Bufor odwracający z wzmacniaczami operacyjnymi

15

Wiem, że łatwo jest zrobić bufor wzmocnienia jedności za pomocą wzmacniacza operacyjnego (jako popychacza napięcia):

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Wiem też, że łatwo jest zrobić bufor odwracający ze wzmacniaczem operacyjnym (wzmacniacz odwracający z ): $R_1 = R_2$

schematyczny

Jednak dokładność tego wzmacniacza odwracającego zależy od dokładności z i - o ile nie są one dokładnie dopasowane, wyjście być nieco inny od . $R_1$ $R_2$ $-V_{in}$

Czy istnieje sposób na wykonanie odwracającego bufora za pomocą wzmacniacza operacyjnego, który nie zależy od precyzji tych rezystorów, takich jak popychacz napięcia? Czy lepiej jest uzyskać rezystory o wyższej precyzji?

operational-amplifier analog buffer

— Greg d'Eon
źródło

17

Nie, nie ma możliwości stworzenia bufora odwracającego za pomocą tylko wzmacniacza operacyjnego, który nie zależy od wartości rezystora. Możesz uzyskać rezystory o bardzo drobnej dokładności i stabilności (w równie imponującej cenie) lub możesz uzyskać sieci o dopasowanym (wartości i współczynniku temperaturowym), gdzie absolutna dokładność może nie być tak imponująca, ale stosunek jest ściśle kontrolowany.

Istnieje sposób na odwrócenie sygnału bez dokładnych rezystorów - tak zwana metoda kondensatora latającego, ale jest ona dość złożona, a oporniki są lepszym rozwiązaniem w większości sytuacji z dokładnością do poziomu ppm.

— Spehro Pefhany
źródło

Świetnie - obejmuje dokładnie tyle praktycznych rzeczy, które chciałem w prawdziwym świecie.

— Greg d'Eon

Pytanie, które próbowałem zrozumieć, brzmi: dlaczego nie? Skoro R1 i R2 mogą mieć dowolną wartość, dlaczego ta wartość nie może wynosić zero? (Jestem pewien, że istnieje powód, po prostu go jeszcze nie znalazłem)

— jgalak

1

@jgalak Zysk wynosi - (R1 / R2). Oprócz matematycznej nieprawdopodobieństwa 0/0 dla każdej liczby dodatniej błąd procentowy w R1 lub R2 pojawia się bezpośrednio w błędzie wzmocnienia. Tak więc nie ma korzyści z bardzo małych (lub bardzo dużych) wartości pod względem idealnego błędu. Bardzo małe wartości obciążają wzmacniacz operacyjny i wprowadzają dodatkowe problemy. Bardzo duże wartości powodują dodatkowe błędy z powodu prądu polaryzacji i upływu oraz być może hałasu Johnsona.

— Spehro Pefhany

Ale dla konfiguracji nieodwracającego wzmacniacza formuła jest również G = 1 + (R2 / R1), ale w konfiguracji bufora 0/0 działa dobrze. Dlaczego więc jest tam dobrze, a nie z buforem odwracającym?

— jgalak

1

Huh I właśnie to mam. 0 / inf trendów do 0. 0/0 nigdzie się nie zmienia. Ok, nieważne, rozumiem! W każdym razie dzięki!

— jgalak

6

Jedna możliwość. Kiedyś produkowali kilka specjalistycznych wzmacniaczy operacyjnych, które miały wyjścia różnicowe, dodatnie i ujemne, prawdopodobnie do napędzania różnicowych par linii. Nigdy go nie użyłem i nie pamiętam numerów części. Ale zakładam, że jeśli podłączysz dodatnie wyjście jako podajnik napięcia, ujemne wyjście będzie równie ujemne.

Zwróć uwagę, że nawet układ wzmacniacza napięciowego nie jest idealny. Istnieją wewnętrzne specyfikacje wzmocnienia i małe przesunięcia, chociaż małe, mogą powodować, że wyjścia nie są idealne dla jednego z wejść.

— Nedd
źródło

To całkiem sprytny pomysł, ale nie jestem pewien, czy przydałby się w praktyce (głównie dostępność części)

— Greg d'Eon

4

Dodając do odpowiedzi Nedda, precyzyjne układy scalone wzmacniaczy różnicowych o jedności, których szukasz, są typu INA105, DRV134, THAT1240 itp. Istnieje kilka cech, marek i producentów oraz oczywiście zróżnicowany przedział cenowy. Omawiany obwód byłby jednym z poniższych, z arkusza danych INA105.

— Jilski
źródło

0

Doświadczenie praktyczne często odbiega od ideału podręcznika, szczególnie w dziedzinie analogowej. Jeśli używasz dobrej jakości rezystorów tego samego producenta i tej samej partii, dokładność między poszczególnymi rezystorami jest lepsza niż podana tolerancja wartości nominalnej.

Jeśli chcą zysk jedność odwracanie op amp w praktyce przy zastosowaniu ogólnego przeznaczenia urządzenia jak LM324, po prostu obliczyć wartości rezystorów dać zysk obliczony G = -1.009 Na przykład, Rin = 218k, Rf=220k. To da ci rzeczywiste zmierzone wzmocnienie G = -1twojego woltomierza.

Nigdy nie użyłem niczego bardziej egzotycznego niż LM324, wykorzystałem tę część do podłączenia czujników wymagających poziomów dokładności mikrowoltowej bez żadnych problemów z uzyskaniem stabilnej mocy wyjściowej. Trudności zaczną się próbować ustabilizować konwerter AD mikrokontrolera.

— użytkownik229050
źródło