Eingangsimpedanz

10.5 Impedanz

Die Eingangsimpedanz eines VFA und CFA unterscheidet sich dramatisch, da ihre Schaltungskonfigurationen sehr unterschiedlich sind. Die VFA-Eingangsschaltung ist ein Langschwanzpaar, und diese Konfiguration bietet die Vorteile, dass beide Eingangsimpedanzen übereinstimmen. Außerdem schaut das Eingangssignal in eine Emitterfolgerschaltung, die eine hohe Eingangsimpedanz aufweist. Die Emitterfolger-Eingangsimpedanz ist β (re + RE), wobei RE ein diskreter Emitterwiderstand ist. Bei niedrigen Eingangsströmen ist RE sehr hoch und die Eingangsimpedanz ist sehr hoch. Wenn eine höhere Eingangsimpedanz erforderlich ist, verwendet der Operationsverstärker eine Darlington-Schaltung mit einer Eingangsimpedanz von β2 (re + RE).

Bisher wird implizit angenommen, dass der VFA mit einem bipolaren Halbleiterprozess hergestellt wird. Anwendungen, die sehr hohe Eingangsimpedanzen erfordern, verwenden häufig einen FET-Prozess. Sowohl BIFET- als auch CMOS-Prozesse bieten eine sehr hohe Eingangsimpedanz in jeder langschwänzigen Paarkonfiguration. Es ist einfach, angepasste und hohe Eingangsimpedanzen an den Verstärkereingängen zu erhalten. Verwechseln Sie nicht die angepasste Eingangsimpedanz an den Operationsverstärkerkabeln mit der gesamten Eingangsimpedanz der Schaltung. Die Eingangsimpedanz, die in den invertierenden Eingang schaut, ist RG, und die Impedanz, die in den nicht invertierenden Eingang schaut, ist die Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers. Dies sind zwar zwei verschiedene Impedanzen, Sie stimmen jedoch aufgrund der Schaltung und nicht des Operationsverstärkers nicht überein.

Der CFA hat eine radikal andere Eingangsstruktur, die dazu führt, dass er nicht übereinstimmende Eingangsimpedanzen aufweist. Die nichtinvertierende Eingangsleitung des CFA ist der Eingang eines Puffers mit sehr hoher Eingangsimpedanz. Die invertierende Eingangsleitung ist der Ausgang eines Puffers mit sehr niedriger Impedanz. Es besteht keine Möglichkeit, dass diese beiden Eingangsimpedanzen angepasst werden können.

Wieder, wegen der schaltung, die invertierung schaltung eingang impedanz ist RG. Sobald die Schaltungsverstärkung festgelegt ist, besteht die einzige Möglichkeit, RG zu erhöhen, darin, RF zu erhöhen. RF wird jedoch durch einen Kompromiss zwischen Stabilität und Bandbreite bestimmt. Die Schaltungsverstärkungs- und Bandbreitenanforderungen fixieren RF, daher gibt es keinen Raum, RF weiter einzustellen, um den Widerstand von RG zu erhöhen. Wenn das Datenblatt des Herstellers besagt, dass RF = 100 Ω ist, wenn die Verstärkung des geschlossenen Regelkreises 2 ist, dann ist RG = 100 oder 50 Ω abhängig von der Schaltungskonfiguration. Dadurch wird die Schaltungseingangsimpedanz auf 100 Ω eingestellt. Diese Analyse ist nicht ganz genau, da RB zur Eingangsimpedanz addiert, aber diese Addition ist sehr klein und abhängig von IC-Parametern. CFA-Operationsverstärkerschaltungen sind normalerweise auf nicht invertierende Spannungsanwendungen beschränkt, Sie eignen sich jedoch sehr gut für invertierende Anwendungen, die stromgesteuert sind.

Der CFA ist auf den bipolaren Prozess beschränkt, da dieser die höchste Geschwindigkeit bietet. Die Möglichkeit, den Prozess auf BIFET oder CMOS zu ändern, um eine erhöhte Eingangsimpedanz zu erhalten, ist heute nicht attraktiv. Obwohl dies ein begrenzender Faktor zu sein scheint, liegt dies nicht daran, dass CFAs häufig mit niedriger Impedanz verwendet werden, bei denen die Eingänge mit 50 oder 75 Ω abgeschlossen sind. Außerdem erfordern die meisten Anwendungen mit sehr hoher Geschwindigkeit niedrige Impedanzen.

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