反転増幅器は電流の釣り合いを使う

2抵抗を流れる電流

入力からRin経由でV−、出力からRf経由でV−、V+を基準Vrefへ接続します。入力電流を無視し、安定で非飽和のループを仮定します。V− ≈ Vrefなので反転節点KCLは$(V_{in}-V_{ref})/R_{in}+(V_o-V_{ref})/R_f=0$、整理すると$V_o=V_{ref}-(R_f/R_{in})(V_{in}-V_{ref})$です。

両電源例でVref = 0、Rin = 10 kΩ、Rf = 40 kΩ、Vin = 0.2 Vなら出力−0.8 V、入力電流20 μAです。入力抵抗は約Rinなので、高電源抵抗センサに負荷をかけます。仮想接地は物理接地ではありません。抵抗電流が出入りする間、帰還が節点を接地電位へ近づけます。

単電源の例

仮定3.3 V電源でVref = 1.65 V、同じ比4を使います。Vin = 1.75 Vなら出力1.25 V、1.55 Vなら2.05 Vです。電源が対応できない負の絶対出力を作るのでなく、基準周りの偏差を反転します。

Vrefから+0.5 Vの入力変化は出力−0.35 Vを要求し、この電源では理想式を満たせません。設計完了とする前に出力振幅、入力同相範囲、必要負荷電流を確認します。

基準品質が信号に入る

書き換えると$V_o=(1+R_f/R_{in})V_{ref}-(R_f/R_{in})V_{in}$です。比4では、Vinの絶対値が固定なら基準1 mV変化で出力5 mV変化です。基準雑音とドリフトも重要です。センサと増幅器が追従基準を共有するなら、両寄与を自動的に独立扱いせず相関を解析します。

信号利得−4とノイズゲイン5を別々に記録します。後者は補償済み電圧帰還オペアンプの帯域見積もりに影響します。1つの抵抗比が関係する2つの異なる計算を担います。