揭秘阻抗的魔力:如何用它释放电子信号的全部潜力
21ic 2024-02-21

输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样,它反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路,输入阻抗越大,则对电压源的负载就越轻,因而就越容易驱动,也不会对信号源有影响;而对于电流驱动型的电路,输入阻抗越小,则对电流源的负载就越轻。因此,我们可以这样认为:如果是用电压源来驱动的,则输入阻抗越大越好;如果是用电流源来驱动的,则阻抗越小越好(注:只适合于低频电路,在高频电路中,还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功率时,也要考虑阻抗匹配问题。)

下图黄色圈这里说明了输入阻抗不足而引起的输出误差,实际应为1V,但仿真结果只有919.68mV,这在高精度应用中会产生不好的影响。

所谓的输入电阻就是从放大电路的输入端看进去的等效电阻,但是不包括信号源的内阻。这里我们假设信号源的内阻不变,当放大电路与信号源相接时,放大电路就成为信号源的负载了,它必从信号源索取电流,电流的大小表明放大电路对信号源的影响程度。如果运放的输入阻抗越大,就表明放大电路从信号源索取的电流越小,信号源的内阻不变,电流越小,即信号源内阻上的电压就越小,信号电压损失越小。而放大电路得到的输入电压越接近信号源电压,因为输入阻抗越大,信号源的信号基本上能全部落到放大器上,不至于被信号源的内阻消耗掉。

在电路中,电压跟随器一般做缓冲级隔离级。因为,电压放大器的输入阻抗一般比较高,通常在几千欧到几十千欧,如果后级的输出阻抗比较小,那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候,就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是,提高了输入阻抗,这样,输入电容的容量可以大幅度减小,为应用高品质的电容提供了前提保证。当信号从放大器输出的时候,在输出端会有一个负载(广义的啊,别狭义的理解),这时他需要一定的电流提供能力,你的输出阻抗如果高,输出电流流经输出电阻,再经过负载,势必有一部分能量是消耗在了输出电阻上了;

因此,理想状态的电压/电压运算放大器都是:Ri=无穷大、Ro=0、开环增益=无穷大。

下图是我加了电压跟随器做缓冲级隔离级,提高输入阻抗,达到实际要求。

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