Qual è il vantaggio del circuito opamp invertito rispetto a quello non invertente?

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I circuiti di amplificazione operazionali sono progettati per ottenere un guadagno specifico indipendentemente dalle differenze tra i singoli amplificatori operazionali. Un circuito molto comune ha un guadagno di -R2 / R1. Ecco uno schema (corretto):

invertendo lo schema dell'amplificatore operazionale

Un'altra configurazione comune ha un guadagno di R2 / R1 + 1 e non è invertente:

schema non invertente

Quello che non riesco a vedere è perché mai qualcuno dovrebbe usare quello invertito, tranne per il caso strano in cui si desidera davvero l'inversione. Quello non invertente ha un'impedenza di ingresso elevata senza uno stadio di ingresso aggiuntivo e quasi lo stesso guadagno. C'è qualche vantaggio nel primo esempio?

Inoltre, poiché il primo esempio non ha un'impedenza di ingresso elevata, può essere necessaria una corrente significativa per guidare. Quindi, spesso un follower della sorgente viene posto davanti all'amplificatore. Per la seconda configurazione, c'è qualche motivo per cui un follower di origine sarebbe mai necessario?

operational-amplifier

— Dov
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Nel primo caso (invertendo), poiché si tratta di un amplificatore operazionale a singola alimentazione, non si dovrebbe avere una "terra virtuale" di VCC / 2 che si immette nell'ingresso +, altrimenti l'uscita proverebbe a diventare negativa? (Sono un ragazzo digitale che sta ancora imparando a usare gli amplificatori operazionali, quindi potrei sbagliarmi facilmente su questo).

— Tcrosley,

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Hai risposto alla tua domanda. A volte vuoi un amplificatore con bassa impedenza di ingresso. Ad esempio, se stai amplificando la corrente.

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La configurazione di inversione è in grado di guadagnare meno di 1 e può essere utilizzata come mixer. Ecco un buon primer.

http://chrisgammell.com/2008/08/02/how-does-an-op-amp-work-part-1/

Non so esattamente perché (chiunque si senta libero di entrare), ma il fatto che il feedback negativo stia tenendo il terminale di ingresso negativo a 0v significa che il nodo è il posto giusto per sommare le correnti, rendendo possibile il circuito del mixer (anche se invertendo) . Gli amplificatori operazionali sono anche economici e vengono forniti in pacchetti con più di uno, quindi di solito puoi semplicemente invertire qualcosa di nuovo se è "sottosopra"

— user11311
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Un fattore non ancora menzionato è che alcuni amplificatori operazionali funzionano meglio quando la tensione di ingresso in modo comune viene mantenuta entro un intervallo ristretto. È molto difficile progettare un amplificatore operazionale in cui lo stesso circuito gestisca tensioni di modo comune vicino a entrambe le rotaie. In genere, un amplificatore operazionale non funzionerà correttamente quando gli ingressi sono troppo vicini a una delle rotaie, oppure avrà una serie di circuiti di ingresso da utilizzare quando le tensioni sono vicine a una guida, un'altra impostata per quando le tensioni sono vicine all'altra e i circuiti per passare automaticamente da uno all'altro. Se i due circuiti di ingresso non sono perfettamente abbinati, la commutazione tra allora potrebbe disturbare l'uscita. Mantenere la tensione di modo comune a un valore fisso elimina questo problema.

— Supercat
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Avere una tensione di modo comune variabile crea distorsione, attraverso meccanismi come la modulazione della lunghezza del canale / effetto precoce nel mirror corrente che alimenta la coppia differenziale di ingresso. Con resistenze di sorgente elevate questa distorsione può essere abbastanza significativa.

— Bitrex,

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Nel suo primo libro, Jim Williams formula la regola di Williams: "un principio poco noto di circuiti di amplificazione operazionale di precisione ... sempre invertito (tranne quando non puoi)".

— Markrages

@markrages: mi piace quella regola. È comune utilizzare gli amplificatori operazionali nei casi in cui si desidera ridurre al minimo le correnti di input, e per quelli una configurazione non invertita è di solito la strada da percorrere, ma se l'input avrà caratteristiche di resistenza finite note, questo è un buon segno che si dovrebbe usa una configurazione invertita.

— supercat

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@markrages: Curiosamente, lo stesso principio appare anche in alcuni altri campi. Ad esempio, è possibile elaborare una pellicola in bianco e nero standard per produrre un positivo o un negativo e sono disponibili pellicole a colori sia positive che negative. Un positivo diretto può essere migliore di una stampa fatta da un negativo, ma una stampa fatta da un negativo è migliore di una stampa fatta da un positivo.

— supercat

Sebbene ci siano diversi casi in cui l'inversione non è l'ideale. Ad esempio, se l'impedenza della sorgente è elevata, è necessario utilizzare resistori di valore potenzialmente elevato, nel qual caso il rumore potrebbe essere maggiore del necessario. Anche se l'impedenza della sorgente non è tremendamente elevata, in genere si desidera ridurre al minimo le resistenze in serie. Soprattutto per mantenere basso il rumore nei circuiti audio. Se studi un circuito audio a basso rumore davvero buono, di solito troverai una resistenza in serie molto bassa o addirittura assente nel percorso del segnale.

— Squarewav,

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In ogni caso, l'inversione non è un problema. Possiamo ottenere un segnale positivo semplicemente cambiando il cablaggio. Inoltre, penso che l'utilizzo di più stadi di amplificazione sia abbastanza comune e un numero pari di ampli invertenti ne crei uno più grande invertente.

Wikipedia presenta alcuni svantaggi per la configurazione non invertente: http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#Non-inverting_amplifier

Non penso che posizionare un buffer nell'input della seconda configurazione offra alcun vantaggio.

— Serge
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L'uso del feedback positivo di solito farà "scappare" l'uscita sulla rotaia positiva e poi rimarrà lì, fondamentalmente agganciando il primo evento di tensione di uscita positiva fino allo spegnimento. Questo non è di alcuna utilità quando si tenta di amplificare alcuni segnali di ingresso variabili.

— JimmyB,

Potresti includere gli svantaggi dichiarati in Wikipedia nella tua risposta?

— Dmitry Grigoryev il

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Al giorno d'oggi, l'umile amplificatore a inversione non ha quasi alcun vantaggio rispetto all'amplificatore a non inversione (esclusa l'assenza di un errore di modo comune e, ovviamente, l'inversione). Ma in passato, quando non c'erano amplificatori differenziali, questo era l'unico modo per realizzare un amplificatore con feedback negativo.

La configurazione di inversione generalizzata con vari elementi E1 ed E2 (resistori, condensatori, induttori, diodi, transistor, sensori, ecc.) Collegati al posto di R1 ed R2, è estremamente utile. Lì l'amplificatore operazionale rimuove la caduta di tensione indesiderata attraverso E2 da una tensione di uscita equivalente fornendo così condizioni di carico ideali (collegamento corto) per E1 ... l'amplificatore operante funge da elemento con impedenza negativa che neutralizza l'impedenza positiva di E2. Scopri di più su questa tecnica nella storia dei miei wikibook sulla compensazione della tensione .

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— Fantasista di circuiti
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