Was ist der Vorteil der invertierenden Opamp-Schaltung gegenüber der nicht invertierenden?

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Operationsverstärkerschaltungen sind so ausgelegt, dass unabhängig von den Unterschieden zwischen den einzelnen Operationsverstärkern eine bestimmte Verstärkung erzielt wird. Eine sehr verbreitete Schaltung hat eine Verstärkung von -R2 / R1. Hier ist ein (korrigierter) Schaltplan:

Invertierung des Operationsverstärkerschemas

Eine andere übliche Konfiguration hat eine Verstärkung von R2 / R1 + 1 und ist nicht invertierend:

nicht invertierender Schaltplan

Was ich nicht sehen kann, ist, warum auf der Erde irgendjemand die Umkehrung verwenden würde, außer in dem merkwürdigen Fall, in dem Sie tatsächlich eine Umkehrung wünschen. Die nicht invertierende hat eine hohe Eingangsimpedanz ohne zusätzliche Eingangsstufe und fast die gleiche Verstärkung. Hat das erste Beispiel einen Vorteil?

Da das erste Beispiel keine hohe Eingangsimpedanz aufweist, kann das Ansteuern einen erheblichen Stromverbrauch verursachen. Daher wird häufig ein Source Follower vor dem Verstärker platziert. Gibt es für die zweite Konfiguration einen Grund, warum jemals ein Source-Follower erforderlich sein würde?

operational-amplifier

— Dov
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Wäre im ersten Fall (invertierend), da es sich um einen Operationsverstärker mit Einzelversorgung handelt, keine "virtuelle Masse" von VCC / 2 erforderlich, die in den + -Eingang eingespeist wird, da sonst der Ausgang versuchen würde, negativ zu werden? (Ich bin ein digitaler Typ, der immer noch lernt, mit Operationsverstärkern umzugehen, daher könnte ich mich leicht irren.)

— Tcrosley

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Sie haben Ihre eigene Frage beantwortet. Manchmal möchten Sie einen Verstärker mit niedriger Eingangsimpedanz. Zum Beispiel, wenn Sie den Strom verstärken.

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Die invertierende Konfiguration kann eine Verstärkung von weniger als 1 erzielen und kann als Mischer verwendet werden. Hier ist eine gute Grundierung.

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

Ich weiß nicht genau warum (jeder kann mitmachen), aber die Tatsache, dass die negative Rückkopplung den negativen Eingangsanschluss auf 0 V hält, bedeutet, dass der Knoten ein geeigneter Ort ist, um Ströme zu summieren, wodurch die Mischerschaltung funktionsfähig wird (obwohl sie invertiert). . Operationsverstärker sind auch billig und werden in Paketen mit mehr als einem geliefert, so dass Sie normalerweise etwas wieder umkehren können, wenn es "verkehrt herum" ist.

— user11311
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Ein noch nicht erwähnter Faktor ist, dass einige Operationsverstärker am besten funktionieren, wenn die Gleichtakt-Eingangsspannung in einem engen Bereich gehalten wird. Es ist sehr schwierig, einen Operationsverstärker zu entwickeln, bei dem dieselbe Schaltung Gleichtaktspannungen in der Nähe beider Schienen verarbeitet. Normalerweise funktioniert ein Operationsverstärker entweder nicht richtig, wenn sich die Eingänge zu nahe an einer der Schienen befinden, oder er verfügt über einen Satz von Eingangsschaltungen, die verwendet werden können, wenn sich die Spannungen in der Nähe einer Schiene befinden, und einen anderen Satz, wenn sich die Spannungen in der Nähe der anderen befinden und eine Schaltung, die automatisch zwischen ihnen umschaltet. Wenn die beiden Eingangskreise nicht perfekt übereinstimmen, kann das Umschalten zwischen den beiden den Ausgang stören. Durch Halten der Gleichtaktspannung auf einem festen Wert wird dieses Problem behoben.

— Superkatze
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Eine variierende Gleichtaktspannung erzeugt Verzerrungen durch Mechanismen wie Kanallängenmodulation / Early-Effekt im Stromspiegel, der das Eingangsdifferentialpaar speist. Bei großen Quellenwiderständen kann diese Verzerrung erheblich sein.

— Bitrex

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In seinem ersten Buch formuliert Jim Williams Williams 'Regel: "Ein wenig bekannter Grundsatz für präzise Operationsverstärkerschaltungen ... immer invertieren (außer wenn Sie nicht können)."

— Markrages

@ markrages: Ich mag diese Regel. Es ist üblich, Operationsverstärker in Fällen zu verwenden, in denen Eingangsströme minimiert werden sollen, und für diese ist in der Regel eine nicht invertierende Konfiguration der richtige Weg. Wenn der Eingang jedoch bekannte Eigenschaften mit endlichem Widerstand aufweist, ist dies ein gutes Zeichen benutze eine invertierende Konfiguration.

— Supercat

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@markrages: Seltsamerweise taucht das gleiche Prinzip auch in einigen anderen Bereichen auf. Beispielsweise können Standard-Schwarzweißfilme verarbeitet werden, um ein Positiv oder Negativ zu erzeugen, und es sind sowohl Positiv- als auch Negativfarbfilme verfügbar. Ein direktes Positiv kann besser sein als ein Druck aus einem Negativ, aber ein Druck aus einem Negativ ist besser als ein Druck aus einem Positiv.

— Supercat

Obwohl es mehrere Fälle gibt, in denen eine Invertierung nicht ideal ist. Wenn Ihre Quellenimpedanz beispielsweise hoch ist, müssen Sie möglicherweise hochohmige Widerstände verwenden. In diesem Fall kann das Rauschen höher als erforderlich sein. Auch wenn die Quellenimpedanz nicht besonders hoch ist, möchten Sie im Allgemeinen die Serienwiderstände minimieren. Besonders zur Geräuschreduzierung in Audiokreisen. Wenn Sie einen wirklich guten rauscharmen Audiokreis studieren, werden Sie normalerweise einen sehr geringen oder gar keinen Serienwiderstand im Signalweg finden.

— Squarewav

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In any case, inverting is not a problem. We can get a positive signal just by changing the wiring. Furthermore, I think using several amp stages is pretty common, and an even number of inverting amps make a bigger non-inverting one.

Wikipedia bietet einige Nachteile für die nicht invertierende Konfiguration: http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#Non-inverting_amplifier

I don't think that placing a buffer in the input of the second configuration provides any advantage.

— Serge
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Using positive feedback will usually make the output "run away" to the positive rail and then stay there, basically latching the first positive output voltage event until powered down. This is of no use when trying to amplify some varying input signal.

— JimmyB

Could you include disadvantages stated in Wikipedia in your answer?

— Dmitry Grigoryev

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Really, nowadays the humble inverting amplifier has almost no advantages over the non-inverting amplifier (excluding the absence of a common-mode error and, of course, the inversion). But in the past, when there were no differential amplifiers, this was the only way to make an amplifier with negative feedback.

The generalized inverting configuration with various elements E1 and E2 (resistors, capacitors, inductors, diodes, transistors, sensors, etc.) connected in the place of R1 and R2, is extremely useful. There the op-amp removes the undesired voltage drop across E2 by an equivalent output voltage thus providing ideal load conditions (short connection) for E1... the op-amp acts as an element with negative impedance neutralizing the positive impedance of E2. See more about this technique in my wikibooks story of Voltage compensation.

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— Circuit fantasist
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