Инвертирующий буфер с операционными усилителями

15

Я знаю, что легко создать буфер с единичным усилением с помощью операционного усилителя (в качестве повторителя напряжения):

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Я также знаю, что легко создать инвертирующий буфер с операционным усилителем (инвертирующий усилитель с ):р1знак равнор2

схематический

смоделировать эту схему

Тем не менее, точность этого инвертирующего усилителя зависит от точности и - если они не совпадают, выходной сигнал будет немного отличаться от .р1р2-ВяN

Есть ли способ сделать инвертирующий буфер с операционным усилителем, который не зависит от точности этих резисторов, например, повторитель напряжения? Это лучшая идея, чтобы получить более точные резисторы?

Грег д'Эон
источник

Ответы:

17

Нет, нет способа создать инвертирующий буфер только с операционным усилителем, который не зависит от значений резистора. Вы можете получить резисторы с очень высокой точностью и стабильностью (по одинаково впечатляющей цене), или вы можете получить сети с согласованными (по значению и по температурному коэффициенту), где абсолютная точность может быть не столь впечатляющей, но соотношение строго контролируется.

Существует способ инвертировать сигнал без точных резисторов - так называемый метод с летающими конденсаторами, но он достаточно сложный, и резисторы являются лучшим решением для большинства ситуаций с точностью до ppm уровня.

Спехро Пефхани
источник
Отлично - это покрывает ровно столько реальных практических вещей, которые я хотел.
Грег д'Эн
Итак, вопрос, который я пытался выяснить: почему бы и нет? Поскольку R1 и R2 могут быть любым значением, почему это значение не может быть нулевым? (Я уверен, что есть причина, но пока не нашел ее)
jgalak
1
@jgalak Коэффициент усиления - (R1 / R2). Помимо математической невероятности 0/0, для любого положительного числа процентная ошибка в R1 или R2 проявляется непосредственно в ошибке усиления. Таким образом, нет никакого преимущества для очень маленьких (или очень больших) значений с точки зрения идеальной ошибки. Очень маленькие значения загружают операционный усилитель и создают дополнительные проблемы. Очень большие значения вызывают дополнительные ошибки из-за тока смещения и утечки и, возможно, шума Джонсона.
Спехро Пефхани
Но для конфигурации неинвертирующего усилителя формула также имеет вид G = 1 + (R2 / R1), но в конфигурации буфера 0/0 работает нормально. Так почему там нормально, а не с инвертирующим буфером?
Джалак
1
Да. И я только что получил это. От 0 / inf до 0. 0/0 нигде не меняется. Хорошо, неважно, понял! Спасибо, в любом случае!
Джалак
6

Одна возможность Они делали несколько специализированных операционных усилителей, которые имели дифференциальные выходы, положительный и отрицательный, вероятно, для управления дифференциальными парами линий. Я никогда не использовал один и не помню номера деталей. Но я предполагаю, что если вы подключите положительный выход в качестве повторителя напряжения, отрицательный выход будет одинаково отрицательным.

Обратите внимание, что даже устройство операционного усилителя с повторителем напряжения не является идеальным. Существуют внутренние характеристики усиления и небольшие смещения, в то время как малые могут привести к выходам, которые не являются идеальными для одного из входов.

Nedd
источник
Это довольно умная идея, но я не уверен, что она будет полезна на практике (в основном наличие запчастей)
Greg d'Eon
4

В дополнение к ответу Недда, искомые интегральные усилители с прецизионным унифицированным усилением относятся к типу INA105, DRV134, THAT1240 и т. Д. Существует несколько качеств, производителей и производителей, и, конечно, различный ценовой диапазон. Обсуждаемая схема будет приведена ниже, из таблицы данных INA105.

введите описание изображения здесь

jilski
источник
0

Практический опыт часто отклоняется от идеала учебника, особенно в аналоговой области. Если вы используете резисторы хорошего качества от одного и того же производителя и одной и той же партии, точность между отдельными резисторами лучше, чем заявленное отклонение от номинального значения.

Если вы желая усиление единства инвертирующего ОУ на практике с использованием устройства общего назначения , как LM324, просто вычислить значение резисторов дать вычисленный коэффициент усиления , G = -1.009 например, Rin = 218k, Rf=220k. Это даст вам фактическое измеренное усиление G = -1вашего вольтметра.

Я никогда не использовал ничего более экзотического, чем LM324, я использовал эту часть для взаимодействия с датчиками, требующими уровня точности микровольт, без проблем, обеспечивающих стабильный выходной сигнал. Ваши трудности начинают пытаться добиться стабильной работы AD-конвертера вашего микроконтроллера.

user229050
источник