Widerstand im invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers

Die Platzierung der Widerstände um den Operationsverstärker hängt davon ab, wie die Schaltung funktioniert.

Lassen Sie uns zunächst diskutieren, wie der nichtinvertierende Verstärker funktioniert:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Schema erstellt mit CircuitLab} In dieser Schaltung wird der Operationsverstärker so verwendet, dass er versucht, die Spannungsdifferenz zwischen seinen - und + Eingängen auf Null zu bringen.

Da wir das Eingangssignal direkt an den + Eingang anlegen, versucht der Operationsverstärker, den - Eingang diesem Signal folgen zu lassen. Er kann dies tun, indem er den Ausgang entsprechend ansteuert. Beachten Sie, wie R3 und R4 einen Spannungsteiler bilden. Angenommen, R3 und R4 haben den gleichen Wert und das Eingangssignal beträgt 1 V. Um die Spannung am Eingang - ebenfalls 1 V zu machen, muss der Ausgang des Operationsverstärkers 2 V betragen.

Nun besprechen wir, wie der invertierende Verstärker funktioniert:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Auch in dieser Schaltung wird der Operationsverstärker so verwendet, dass er versucht, die Spannungsdifferenz zwischen seinen - und + Eingängen auf Null zu bringen.

Hier liegen die Eingänge des Operationsverstärkers auf konstanter Spannung, sie folgen nicht dem Eingangssignal (wie in der nichtinvertierenden Verstärkerschaltung). Da der +-Eingang geerdet ist, versucht der Operationsverstärker, die Spannung am --Eingang ebenfalls geerdet zu halten.

Ich persönlich denke, der einfachste Weg, um zu sehen, wie dies funktioniert, besteht darin, den Strom durch R1 und R2 zu betrachten. In die Eingänge des Operationsverstärkers kann kein Strom fließen, sodass der Strom durch R1 und R2 gleich ist, es ist der gleiche Strom.

Wenn wir nun bedenken, dass der - Eingang auf 0 V gehalten wird, dann wird R1 die Eingangssignalspannung darüber haben. Der Strom durch R1 ist also Vin / R1. In ähnlicher Weise liegt die Ausgangsspannung über R2, sodass der Strom Vout / R2 beträgt (ich ignoriere einige - Zeichen hier, nur bei mir).

Angenommen Vin = 1 V und R1 = R2 = 1 kOhm. Dann beträgt der Strom durch R1 1 V / 1 kOhm = 1 mA. Um dann den - Eingang auf 0 V zu halten, muss der Ausgang auf einer negativen Spannung von -1 V liegen, da Vout / R4 die gleichen 1 mA sein müssen, die durch R1 fließen.

Hier wird also R1 benötigt, um als Spannungs-Strom-Wandler zu fungieren .

Wenn wir R1 = 0 Ohm machen würden, was würde passieren? Dann gibt es keine Möglichkeit, dass der Ausgang des Operationsverstärkers seinen - Eingang auf 0 V ziehen kann, der - Eingang ist mit der Eingangsspannung kurzgeschlossen, sodass der Operationsverstärker nichts tun kann, um die Spannung des - Eingangs zu beeinflussen.

Für den nicht invertierenden Verstärker wird kein Vorwiderstand benötigt. Dort fließt kein Strom, also bringt das Hinzufügen eines Widerstands nichts . Tatsächlich können Sie einen Vorwiderstand hinzufügen, der nichts ändern würde, da kein Strom fließt.

Bei einem idealen Operationsverstärker ist der Strom an beiden Eingangsanschlüssen Null, dh Eingangsanschlüsse verhalten sich wie offene Schaltkreise. Angesichts der Tatsache, dass die invertierende Konfiguration zwei Widerstände hat, die mit dem -Eingang verbunden sind, die einen Potentialteiler zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers und dem Signaleingang bilden, müsste ein zusätzlicher Widerstand wie dieser angewendet werden: -

Antwort: Nein, das würde es nicht geben, und ist es daher notwendig, einen Widerstand in Reihe mit dem + Eingang in einer nicht invertierenden Konfiguration zu verwenden? Nein, das gibt es jedoch nicht, für den echten Operationsverstärker gibt es kleine Eingangsvorspannungsströme, die einen kleinen Spannungsfehler erzeugen können, und manchmal bedeutet dies, dass ein Widerstand hinzugefügt wird.

Dies hat jedoch nichts mit der idealen Operationsverstärkertheorie zu tun.