Inversione del buffer con amplificatori operazionali

So che è facile creare un buffer di guadagno unitario con un op-amp (come follower di tensione):

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

So anche che è facile creare un buffer di inversione con un amplificatore operazionale (un amplificatore di inversione con ):$R_1 = R_2$

^{simula questo circuito}

Tuttavia, la precisione di questo amplificatore invertito dipende dalla precisione di e - se non sono strettamente abbinati, l'output sarà leggermente diverso da .$R_1$$R_2$$-V_{in}$

Esiste un modo per creare un buffer di inversione con un amplificatore operazionale che non dipende dalla precisione di questi resistori, come il follower di tensione? È un'idea migliore per ottenere resistori di precisione più elevata?

No, non è possibile creare un buffer di inversione con un solo amplificatore operazionale che non dipende dai valori della resistenza. È possibile ottenere resistori con precisione e stabilità molto fini (a un prezzo altrettanto impressionante) oppure è possibile ottenere reti abbinate (in valore e in coefficiente di temperatura) in cui l'accuratezza assoluta potrebbe non essere così impressionante ma il rapporto è strettamente controllato.

C'è un modo per invertire un segnale senza resistori precisi: il cosiddetto metodo del condensatore volante, ma è abbastanza complesso e i resistori sono una soluzione migliore per la maggior parte delle situazioni fino alla precisione del livello di ppm.

Una possibilità. Hanno usato alcuni amplificatori operazionali specializzati con uscite differenziali, una positiva e una negativa, probabilmente per pilotare coppie di linee differenziali. Non ne ho mai usato uno e non ricordo i numeri di parte. Ma suppongo che se si collegasse l'uscita positiva come follower di tensione, l'uscita negativa sarebbe ugualmente negativa.

Si noti che anche una disposizione dell'amplificatore operazionale di follower di tensione non è perfetta. Ci sono specifiche di guadagno interne e piccoli offset, mentre piccoli, possono produrre output che non sono perfetti da uno a uno degli input.

Aggiungendo alla risposta di Nedd, i circuiti integrati per amplificatori differenziali di precisione con unità di precisione che stai cercando sono del tipo INA105, DRV134, THAT1240 ecc. Esistono diverse qualità, marche e produttori e, naturalmente, una fascia di prezzo variabile. Il circuito in questione sarebbe quello qui sotto, dal foglio dati INA105.

L'esperienza pratica si discosta spesso dall'ideale del libro di testo, in particolare nel dominio analogico. Se si utilizzano resistori di buona qualità dello stesso produttore e dello stesso lotto l'accuratezza tra i singoli resistori è migliore della tolleranza indicata del valore nominale.

Se si vogliono un guadagno unitario di inversione op amp in pratica utilizzando un dispositivo di uso generale come un LM324, basta calcolare i valori di resistenza per dare guadagno calcolato G = -1.009 , ad esempio, Rin = 218k, Rf=220k. Questo ti darà il guadagno misurato effettivo G = -1con il tuo voltmetro.

Non ho mai usato nulla di più esotico di un LM324, ho usato questa parte per interfacciarmi con sensori che richiedono livelli di precisione di microvolt senza alcun problema nel produrre un output stabile. Le tue difficoltà iniziano a cercare di rendere stabile il convertitore AD del tuo microcontrollore.