Invertieren des Puffers mit Operationsverstärkern

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Ich weiß, dass es einfach ist, einen Unity-Gain-Buffer mit einem Operationsverstärker (als Spannungsfolger) zu erstellen:

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab

Ich weiß auch, dass es einfach ist, mit einem Operationsverstärker einen invertierenden Puffer zu erstellen (einen invertierenden Verstärker mit ):R1=R2

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung

Jedoch hängt die Genauigkeit dieses invertierenden Verstärkers auf der Präzision der und R 2 - wenn sie nicht eng aufeinander abgestimmt, wird die Ausgabe ein wenig verschieden von - V i n .R1R2-Vichn

Gibt es eine Möglichkeit, mit einem Operationsverstärker einen invertierenden Puffer zu erstellen, der nicht von der Genauigkeit dieser Widerstände abhängt, wie z. B. der Spannungsfolger? Ist es eine bessere Idee, Präzisionswiderstände zu kaufen?

Greg d'Eon
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Antworten:

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Nein, es gibt keine Möglichkeit, einen invertierenden Puffer nur mit einem Operationsverstärker zu erstellen, der nicht von den Widerstandswerten abhängt. Sie können Widerstände mit sehr hoher Genauigkeit und Stabilität (zu einem ebenso beeindruckenden Preis) oder Netzwerke mit angepassten Werten und Temperaturkoeffizienten erhalten, bei denen die absolute Genauigkeit möglicherweise nicht so beeindruckend ist, das Verhältnis jedoch streng kontrolliert wird.

Es gibt eine Möglichkeit, ein Signal ohne genaue Widerstände zu invertieren - die sogenannte Flying-Capacitor-Methode. Sie ist jedoch recht komplex und Widerstände sind in den meisten Situationen eine bessere Lösung, wenn die Genauigkeit des ppm-Pegels nicht erreicht wird.

Spehro Pefhany
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Großartig - das deckt genau die Menge an praktischen Dingen ab, die ich wollte.
Greg d'Eon,
Die Frage, die ich herauszufinden versucht habe, ist: Warum nicht? Da R1 und R2 beliebige Werte sein können, warum kann dieser Wert nicht Null sein? (Ich bin sicher, es gibt einen Grund, nur noch nicht gefunden)
jgalak
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@jgalak Die Verstärkung ist - (R1 / R2). Abgesehen von der mathematischen Unwahrscheinlichkeit von 0/0 zeigt sich für jede positive Zahl der prozentuale Fehler in R1 oder R2 direkt im Verstärkungsfehler. Sehr kleine (oder sehr große) Werte haben also keinen Vorteil in Bezug auf den idealen Fehler. Sehr kleine Werte laden den Operationsverstärker und führen zu zusätzlichen Problemen. Sehr große Werte verursachen zusätzliche Fehler aufgrund von Vorspannungsstrom und Leckage und möglicherweise Johnson-Rauschen.
Spehro Pefhany
Für eine nichtinvertierende Verstärkerkonfiguration lautet die Formel jedoch auch G = 1 + (R2 / R1), jedoch funktioniert 0/0 in der Pufferkonfiguration einwandfrei. Warum ist es dort in Ordnung und nicht mit einem invertierenden Puffer?
Jgalak
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Huh. Und ich habe es gerade verstanden. 0 / inf-Trends zu 0. 0/0-Trends treten nirgendwo auf. Ok, egal, verstanden! Danke trotzdem!
Jgalak
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Eine Möglichkeit. Früher stellten sie einige spezielle Operationsverstärker mit einem positiven und einem negativen Differenzausgang her, mit denen sich wahrscheinlich Differenzleitungspaare steuern ließen. Ich habe noch nie eine verwendet und erinnere mich nicht an die Teilenummern. Aber ich nehme an, wenn Sie den positiven Ausgang als Spannungsfolger anschließen, wäre der negative Ausgang gleichermaßen negativ.

Beachten Sie, dass selbst eine Spannungsfolger-Operationsverstärkeranordnung nicht perfekt ist. Es gibt interne Verstärkungsspezifikationen und kleine Offsets, während kleine zu Ausgängen führen können, die nicht perfekt zu einem der Eingänge passen.

Nedd
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Dies ist eine ziemlich clevere Idee, aber ich bin mir nicht sicher, ob sie in der Praxis nützlich sein würde (hauptsächlich Verfügbarkeit von Teilen)
Greg d'Eon,
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Ergänzend zu Nedds Antwort sind die von Ihnen gesuchten Differenzverstärker-ICs mit Präzisionseinheitsverstärkung vom Typ INA105, DRV134, THAT1240 usw. Es gibt verschiedene Qualitäten, Marken und Hersteller und natürlich eine unterschiedliche Preisspanne. Die fragliche Schaltung ist die folgende aus dem INA105-Datenblatt.

Bildbeschreibung hier eingeben

jilski
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Vor allem im analogen Bereich weicht die praktische Erfahrung oft von der idealen Lehrbucherfahrung ab. Wenn Sie hochwertige Widerstände des gleichen Herstellers und der gleichen Charge verwenden, ist die Genauigkeit zwischen den einzelnen Widerständen besser als die angegebene Toleranz des Nennwerts.

Wenn Sie ein Unity - Gain - invertierenden Operationsverstärker in der Praxis mit einem Allzweck - Gerät wie ein LM324 wollen, berechnet nur die Widerstandswerte berechnete Verstärkung zu geben , G = -1.009 zum Beispiel Rin = 218k, Rf=220k. Dies gibt Ihnen die tatsächlich gemessene Verstärkung G = -1Ihres Voltmeters.

Ich habe noch nie etwas Exotischeres als einen LM324 verwendet. Ich habe diesen Teil verwendet, um Sensoren anzuschließen, die eine Genauigkeit von Mikrovolt erfordern, ohne dass Probleme auftreten, die eine ständige Ausgabe ermöglichen. Ihre Schwierigkeiten beginnen zu versuchen, den AD-Wandler Ihres Mikrocontrollers stabil zu halten.

user229050
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