同相比例放大器和反相比例放大器輸入阻抗的計(jì)算方法

今天在群里有群友問(wèn)起運(yùn)算放大器的輸入阻抗怎么計(jì)算，便結(jié)合仿真與各位同好一起分享一下我對(duì)運(yùn)算放大器輸入阻抗的理解。如有錯(cuò)誤還請(qǐng)指出。

說(shuō)起放大器，那么同相比例放大器和反相比例放大器是我們?nèi)粘９ぷ髦凶顬槭煜げ贿^(guò)，且基本是我們用的最多的。那么同相比例放大器和反向比例放大器各有什么優(yōu)缺點(diǎn)?下圖截自來(lái)自網(wǎng)絡(luò)上的一則回答，其中就提到了最為關(guān)鍵的一點(diǎn)，那么就是輸入阻抗。同相比例放大器的輸入阻抗大，反向比例放大器的輸入阻抗小。

那么首先仿真一個(gè)同相比例放大器，他的輸入阻抗幾乎等同于運(yùn)算放大器的輸入阻抗，趨向于無(wú)窮大，看仿真也可以看出，輸入電流無(wú)窮小：

那么如果此時(shí)在上圖同相比例放大的基礎(chǔ)上做一個(gè)小變形，在運(yùn)算放大器的同相輸入端再加一個(gè)分壓電阻，那么會(huì)怎么樣呢?輸入阻抗竟然變小了。此時(shí)Ri=R1+R2，且此時(shí)輸入阻抗不隨反相端的輸入電壓(例如偏置電壓)，和放大器的增益(反饋網(wǎng)絡(luò))影響。

所以說(shuō)，由于這個(gè)分壓電阻的存在，導(dǎo)致信號(hào)的輸入端到地之間產(chǎn)生了電流，從而導(dǎo)致輸入阻抗降低。那么接著看一下反相比例放大器，反相放大器的輸入電阻相比之下就很小了。下圖的反相比例放大器的輸入阻抗等于R4，且與R3無(wú)關(guān)，與運(yùn)算放大器的增益無(wú)關(guān)。

那么如果此時(shí)在同相輸入端增加一個(gè)輸入電壓會(huì)怎么樣呢?在增加輸入電壓后，可以看到輸入阻抗發(fā)生了變化，也就是說(shuō)，反相比例放大器的輸入阻抗不僅僅與R4這個(gè)電阻有關(guān)，而且他與同相端的輸入電壓(或者是基準(zhǔn))也是相關(guān)的。

所以，對(duì)于差分比例放大器而言，同相輸入端的輸入阻抗RiB和反相輸入端的輸入阻抗RiA都很小，他們分別為：

我們都知道，輸出阻抗越小越好，輸入阻抗越大越好，這也就是為什么在某些時(shí)候(例如一些電橋，應(yīng)力測(cè)量之類對(duì)輸入阻抗有要求的應(yīng)用場(chǎng)合)需要使用儀表放大器的原因(儀表放大器具有很高的輸入阻抗，且高增益等優(yōu)點(diǎn))。

儀表放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可以看做一個(gè)差分放大器(上文仿真可清晰看出，輸入阻抗和外圍電阻相關(guān)，不是很大)和兩個(gè)電壓跟隨器的結(jié)合體(電壓跟隨器也可以看做一個(gè)1:1的同相比例放大器，且輸入阻抗幾乎等同運(yùn)算放大器的輸入阻抗，很大)，便彌補(bǔ)了普通的差分放大器的輸入阻抗小的缺點(diǎn)。