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为什么运放输入阻抗小 为何运放输入阻抗较小?

1、运放的基本结构

运放是一种主动电路,其内部具有放大器、反相器、非反相器、差动放大器、电平移位等电路,而其输入端的结构是核心。运放的输入端主要由一个晶体管桥和一个电阻的反馈网络组成,通过反馈电路将电路的输出阻抗降低,使得输入阻抗变得非常小,这也是其具有高增益的主要原因。

换而言之,运放的高增益正是建立在其输入端电学结构的特殊性质之上,而运放的输入阻抗之所以小,也是输入端电学结构的必然结果。

2、电学原理

运放的输入端包含了一个非常高的电阻反馈网络,该网络经常被称为虚地。因此,运放的输入阻抗很大程度上由电路中使用的电阻值决定,这些电阻分布在前置放大器、反馈电路和输入电路之间。

运放的反馈电路可以有效地缩小电路的输入阻抗。当增益G非常高时,输入电路的电压降低,反馈电路中的电压增大,电路的输入阻抗也相应变小。因此,由于负反馈对电路输入阻抗的压制作用,使得运放的输入阻抗明显降低。

3、设计考虑

对于运放的设计师而言,输入阻抗是非常重要的性能指标,因此他们通常会使用非常高的共模电压电压范围的运放器。这些运放器还能够提供很高的增益,并且在信号与噪声比方面也具有优秀的性能表现。对于微弱输入信号而言,这种小的输入阻抗非常重要,同时也可以有效地提高电路的输入电阻。

此外,小的输入阻抗意味着一个电路具有较小的输入电容,因而减少了电路在输入上的电容负载,因此输入端出现反射的可能性就大大降低。

4、实际应用

由于运放输入阻抗很小,通常情况下,输入电路会被设计为“虚地”。这意味着,在输入电路的两个端口之间,通常会有端接一个电阻(R input)。当输入信号连接到这个电路时,运放的输入电压(和电流)将被分配到电阻R input 和虚地上。这样,电压将不会出现在虚地的界面上。

此外,虚地在运放的输入端也扮演着非常重要的作用。运放的反馈路径会通过虚地的交流电阻进行连接,从而使得反馈电路的电位变得稳定,减小了噪声。因此,输入端的小电容不仅可以使电子器件具有更高的增益、更高的带宽以及更低的噪声等分析特性。

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