एक opamp के इनपुट और आउटपुट प्रतिबाधा क्या है?

Question

मैं एक सेशन- amp के इनपुट और आउटपुट प्रतिबाधाओं को कभी नहीं समझ पाया। अगर कोई भी यह बता सकता है कि इन दो शब्दों का ऑप-एम्पी में क्या मतलब है तो मैं इसकी बहुत सराहना करूंगा। धन्यवाद!

http://www.eecs.tufts.edu/~dsculley/tutorial/opamps/opamps5.html

Answer 1

संक्षिप्त उत्तर: इनपुट प्रतिबाधा "उच्च" (आदर्श रूप से अनंत) है। आउटपुट प्रतिबाधा "कम" (आदर्श रूप से शून्य) है। लेकिन इसका क्या मतलब है, और यह क्यों उपयोगी है?

प्रतिबाधा वोल्टेज और करंट के बीच का संबंध है। यह प्रतिरोध (फ्रीक्वेंसी-इंडिपेंडेंट, रेसिस्टर्स) और रिएक्शन (फ्रीक्वेंसी-डिपेंडेंट, इंडिकेटर्स और कैपेसिटर) का संयोजन है। चर्चा को सरल बनाने के लिए, आइए बस यह मान लें कि हमारे सभी अवरोध शुद्ध रूप से प्रतिरोधक हैं, इसलिए प्रतिबाधा = प्रतिरोध।

आप पहले से ही जानते हैं कि प्रतिरोध ओम के नियम द्वारा वोल्टेज और करंट से संबंधित है:

$$E = IR$$

या हो सकता है

$$R = \frac{E}{I}$$

अर्थात्, एक ओम का अर्थ है कि प्रत्येक वोल्ट के लिए, आपको एक एम्पीयर मिलता है। हम जानते हैं कि अगर हम की एक बाधा है , और हम के एक वर्तमान है 1 एक है, तो वोल्टेज होना चाहिए 100 वी ।$100\Omega$$1A$$100V$

"इनपुट" और "आउटपुट" प्रतिबाधा की अवधारणा लगभग एक ही बात है, सिवाय इसके कि हम केवल वोल्टेज और वर्तमान में सापेक्ष परिवर्तन से चिंतित हैं । अर्थात्:

$$R = \frac{\partial E}{\partial I}$$

$1V$$1\mu A$$3V$$2\mu A$

$$\frac{(3V-1V)}{2\mu A-1\mu A} = 2 M\Omega$$

आमतौर पर, op-amps का एक बहुत उच्च इनपुट प्रतिबाधा वांछनीय है, क्योंकि इसका मतलब है कि वोल्टेज बनाने के लिए स्रोत से बहुत कम वर्तमान की आवश्यकता होती है। यही है, एक op-amp एक खुले सर्किट से बहुत अलग नहीं दिखता है, जहां यह वोल्टेज बनाने के लिए कोई करंट नहीं लेता है, क्योंकि एक ओपन सर्किट का प्रतिबाधा अनंत है।

आउटपुट प्रतिबाधा एक ही बात है, लेकिन अब हम इस बारे में बात कर रहे हैं कि स्रोत का स्पष्ट वोल्टेज कितना बदल जाता है क्योंकि इसे किसी भी वर्तमान में आपूर्ति करना आवश्यक है। आपने शायद देखा है कि लोड के तहत एक बैटरी में एक ही बैटरी की तुलना में कम वोल्टेज होता है। यह कार्रवाई में स्रोत प्रतिबाधा है।

$0A$$50mA$$4.99V$

$$- \frac{5V - 4.99V}{0mA - 50mA} = 0.2\Omega$$

आप ध्यान देंगे कि मैंने परिणाम का संकेत बदल दिया है। यह समझ में आएगा क्यों, बाद में। इस निम्न स्रोत प्रतिबाधा का अर्थ है कि ऑप-एम्प वोल्टेज को बिना बदले बहुत अधिक करंट (या सिंक) कर सकता है।

यहां कुछ अवलोकन किए जाने हैं। ऑप-एम्पी का इनपुट प्रतिबाधा ऑप-एम्प को संकेत साबित करने के लिए लोड प्रतिबाधा की तरह दिखता है। Op-amp का आउटपुट प्रतिबाधा, op-amp से संकेत प्राप्त करने के लिए स्रोत प्रतिबाधा की तरह दिखता है।

अपेक्षाकृत कम लोड प्रतिबाधा के साथ एक लोड ड्राइविंग करने वाले स्रोत को भारी लोड कहा जाता है , और एक वोल्टेज सिग्नल के लिए उच्च प्रवाह की आवश्यकता होगी। स्रोत की प्रतिबाधा कम होने तक, स्रोत उस धारा को वोल्टेज सैगिंग के बिना आपूर्ति कर सकेगा।

यदि आप वोल्टेज सैगिंग को कम से कम करना चाहते हैं, तो स्रोत प्रतिबाधा लोड प्रतिबाधा से बहुत कम होनी चाहिए। इसे प्रतिबाधा ब्रिजिंग कहा जाता है । यह एक सामान्य बात है, क्योंकि हम आमतौर पर संकेतों को वोल्टेज के रूप में दर्शाते हैं, और हम इन वोल्टेज को एक चरण से दूसरे चरण में अपरिवर्तित स्थानांतरित करना चाहते हैं। एक उच्च भार प्रतिबाधा का मतलब यह भी है कि बहुत अधिक विद्युत प्रवाह नहीं होगा, जिसका अर्थ कम बिजली भी है।

आदर्श op-amp में अनंत इनपुट प्रतिबाधा और शून्य आउटपुट प्रतिबाधा है क्योंकि इनपुट प्रतिबाधा को कम करना आसान है (समानांतर में एक रोकनेवाला डालें) या स्रोत प्रतिबाधा अधिक (श्रृंखला में एक अवरोध डालें)। दूसरे रास्ते पर जाना इतना आसान नहीं है; आपको कुछ ऐसा चाहिए जो बढ़ सके। वोल्टेज अनुयायी के रूप में एक सेशन amp एक उच्च स्रोत प्रतिबाधा को कम स्रोत प्रतिबाधा में बदलने का एक तरीका है।

अंत में, थेरेवेन की प्रमेय कहती है कि हम किसी भी रैखिक विद्युत नेटवर्क को एक वोल्टेज स्रोत और एक प्रतिरोधक में बदल सकते हैं:

$R_{th}$

^{1: यह वास्तव में संभव नहीं है, क्योंकि आपको अपने वाल्टमीटर के दोनों लीड को सर्किट से जोड़ना होगा, इस प्रकार इसे पूरा करना होगा! लेकिन, आपके वाल्टमीटर में बहुत अधिक प्रतिबाधा है, इसलिए यह एक खुले सर्किट के काफी करीब है कि हम इस पर विचार कर सकते हैं।}

Answer 2

सबसे पहले, यह op-amp उचित के इनपुट और आउटपुट प्रतिबाधा और op-amp सर्किट के इनपुट और आउटपुट प्रतिबाधा के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है ।

एक आदर्श ऑप-एम्प में अनंत इनपुट प्रतिबाधा होती है। इसका मतलब यह है कि इनवर्टिंग और गैर-इनवर्टिंग इनपुट टर्मिनलों में कोई भी वर्तमान या बाहर नहीं हो सकता है

एक आदर्श ऑप-एम्प में शून्य आउटपुट प्रतिबाधा होती है। इसका मतलब है कि आउटपुट वोल्टेज आउटपुट करंट से स्वतंत्र है।

वास्तविक, भौतिक ऑप-एम्प्स केवल इस आदर्श को अनुमानित करते हैं और बहुत बड़े इनपुट प्रतिबाधा और बहुत कम आउटपुट प्रतिबाधा है।

जब op-amp एक एम्पलीफायर, फिल्टर आदि जैसे सर्किट का हिस्सा होता है, तो सर्किट का इनपुट प्रतिबाधा, सामान्य रूप से, op-amp के इनपुट प्रतिबाधा से अलग होगा।

लिंक पर सर्किट में, इनपुट सीधे गैर-इनवर्टिंग इनपुट से जुड़ा होता है ताकि इनपुट प्रतिबाधा (प्रभावी रूप से) अनंत हो।

इसके अलावा, आउटपुट सीधे op-amp आउटपुट से जुड़ा होता है इसलिए आउटपुट प्रतिबाधा (लगभग) शून्य होती है।

Comments

तो यह कहा जा सकता है कि इनपुट प्रतिबाधा का मतलब है कि इनपुट या स्रोत के प्रतिरोध / प्रतिबाधा को बाहर देख रहे हैं जबकि आउटपुट प्रतिबाधा का मतलब है कि लोड का आउटपुट स्रोत की ओर क्या देखता है?

— user734861

@ user734861, इसे लगाने का एक उचित तरीका है।

— अल्फ्रेड सेंटॉरी

आम तौर पर ओप एम्प्स उन स्थितियों में नियोजित होते हैं, जहां इनपुट प्रतिबाधा इनपुट पिन पर अन्य प्रतिबाधाओं के सापेक्ष बहुत बड़ी होनी चाहिए, और जहां फीडबैक पथ को बाहरी प्रतिबाधा के सापेक्ष प्रभावी प्रतिबाधा अनन्तांश बनाना चाहिए। आवेदन की प्रकृति निर्धारित करेगी कि इन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कितना अच्छा ऑप amp होना चाहिए।

— सुपरकैट

"बहुत कम आउटपुट प्रतिबाधा।" => अधिकांश ऑप एम्प्स में कम से कम 100 and का आउटपुट प्रतिबाधा होता है, और कुछ, विशेष रूप से CMOS / RRIO वाले, 500-800 [क्षेत्र में हैं [क्योंकि ये अक्सर VCCS जैसे आउटपुट चरणों का उपयोग करते हैं, और क्योंकि MOS चालन खराब है] । विशिष्ट लूप लाभ के साथ यह अभी भी आउटपुट प्रतिबाधा में परिणाम करता है << 1 still, कम से कम आवृत्तियों के लिए।

— डोम ०