Penguat pembalik menggunakan keseimbangan arus

Arus melalui dua resistor

Hubungkan masukan ke V− melalui Rin, keluaran ke V− melalui Rf, dan V+ ke tegangan acuan Vref. Asumsikan arus masukan dapat diabaikan dan loop stabil tanpa saturasi. Maka V− ≈ Vref, sehingga KCL pada node pembalik memberi $(V_{in}-V_{ref})/R_{in}+(V_o-V_{ref})/R_f=0$. Penataan ulang menghasilkan $V_o=V_{ref}-(R_f/R_{in})(V_{in}-V_{ref})$.

Untuk contoh catu ganda dengan Vref = 0, Rin = 10 kΩ, Rf = 40 kΩ, dan Vin = 0.2 V, keluaran −0.8 V. Arus masukan 20 μA. Resistansi masukan ini sekitar Rin, sehingga sensor dengan resistansi sumber tinggi akan terbebani. Ground virtual bukan koneksi ground fisik: umpan balik membuat node dekat dengan ground sementara arus resistor mengalir masuk dan keluar darinya.

Contoh catu tunggal

Pada asumsi catu 3.3 V, gunakan Vref = 1.65 V dan rasio 4 yang sama. Jika Vin = 1.75 V, keluaran 1.25 V. Jika Vin = 1.55 V, keluaran 2.05 V. Penguat membalik penyimpangan di sekitar acuan, alih-alih menghasilkan tegangan keluaran absolut negatif yang tidak didukung catu.

Jika simpangan masukan +0.5 V di sekitar Vref meminta keluaran −0.35 V, rangkaian tidak dapat memenuhi persamaan ideal pada catu itu. Periksa ayunan keluaran, rentang common-mode masukan, dan arus beban yang diperlukan sebelum menyatakan desain selesai.

Kualitas acuan masuk ke sinyal

Penulisan ulang persamaan memberi $V_o=(1+R_f/R_{in})V_{ref}-(R_f/R_{in})V_{in}$. Dengan rasio 4, pergeseran acuan 1 mV menghasilkan pergeseran keluaran 5 mV jika Vin tetap pada tegangan absolut. Jadi derau dan drift acuan penting. Jika sensor dan penguat berbagi acuan yang bergerak bersama, analisis korelasinya alih-alih otomatis menganggap kedua kontribusi acuan independen.

Catat penguatan sinyal −4 dan penguatan derau 5 secara terpisah. Yang terakhir memengaruhi perkiraan bandwidth op-amp umpan balik tegangan terkompensasi. Satu rasio resistor digunakan untuk dua perhitungan terkait tetapi berbeda.