具有运算放大器的反相缓冲器


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我知道用运算放大器(作为电压跟随器)制作单位增益缓冲器很容易:

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

我也知道,使用运算放大器(反相放大器)来制作反相缓冲器很容易:[R1=[R2

原理图

模拟该电路

但是,该反相放大器的精度取决于R 2的精度-如果它们不紧密匹配,则输出将与V i n有点不同[R1[R2-V一世ñ

有没有办法用一个不依赖于这些电阻器(例如电压跟随器)精度的运算放大器来制作反相缓冲器?获得高精度电阻器是一个更好的主意吗?

Answers:


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不,仅依靠一个不依赖电阻值的运算放大器就无法制造反相缓冲器。您可以获得具有非常好的精度和稳定性的电阻器(价格同样令人印象深刻),或者可以获得具有匹配的(在值和温度系数上)匹配的网络,其中绝对精度可能不会那么令人印象深刻,但是比率受到严格控制。

有一种方法可以在没有精确电阻的情况下反转信号-所谓的飞电容方法,但这相当复杂,在大多数情况下,对于ppm级精度以下的情况,电阻器都是更好的解决方案。


太好了-这涵盖了我想要的实际应用中的实际数量。
Greg d'Eon 2015年

所以我一直想找出的问题是:为什么不呢?由于R1和R2可以是任何值,为什么该值不能为零?(我确定是有原因的,但尚未找到原因)
jgalak

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@jgalak增益为-(R1 / R2)。除了数学上不可能的0/0以外,对于任何正数,R1或R2中的百分比误差都直接显示在增益误差中。因此,就理想误差而言,非常小的(或非常大的)值没有优势。很小的值会加载运算放大器并引入其他问题。很大的值会由于偏置电流和泄漏以及约翰逊噪声而引起其他误差。
Spehro Pefhany

但是对于同相放大器配置,公式也为G = 1 +(R2 / R1),但在缓冲区配置中0/0可以正常工作。那么,为什么可以在那里而不使用反相缓冲器呢?
jgalak

1
嗯 我知道了。0 / inf趋向于0。0/ 0不在任何地方趋向。好吧,没关系,明白了!不管怎么说,还是要谢谢你!
jgalak

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一种可能性。他们曾经制造了一些具有差分输出(正负)的专用运算放大器,可能用于驱动差分线对。我从没用过,也没有回想起零件编号。但是我假设,如果您将正输出连接为电压跟随器,则负输出将同样为负。

请注意,即使电压跟随器运算放大器的布置也不是完美的。有内部增益规格,并且较小的偏移量虽然很小,但会导致输出与输入之一不完美。


这是一个非常聪明的主意,但我不确定它在实践中是否有用(主要是零件的可用性)
Greg d'Eon 2015年

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除了内德的答案,您正在寻找的精密单位增益差分放大器IC是INA105,DRV134,THAT1240等类型。质量,制造商和制造商有多种,当然价格范围也有所不同。所涉及的电路将是INA105数据表中的以下电路。

在此处输入图片说明


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实践经验常常偏离教科书的理想,特别是在模拟领域。如果您使用的是同一制造商和同一批次的优质电阻器,则各个电阻器之间的精度要比标称值的允许公差好。

如果你在练习使用通用设备像LM324想要一个单位增益反相运算放大器,只需计算电阻值给计算的增益 G = -1.009 。例如,Rin = 218k, Rf=220k。这将为您G = -1提供电压表的实际测量增益。

我从来没有使用过比LM324更奇特的东西,我已经使用了这部分接口来连接需要微伏级精度的传感器,而不会产生稳定的岩石输出。您的困难开始尝试使微控制器的AD转换器稳定。

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