
【電】 closed-loop linput impedance
閉環輸入阻抗(Closed-loop Input Impedance)是電子工程(特别是模拟電路設計)中的核心概念,指運算放大器或其他反饋系統在閉環工作狀态下,從輸入端看進去所呈現的等效阻抗。其值顯著高于開環輸入阻抗,是設計高精度信號采集電路的關鍵參數。
當運算放大器構成負反饋電路時,輸入端的等效阻抗。其值由開環輸入阻抗和環路增益共同決定,公式為:
$$ Z{in,cl} = frac{Z{in,ol}}{1 + Abeta} $$
其中:
高閉環輸入阻抗(通常達兆歐級)可減少對信號源的負載效應,避免信號衰減。例如在傳感器接口電路中,高輸入阻抗确保微弱電壓信號不被分流。
負反饋通過犧牲增益換取性能提升,閉環輸入阻抗的提高是典型體現。其值隨反饋深度((1 + Abeta))增大而顯著提升。
閉環輸出阻抗顯著降低(公式:( Z{out,cl} = frac{Z{out,ol}}{1 + Abeta} )),而輸入阻抗則反向增大,二者共同優化系統傳輸特性。
閉環輸入阻抗接近理想無窮大,實現信號隔離與阻抗匹配。
高輸入阻抗确保生物電信號(如ECG/EEG)等微伏級信號無失真采集。
避免采樣瞬間的電荷注入影響前端信號源。
第8章詳細推導閉環阻抗公式,強調反饋網絡對輸入端口特性的改造。
通過實際電路測試數據驗證閉環輸入阻抗的理論計算模型。
分析不同運放配置(同相/反相)下閉環輸入阻抗的差異及設計取舍。
同相放大器的閉環輸入阻抗遠高于反相結構(後者約等于輸入電阻 (R_1))。
隨着頻率升高,( Abeta )下降導緻閉環輸入阻抗降低,需關注增益帶寬積(GBW)的影響。
偏置電流、共模抑制比(CMRR)等參數會引入額外阻抗分量。
閉環輸入阻抗是指在帶有反饋的電路系統中,輸入端呈現的等效阻抗。它是衡量閉環系統對輸入信號源負載效應的重要參數,其特性直接影響信號傳輸效率。以下是關鍵點解析:
基本定義與公式
閉環輸入阻抗的計算方式與普通輸入阻抗一緻,即輸入端電壓( U )與電流( I )的比值:
$$
R_{in} = frac{U}{I}
$$
這一公式表明,輸入阻抗越大,對電壓源的負載效應越小。
閉環系統的特性影響
在閉環電路中,反饋網絡會顯著改變輸入阻抗。例如:
工程意義
應用場景舉例
運算放大器電路中,閉環配置通過反饋電阻調整輸入阻抗,使其適應不同信號源需求。例如,同相放大器通過串聯反饋實現高輸入阻抗,而反相放大器因并聯反饋呈現較低輸入阻抗。
閉環輸入阻抗是反饋系統設計中的關鍵參數,需根據信號源類型(電壓/電流驅動)和系統需求,通過反饋網絡調整其值以實現阻抗匹配和優化性能。
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