Invertierender Summierverstärker gegen nicht invertierenden Summierverstärker

Wie bekannt gibt es invertierende und nicht invertierende Summierschaltungen, wie unten:

Was sind ihre Vor- und Nachteile?

Ich werde mich nur mit dem Hauptproblem des nicht invertierenden Summierverstärkers befassen, da er in vielen Anwendungen ziemlich unbrauchbar wird. Damit....

Der große Nachteil des nicht invertierenden Summierverstärkers besteht darin, dass sich die Verstärkung der Schaltung für den verbleibenden angeschlossenen Kanal verdoppelt, wenn Sie einen der Eingänge trennen. Dies ist beim invertierenden Summierverstärker nicht der Fall, da er einen virtuellen Erdsummierungspunkt erzeugt.

Folgende Implikationen:

1. Trennen Sie alle Eingänge und der nicht invertierende Pin schwebt (schlecht)
2. Wenn Sie einen dritten Eingang hinzufügen, sinkt die Verstärkung der ursprünglichen zwei Kanäle (könnte schlecht sein, aber in anderen Anwendungen könnte sie gut sein).
3. Jede angeschlossene Quelle mit variabler Ausgangsimpedanz variiert die Verstärkung der beiden anderen Kanäle (wahrscheinlich schlecht).
4. Es gibt ein Übersprechen von einem Eingang zu allen anderen Eingängen (kann schwerwiegend sein oder nicht)

Keines der oben genannten Ereignisse tritt beim invertierenden Summierverstärker auf.

Zusätzlich zu den bereits erwähnten Vor- und Nachteilen möchte ich Folgendes hinzufügen:

Die Bandbreite der invertierenden Schaltung ist - abhängig von der Anzahl der Eingangswiderstände - viel kleiner als bei der nichtinvertierenden Konfiguration. Darüber hinaus wird auch das Rauschen am Ausgang viel größer.

Der Grund für diesen Effekt ist der Rückkopplungsfaktor (bzw. die Schleifenverstärkung der invertierenden Schaltung).

(1) Für die nicht invertierende Konfiguration ist der Rückkopplungsfaktor einfach Rin / (Rfeedback + Rin). [im Beispiel: 100k / 200k = 0,5]

(2) Im Gegensatz dazu ist für die invertierende Schaltung der Rückkopplungsfaktor Rp / (Rp + R4) mit Rp = R1 || R2 || R3. Dieser reduzierte Wert von Rp senkt das Rückkopplungssignal (ohne Einfluss auf die Vorwärtsverstärkung) und gleichzeitig die Schleifenverstärkung.

Unter Berücksichtigung der realen frequenzabhängigen Verstärkung des Operationsverstärkers wird daher die verfügbare Bandbreite entsprechend reduziert. Gleichzeitig ist der reduzierte Rückkopplungsfaktor mit einer Erhöhung der Rauschverstärkung verbunden (Rauschverstärkung = 1 / Rückkopplungsfaktor)

Kommentar : In der Antwort von JWRM22 können wir lesen "invertierende Verstärker sind stabiler". Dies gilt zwar nicht für einen Vergleich zwischen invertierenden und nicht invertierenden Verstärkern (beide haben den gleichen Rückkopplungspfad), gilt jedoch für die hier diskutierten Summierungsanwendungen. Wie oben in (2) erläutert, weisen invertierende Summierblöcke eine vergleichsweise geringere Rückkopplung auf, und daher wird die Stabilitätsspanne erhöht.

Natürlich nehmen alle Vergleiche zwischen beiden Schaltungsalternativen gleiche oder zumindest ähnliche Verstärkungswerte an.

Der Einfachheit halber antworte ich für eine normale Verstärkerschaltung (ein Eingang und ein Ausgang). R2 ist der Rückkopplungswiderstand.

Invertierender Verstärker: Vout = Vin * - (R2 / R1)

Die Verstärkung des invertierenden Verstärkers kann leicht eingestellt werden. Double R2 ist die doppelte Verstärkung. Auch invertierende Verstärker sind stabiler.

Nichtinvertierender Verstärker: Vout = Vin * (1+ (R2 / R1))

Nichtinvertierende Verstärker haben eine sehr hohe Eingangsimpedanz. Es benötigt wenig (Nano-Ampere) Eingangsstrom. Dies bedeutet, dass Sie eine Schaltung messen können, ohne sie zu beeinflussen.

In analogen Schaltkreisen ist es Mix and Match. Fügen Sie vor dem invertierenden Verstärker einen Line Follower hinzu, um das Beste aus beiden Welten zu erhalten.