反転アンプ入力インピーダンスについて

質問

課題：電流アンプでnAの電流を測定しようと思いますが、出力された±電圧を+電圧に変換してマイコンへ入力しようと考えております。
質問：+電圧へ変換のため、反転増幅回路を使用しようと考えましたが、反転アンプの入力インピーダンスが無限大ではなくRinですから精度を保つため、反転アンプの前段に電圧フォロア回路をつけてもいいでしょうか。それで反転アンプの入力インピーダンスが小さい問題を解決できるでしょうか。また別にいい方法があればご教示願います。

回答No.5

otto0001otto

こんにちは。
ご質問内容に理解できない部分があるのですが。

＞電流アンプでnAの電流を測定しようと思いますが

例えば、PDのような物の出力電流を検出するのか
回路上の電流をシャント抵抗を使って検出するのか？

どういったことを目的にされているのでしょうか？

回答No.4

ricardo_

普通は電流アンプの出力インピーダンスは充分に低く、後段に反転アンプが有っても問題無いんじゃないの？
　だけど、反転アンプでは無く加算器を使うんじゃないの？

お礼

ご回答ありがとうございました。
問題が解決できました。

回答No.3

KEN_2

質問の意味を取り違えていたら申し訳ないですが、前後の入・出力仕様を明確にすればより適切な信号処理の方式が設計可能と考えます。
１．nAの電流の範囲（±nAから何nA）
２．A/D変換精度と分解能（ビット数）、必要な最小分解能

>電流アンプでnAの電流を測定しようと思いますが、出力された±電圧を+電圧に変換してマイコンへ入力しようと考えております。

>質問：+電圧へ変換のため、反転増幅回路を使用しようと考えましたが、反転アンプの入力インピーダンスが無限大ではなくRinですから精度を保つため、反転アンプの前段に電圧フォロア回路をつけてもいいでしょうか。それで反転アンプの入力インピーダンスが小さい問題を解決できるでしょうか。

>電流アンプでnAの電流を測定・・・・・・
１．検出する電流は±の極性があるのでしょうか？
　普通０nAから数百nAの電流をI-V変換するアンプの出力は片側出力電圧になるのではないですか？
２．もし、±の極性がある電流の場合、－最大電圧を０Vにレベルシフト変換して処理しなけばなりません。
　この場合０nA付近のオフセットドリフトと、ゼロ点付近の精度が低下します。
３．±の極性の判定の必要が無い場合は、全波整流回路をI-V変換回路の後に入れれば可能です。
>マイコンへ入力・・・
４．普通のマイコンのA/D変換入力であれば0V～5V入力でしょうが、外付けのA/D変換で±極性の変換可能なICを使い、マイコンはDIで読み込む方法はとれないのでしょうか？

>反転アンプの入力インピーダンスが無限大ではなく・・・・
反転アンプは入力インピーダンスが無限大ではなくRinですが、アンプの出力インピーダンスは遥かに低いmΩ以下ですので、反転アンプを接続しても問題ないと考えますし、実際にわざわざ電圧フォロア回路を付ける必要は無いと思います。

＊以上質問文を読んで感じた点を記しますが、意味を取り違えていたら申し訳ありません。

お礼

ご回答ありがとうございました。
問題が解決しました。

回答No.2

tance

ボルテージフォロワを反転アンプの前に置くことで、反転
アンプの入力抵抗が低い問題を解決することができます。

全体を知らないので、何とも言えませんが、普通は
電圧フォロワの出力インピーダンスと、その他のアンプの
出力インピーダンスの違いを問題にすることはまず
ありません。電流・電圧変換アンプの出力抵抗も十分
低いはずです。（フォロワは不要なのでは・・・）

回答No.1

tance

出力された±電圧を＋にしたい、ということでしょうか。

だったら、反転ではなく「シフト」ですね。
例えば、±2V出力を0V～5V入力のADコンバータに入れる場合、
一例として、2.5Vを常に加えておいて、-2Vは+0.5Vに、
+2Vは+4.5VにシフトされたものをADで読むということに
なると思います。

上記の2.5Vシフトは、電流入力にDC電流を足すことでも
実現できますが、これは高抵抗が必要だったりするので、
やはり±出力になった後で足し算をするのが無難です。

一番問題の少ない方法は、反転アンプです。（結局反転！笑）
ADで読んだ信号の増減の向きが逆になることに気をつければ
「足し算」はほとんど問題なくできます。問題になりそうな
ことといえば、足し込む元の電源の安定性とノイズくらい
でしょう。

他の方法として、差動アンプも考えられます。マイナス電圧
との差をとると、プラスとの和（足し算）と同じになります。

入力抵抗がRinであること自体で精度が悪くなることは普通は
あり得ません。きちんと電圧フィードバックされたOPアンプ
回路であれば、その出力抵抗は極めて低いからです。

もしかして、問題点を勘違いしているかもしれません。
何かあれば再度質問してください。

お礼

いろいろご回答ありがとうございます、参考になりました。
もう一点、電圧フォロア回路を反転アンプの前に置くことは反転増幅回路の入力インピーダンスが低い問題を解決できるでしょうか。