Ist es möglich, mit einem volldifferentiellen Operationsverstärker einen hochohmigen Spannungsfolger herzustellen?

Mit einem Single-Ended-Operationsverstärker kann ich einen Spannungspuffer mit Einheitsverstärkung wie folgt erstellen:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Eingangsimpedanz dieser Schaltung ist gleich der Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers, die normalerweise sehr groß ist.

Ich versuche, eine vorhandene analoge Front-End-Schaltung wiederzuverwenden, die über einen Differenzeingang verfügt, der mit einem volldifferenziellen Operationsverstärker verbunden ist. Der Operationsverstärker ist so verdrahtet, dass er eine Verstärkung liefert, ähnlich wie hier:

Vollständig differenzielle invertierende Verstärkerkonfiguration des Operationsverstärkers

Ich weiß, dass ich einstellen kann R F = R G Einheitsgewinn zu bekommen, aber wenn ich es richtig verstehe, ist die Eingangsimpedanz der Schaltung R G . Wenn ich eine differentielle Eingangsimpedanz in der Größenordnung von Megaohm haben möchte, kann ich dann nur Megaohm-Widerstände in diese Schaltung einbauen? Oder gibt es eine andere Möglichkeit, es zu verdrahten, um die natürlich hohe Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers selbst zu nutzen?

Um Ihnen besser helfen zu können, geben Sie Informationen über den differenziellen Operationsverstärker an.
@HenningLarsen Es ist ein THS4531A. Es gibt Pin-kompatible Ersatzgeräte mit höherer Eingangsimpedanz.

Antworten (2)

Die Eingangsimpedanz dieser Schaltung ist gleich der Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers, die normalerweise sehr groß ist.

Es ist sogar noch höher wegen der folgenden negativen Rückkopplung ( Bootstrapping ). So lässt es sich erklären. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers ist gleich und entgegengesetzt zur Eingangsspannung (durch die Schleife reisend) und in Reihe geschaltet; Sie wird also von der Eingangsspannung abgezogen. Als Ergebnis sind die resultierenden Spannungsschwankungen am Differentialeingang des Operationsverstärkers gering. Das Verhältnis dVin/Rin ist also klein und die Stromschwankungen sind klein. Dies bedeutet einen sehr hohen Eingangsdifferentialwiderstand.

Wenn ich eine Eingangsimpedanz in der Größenordnung von Megaohm haben möchte, kann ich dann nur Megaohm-Widerstände in diese Schaltung einbauen?

Die professionelle Lösung besteht darin, Spannungsfolger (wie im ersten Bild) oder nicht invertierende Verstärker vor die Volldifferenzverstärker zu stellen. Diese Topologie wird in Instrumentenverstärkern verwendet.

Das "Einsetzen von Megaohm-Widerständen" führt zu unerwünschten Spannungsabfällen und anderen Problemen.

Versuchen Sie diese Schaltung:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Inspiriert vom Datenblatt für LTC6362

Wenn Sie eine vorhandene Schaltung haben, aber mit Widerständen, ist es wahrscheinlich einfach zu testen.

Dieses Design kann jedoch keinen differentiellen Eingang puffern. Dies ist ein Puffer, der auch als Single-Ended-to-Differential-Wandler fungiert.
@heide, du hast recht. Aus der Frage, ob ein Differenzeingang erforderlich ist oder nicht, ging jedoch nicht hervor - daher meine Antwort.
Gutes Argument! Ich nahm an, dass ein Differenzeingang angezeigt wurde, aber es ist mehrdeutig.
@Hearth Ich habe einen Differenzeingang. Ich werde die Frage bearbeiten.
Ist es möglich, mit einem volldifferentiellen Operationsverstärker einen hochohmigen Spannungsfolger herzustellen?
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