Impedância de entrada da inversão do esclarecimento do amplificador

Pegue um amplificador inversor padrão: não sei ao certo qual é a impedância de entrada. No começo, pensei que fosse a resistência equivalente da entrada inversora ao solo, que seria Rin || Rf, porque existe um terreno do outro lado de Vin e Vout, bem como dentro da saída do opamp. No entanto, a maioria das fontes na Internet parece alegar que a impedância de entrada é Vi / Ii, tornando-a Rin. Isso parece ignorar o fato de que o fio de realimentação se conecta a outros motivos. Depois, há respostas como essa que mencionam que a impedância de entrada é infinita. Espero descobrir uma definição clara do que a impedância de entrada representa e uma [breve] abordagem geral para calculá-la em um circuito mais complicado. Obrigado!

Eu li toneladas de páginas como essa e outras respostas, mas no nível iniciante era difícil extrair uma resposta clara.

Quando falamos sobre a resistência de entrada de um circuito, estamos descrevendo como isso afeta o outro circuito que está fornecendo o sinal de entrada.

Especificamente, queremos saber, para alterar a corrente de entrada em i amps, quanto precisamos alterar a tensão de entrada? É por isso que a resistência de entrada é, por definição, .$\dfrac{\mathrm{d}v_i}{\mathrm{d}i_i}$

Então, qual é a resistência de entrada deste circuito?

O ponto principal é que nessa configuração, desde que evitemos saturar a saída do amplificador operacional, a entrada inversora do amplificador operacional é um terreno virtual . O feedback no circuito opera para manter esse nó em 0 V. Portanto, seja qual for a corrente de entrada desejada, pela Lei de Ohm, a tensão de entrada necessária é . Portanto, a resistência de entrada é R _in .$\mathrm{R_{in}}\times{}i_{i}$

Depois, há respostas como essa que mencionam que a impedância de entrada é infinita.

Essa resposta estava falando sobre a resistência de entrada do amplificador operacional, que se supunha ser ideal, não a resistência de entrada de todo o circuito.

A resposta do Photon está absolutamente correta: o amplificador operacional ideal, etc., a impedância de entrada é Rin.

Em um circuito mais geral, mesmo com componentes não lineares, como transistores, a impedância de entrada é uma quantidade dependente de frequência de sinal pequeno (linearizado). É importante porque pode informar ao projetista sobre os efeitos de carregamento entre a impedância de saída do estágio anterior e a impedância de entrada do próximo. A abordagem geral para calcular a impedância de entrada (ou impedância de saída) é injetar uma pequena corrente no nó de entrada (di) e observar a mudança resultante na tensão do nó de entrada (dv). Ou, de forma equivalente, para aplicar uma pequena tensão (dv) e observar a corrente resultante (di) da sua fonte de tensão de teste. Depois calcule (dv / di). Para deixar completamente claro que é isso que está acontecendo, dê uma olhada na minha resposta para Como calcular a impedância de entrada, onde demonstrei como usar um programa de simulação de circuitos para calcular e plotar a impedância de entrada, literalmente adicionando uma fonte de tensão de teste na entrada e plotando uma expressão personalizada. Felizmente, ver a fonte de tensão V1 (ou, no seu caso, Vin) desenhada literalmente como uma fonte de tensão deixará claro como proceder para configurar os cálculos para fazê-lo manualmente!

A definição de Ri é Vi / Ii. Rf é conectado entre o nó de saída e o terra virtual e é basicamente um circuito por si só. Não está envolvido com a entrada. O que você disse está correto; Ri é a resistência equivalente da entrada, mas é igual a Rin, não Rin || Rf.

Quanto a "outros motivos", existe apenas um terreno. Aterramento significa apenas V = 0. Você pode tratar o solo “real” e o solo “virtual” como um e o mesmo quando se trata de análise de circuitos.

Gostaria de acrescentar uma intuição sobre o que realmente é a resistência de entrada e por que ela é importante. Resistência de entrada Ri é a resistência equivalente entre vi e terra. Em outras palavras, se você aplicar vi ao amplificador ou aplicar vi ao Ri conectado ao terra, obterá a mesma corrente que flui através do vi nos dois casos. Daí Ri = vi / ii

Por que é importante, as fontes reais de sinal têm não apenas vi, mas também uma resistência de sinal Rs. Depois de conectar a fonte de sinal ao amplificador inversor, a tensão de entrada vi seria a tensão do nó entre Rs e Rin. Geralmente, se você observar um circuito equivalente, a resistência de entrada é a resistência equivalente total entre vi e terra. Portanto, se você observar a regra do divisor de tensão, Vi = Vs • Ri / (Ri + Rs), o que significa que quanto maior a resistência de entrada, mais sinal você recebe na entrada.

Lembre-se de Ri = vi / ii, NÃO Vs / ii. No segundo caso, Ri dependeria da resistência da fonte de sinal, o que não é o caso.