Invertierender Puffer mit Operationsverstärkern

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 feiner 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, aber sie ist ziemlich komplex, und Widerstände sind für die meisten Situationen eine bessere Lösung mit einer Genauigkeit im ppm-Bereich.

Eine Möglichkeit. Früher stellten sie ein paar spezialisierte Operationsverstärker her, die differenzielle Ausgänge hatten, einen positiven und einen negativen, wahrscheinlich zum Ansteuern von differenziellen Leitungspaaren. Ich habe noch nie einen benutzt und kann mich nicht an die Teilenummern erinnern. Aber ich nehme an, wenn Sie den positiven Ausgang als Spannungsfolger anschließen würden, wäre der negative Ausgang ebenso negativ.

Beachten Sie, dass selbst eine Operationsverstärkeranordnung mit Spannungsfolger nicht perfekt ist. Es gibt interne Gain-Spezifikationen und kleine Offsets, die zwar klein sind, aber zu Ausgängen führen können, die nicht perfekt eins zu eins der Eingänge sind.

Ergänzend zu Nedds Antwort sind die Differenzverstärker-ICs mit Präzisionsverstärkung von Einheit, nach denen Sie suchen, vom Typ INA105, DRV134, THAT1240 usw. Es gibt verschiedene Qualitäten, Marken und Hersteller und natürlich eine unterschiedliche Preisspanne. Die betreffende Schaltung wäre die folgende aus dem INA105-Datenblatt.

Gerade im analogen Bereich weichen die praktischen Erfahrungen oft vom Lehrbuchideal ab. Wenn Sie qualitativ hochwertige Widerstände desselben Herstellers und derselben Charge verwenden, ist die Genauigkeit zwischen einzelnen Widerständen besser als die angegebene Toleranz des Nennwerts.

Wenn Sie in der Praxis einen invertierenden Operationsverstärker mit Einheitsverstärkung wünschen, der ein Allzweckgerät wie einen LM324 verwendet, berechnen Sie einfach die Widerstandswerte, um die berechnete Verstärkung zu G = -1.009erhalten Rin = 218k, Rf=220k. Dies gibt Ihnen die tatsächlich gemessene Verstärkung von G = -1mit Ihrem Voltmeter.

Ich habe noch nie etwas Exotischeres als einen LM324 verwendet. Ich habe dieses Teil als Schnittstelle zu Sensoren verwendet, die eine Genauigkeit im Mikrovoltbereich erfordern, ohne dass Probleme auftreten, um eine felsenfeste Ausgabe zu erzielen. Ihre Schwierigkeiten beginnen damit, den AD-Wandler Ihres Mikrocontrollers stabil zu bekommen.

Zwei invertierende Verstärker würden ausreichen, aber dieses Gegenstück: Sie müssen zwei verwenden. Da Operationsverstärker im Dual- oder Quad-Paket frei erhältlich sind, in den meisten Anwendungen kein Problem.