

出典:ウィキメディア

オペアンプの入力インピーダンスが無限大である理由

通常、インピーダンスは、電流の流れに逆らう回路 (直流または交流) を示します。したがって、無限の理想的なオペアンプには、インピーダンスの2つの入力端子があります。また、入力端子からオペアンプに電流が流れないため無限大です。

したがって、入力が電圧を表示して応答することができます。しかし、電圧によってオペアンプに電流が流れることはありません。

つまり、オペアンプは入力電圧に影響を与えません。しかし、実際には、オペアンプの入力回路にわずかな電流の漏れがあることに気付くでしょう (通常、数ミリアンペア未満)。

オペアンプの出力インピーダンスが低い理由

出力が供給する電圧が一定であるため、オペアンプの出力インピーダンスは低くなります。また、出力が負荷の量を増やす回路に接続されても、一定のままです。

しかし実際には、オペアンプの出力インピーダンスは通常数オームであることがわかります。したがって、出力端子の実際の電圧は、出力にリンクする負荷によって異なります。

まとめ

オペアンプの入力インピーダンスが高いのは一般的です。結局のところ、オペアンプは電圧利得デバイスです。さらに、インピーダンスが高いため、入力の両端で電圧が低下します。また、低消費電流を維持し、負荷効果を回避するのにも役立ちます.

このトピックについてどう思いますか。計算の助けが必要ですか?または、質問や提案がありますか?お気軽にお問い合わせください。