オペアンプの入出力インピーダンスとは何ですか？

オペアンプの入出力インピーダンスを理解したことがありません。オペアンプでこれら2つの用語の意味を説明できる人がいれば、とても感謝しています。ありがとうございました！

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

簡単な答え：入力インピーダンスは「高」（理想的には無限）です。出力インピーダンスは「低」（理想的にはゼロ）です。しかし、これは何を意味し、なぜそれが有用なのでしょうか？

インピーダンスは、電圧と電流の関係です。抵抗（周波数に依存しない、抵抗）とリアクタンス（周波数に依存する、インダクタとコンデンサ）の組み合わせです。議論を簡単にするために、すべてのインピーダンスが純粋に抵抗性であると仮定してみましょう。したがって、インピーダンス=抵抗です。

オームの法則により、抵抗が電圧と電流に関連していることは既に知っています。

または多分

つまり、1オームとは、各ボルトに対して1アンペアが得られることを意味します。抵抗があり、電流がある場合、電圧はなければなりません。$100\Omega$$1A$$100V$

「入力」インピーダンスと「出力」インピーダンスの概念は、電圧と電流の相対的な変化のみに関心があることを除いて、ほとんど同じものです。あれは：

オペアンプの入力インピーダンスについて話す場合、電圧を上げるとどれだけ多くの電流が流れるか（または電圧を下げるとどれだけ少ない電流が流れるか）について話します。したがって、オペアンプへの入力はであり、この電圧をにするために信号源から必要な電流を測定しまし。次に、がオペアンプに現れ、電流がようにソースを変更しました。次に、オペアンプの入力インピーダンスを次のように計算できます。$1V$$1\mu A$$3V$$2\mu A$

通常、オペアンプの非常に高い入力インピーダンスは、電圧を生成するためにソースからの電流がほとんど必要ないことを意味するため望ましいです。つまり、オペアンプは、開回路のインピーダンスが無限であるため、電圧を生成するために電流を必要としない開回路とあまり変わりません。

出力インピーダンスも同じことですが、今では、より多くの電流を供給するために必要なソースの見かけの電圧がどれだけ変化するかについて話します。負荷がかかっているバッテリーは、負荷がかかっていない同じバッテリーよりも電圧が低いことに気付いたでしょう。これは動作中のソースインピーダンスです。

オペアンプを5Vを出力するように設定し、開回路^1で電圧を測定するとします。電流は（回路が開いているため）で、測定する電圧は5Vです。次に、抵抗を出力に接続して、オペアンプの出力の電流がます。この抵抗の両端の電圧を測定すると、であることがます。次に、オペアンプの出力インピーダンスを次のように計算できます。$0A$$50mA$$4.99V$

結果の符号を変更したことに注意してください。理由は後でわかります。この低ソースインピーダンスは、電圧が大きく変化することなく、オペアンプが大量の電流を供給（またはシンク）できることを意味します。

ここで行われるいくつかの観察があります。オペアンプの入力インピーダンスは、オペアンプに信号を供給するものに対する負荷インピーダンスのように見えます。オペアンプの出力インピーダンスは、オペアンプから信号を受信して​​いるものに対するソースインピーダンスのように見えます。

比較的低い負荷インピーダンスで負荷を駆動源にしていると言われる高負荷、及び電圧信号は、高電流を必要とします。ソースインピーダンスが低い限り、ソースは電圧低下なしでその電流を供給できます。

電圧の低下を最小限に抑えるには、ソースインピーダンスを負荷インピーダンスよりもはるかに小さくする必要があります。これはインピーダンスブリッジングと呼ばれます。私たちは一般に信号を電圧として表しており、これらの電圧をあるステージから次のステージに変更せずに転送したいので、それはよくあることです。また、負荷インピーダンスが高いということは、電流があまり流れないことを意味し、電力も少なくなります。

理想的なオペアンプは、入力インピーダンスを低くする（並列に抵抗を入れる）か、ソースインピーダンスを高くする（抵抗を直列に入れる）のは簡単なので、無限の入力インピーダンスとゼロの出力インピーダンスがあります。他の方法で行うのはそれほど簡単ではありません。増幅できるものが必要です。電圧フォロワとしてのオペアンプは、高ソースインピーダンスを低ソースインピーダンスに変換する1つの方法です。

最後に、テブナンの定理によれば、ほぼすべての線形電気回路網を電圧源と抵抗器に変換できます。

実際、「ソースインピーダンス」はテブナン等価抵抗、ここではとして定義できます。負荷にも機能します。しかし、テベナンの定理を既に知っていない限り、それは言うべき有用なことではありません。ただし、ソースと負荷のインピーダンスが何であるかを理解すると、テブナンの定理は、複雑さに関係なく、線形ネットワークのインピーダンスを計算できることを意味します。$R_{th}$

^{1：これは実際には不可能です。電圧計の両方のリード線を回路に接続する必要があるため、完了です！しかし、電圧計のインピーダンスは非常に高いため、開回路に十分近いため、そのように考えることができます。}

まず、適切なオペアンプの入出力インピーダンスとオペアンプ回路の入出力インピーダンスを区別することが重要です。

理想的なオペアンプの入力インピーダンスは無限です。これは、反転入力端子と非反転入力端子に電流が出入りできないことを意味します

理想的なオペアンプの出力インピーダンスはゼロです。これは、出力電圧が出力電流に依存しないことを意味します。

実際の物理的なオペアンプはこの理想に近いだけで、非常に大きな入力インピーダンスと非常に低い出力インピーダンスを持っています。

オペアンプがアンプ、フィルターなどのような回路の一部である場合、一般に、回路の入力インピーダンスはオペアンプの入力インピーダンスとは異なります。

リンクの回路では、入力は非反転入力に直接接続されているため、入力インピーダンスは（事実上）無限大です。

さらに、出力はオペアンプ出力に直接接続されているため、出力インピーダンスは（ほぼ）ゼロです。