Un amplificateur inverseur utilise un bilan de courants

Courant dans deux résistances

Connectez l’entrée à V− par Rin, la sortie à V− par Rf et V+ à une tension de référence Vref. Supposez un courant d’entrée négligeable et une boucle stable non saturée. Alors V− ≈ Vref, et KCL au nœud inverseur donne $(V_{in}-V_{ref})/R_{in}+(V_o-V_{ref})/R_f=0$. En réarrangeant, on obtient $V_o=V_{ref}-(R_f/R_{in})(V_{in}-V_{ref})$.

Pour un exemple à alimentation symétrique avec Vref = 0, Rin = 10 kΩ, Rf = 40 kΩ et Vin = 0.2 V, la sortie vaut −0.8 V. Le courant d’entrée vaut 20 μA. La résistance d’entrée est approximativement Rin : un capteur à forte résistance de source subirait donc un effet de charge. Une masse virtuelle n’est pas une connexion physique à la masse : la contre-réaction maintient le nœud proche de la masse tandis que les courants résistifs y entrent et en sortent.

Exemple à alimentation simple

Sous une alimentation supposée de 3.3 V, utilisez Vref = 1.65 V et le même rapport 4. Si Vin = 1.75 V, la sortie vaut 1.25 V. Si Vin = 1.55 V, elle vaut 2.05 V. L’amplificateur inverse les écarts autour de la référence au lieu de produire des tensions absolues de sortie négatives que l’alimentation ne peut pas supporter.

Si une excursion d’entrée de +0.5 V autour de Vref demande une sortie de −0.35 V, le circuit ne peut pas satisfaire l’équation idéale sous cette alimentation. Vérifiez l’excursion de sortie, la plage de mode commun d’entrée et le courant de charge requis avant de déclarer la conception terminée.

La qualité de la référence intervient dans le signal

Réécrire l’équation donne $V_o=(1+R_f/R_{in})V_{ref}-(R_f/R_{in})V_{in}$. Avec le rapport 4, un déplacement de référence de 1 mV produit un déplacement de sortie de 5 mV si Vin reste fixe en tension absolue. Le bruit et la dérive de référence importent donc. Si le capteur et l’amplificateur partagent une référence qui évolue avec eux, analysez leur corrélation plutôt que de traiter automatiquement les deux contributions de référence comme indépendantes.

Notez séparément le gain du signal −4 et le gain de bruit 5. Ce dernier affecte les estimations de bande passante d’un amplificateur opérationnel à contre-réaction en tension compensé. Un même rapport résistif sert à deux calculs liés mais différents.