本人对这个问题有了一定的认知。现在分享出来。一来分享心得。二来望大牛指正。
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求差电路的输入阻抗分析
阅读本片内容,可先行浏览一下笔者总结的《[GHY_]交流通路和直流通路》、《[GHY_]差分放大电路》。
先分析一下“求差电路”:
下图是其直流通路,并考虑到运放的基本组成结构等到等价效果图。
不难发现,运放的差动放大输入级的两个输入端的直流通路情况如下,其中Ro是运放输出级的直流等效输出电阻,其阻值一般很小,可忽略。当R1=R2,R3=R4时,R3//R2=R1//R4,外电路的R1~R4使同相和反相输入端的对地等效电阻相同,这样差分对管就建立的相同的静态工作点。
同时,注意到求差电路的R1和R4构成了反馈网络,将输出信号引入到反相输入端,由于运放的开环增益A很大,故容易满足|1+AF|>>1,即求差电路为深度负反馈电路,所以对于运放的差分输入级来说,其差模信号vid→0.
整个求差电路使vi1、vi2和vo满足vo=k(vi2-vi1)这一差分放大的结果,因此可将求差电路看做是一个“差分放大电路”。此差分放大电路中的运放里含有一个差分放大输入级电路。整个求差电路的差模vid=vi2-vi1,注意其与运放差分输入级的差模成分(vid→0)不要混淆。
现在我们来讨论一下求差电路的输入阻抗问题。首先明确的是,这里谈到的输入阻抗默认是针对(vi2-vi1)的输入阻抗,即差模输入阻抗。对于差模信号来说,输入端肯定是一个流入差模电流一个流出差模电流,且大小相同。
假设vi1和vi2是两个信号源,肯定存在vi1、vi2同时为正或负电压的情况,此时i1、i2同为流入或流出方向。这里的i1、i2是差模电流和共模电流共同作用的结果。对于共模电流来说,其肯定是同流入或流出,而将差模电流看做是增大或减小了的部分共模电流:如果增大了电流,认为差模电流与共模电流同方向,否则相反。因此差模电流肯定是一端流入一端流出。
上边提到求差电路的输入阻抗指的是差模信号(vi2-vi1)的输入阻抗,因此就可以使用运放的电路模型进行分析了:注:运放电路模型实质上是差模信号的交流等效通路的电路模型。
由于差模信号vid与地无关,因此差模vi2-vi1的输入阻抗是R1+R2.即求差电路的输入阻抗是R1+R2。
接下来看一下康华光《模电(第五版)》的解释:
如上以求差电路为例,讲述了输入阻抗的求法。可将其推广开来,对运放线性放大电路进行分析。