バッファが続くオペアンプインバータ。どうして？

私が理解しようとしている回路図では、このサブサーキットに出くわしました：

これは、オペアンプインバータの直後にバッファが続きます。VINはマイクロコントローラーのDACから供給され、この回路は負のVINであるVOUTを生成します。オペアンプは、正と負のレールから供給されます（ここには示されていません）。ここまでは順調ですね。

しかし、この回路でOA2を使用する理由は完全にはわかりません。私が見ることができる唯一の理由はこれです：バッファ（OA2）なしでは、オペアンプOA1フィードバックが調整されるまで（約1µs）VOUTでの突然の負荷がVINから電流を引き込みます。バッファ（OA2）を使用すると、これはもはや当てはまりません。これは正しいですか？それとも何か不足していますか？

あなたが正しいです。ほとんどの場合、これはばかげており、オフセット電圧を追加し、別の部品を使用します。ほとんどの場合、これは誰かの膝の反応だけであるか、「信号を常にバッファリングする」というルールを盲目的にたどりすぎて、それについて考えすぎることはありません。すべての回路図が優れた設計の結果であるとは限りません。

2番目のバッファのみのオペアンプには、いくつかの微妙な利点があります。

1. R2を通るフィードバック電流は、OA1の合計出力電流能力を使い果たします。OA2には、出力を駆動するための現在の機能がすべて備わっています。

   R2が10kΩのこの場合、フィードバック電流はほとんどのオペアンプの能力に比べて非常に小さいため、これは弱い議論です。R2が以前よりずっと低く、R2を上げた設計変更の後、2番目のオペアンプが削除されなかったために、このような回路が発生することがあります。

2. OA2は、出力信号の乱用から入力信号を保護します。Vinは、OA1が閉ループ動作で動作している限り、R1の固定インピーダンスを認識します。何かがVoutをロードして、OA1がそれを目的の電圧に駆動できない場合、OA1の負入力は0 Vではなくなり、Vinが駆動しているテブナンの等価物が変化します。

   この回路では、OA2の出力は、順番に、ヴィンには影響しませんOA1の出力、影響を与えることなく、悪用される可能性が多分に。私が「たぶん」と言う理由は、一部のオペアンプの入力間に背中合わせのダイオードがあるためです。私はあなたのオペアンプを調べなかったので、それがここに当てはまるかどうかわかりません。その場合、Voutの不正使用はOA2の正の入力に戻り、Vinに戻ります。

   望ましい出力電圧に駆動できないポイントにオペアンプ出力をロードすると、一般にオペアンプが仕様を超えて実行されるため、これはやはり弱い議論です。

伝達関数に2つの極があるため、多少遅くすることを除いて、パフォーマンスにはあまり影響しません。

設計者は、デュアルの1つのオペアンプのみを必要とし、残りのアンプで問題のないようにするために、残りのアンプで良性の処理を選択する可能性があります。これは、LM324クワッドアンプとLM358デュアルアンプの一般的な状況です。

単一のアンプを備えたLM358の一般的な安価な同等物はありません-他の部品はより高価になる傾向があり、および/または何らかの方法で制限される可能性があります（最大供給電圧が低いなど）同様にそれを使用し、2番目のアンプを無駄にするかもしれません。

「バッファ」は、その名前が示すように、出力を「バッファ」するためだけのものです。

OA1はフィードバックネットワークの一部であるため、その出力の一部は既に使用されています（R2とR1で失われます）。つまり、OA1の駆動能力は低くなります。したがって、OA1を回路の他の部分に接続すると、意図しないことが起こる可能性があります。OA2は、OA1の出力を単に「フォロー」または「バッファリング」し、出力負荷がゼロであるため、完全な駆動能力を備えています。この「バッファリング」は一般的に見られ使用されており、回路の動作をより堅牢で信頼性の高いものにします。

また、バッファは遅延の観点から重要です。デジタルとアナログの両方の回路設計において、高速信号は回路要素によって大幅に遅延する可能性があります。場合によっては、遅延を導入することを除いて、複数のバッファが使用されます。これは通常、時間領域で2つの信号が「再び会う」ように行われます。

電源が入っているとき、他のポスターが述べたように、ほとんど違いはないはずです。

ただし、電源をオフにした場合、2番目のバリアントは出力が入力に逆流する可能性が低く、入力接続が出力接続から独立する可能性があります。一部のアプリケーション（オーディオ？）では、これは望ましいプロパティです。ここで実際にそうであるかどうかは、問題のオペアンプの内部回路に依存します。特定のタイプが指定されているため、これは実際に設計の一部であった可能性があります。

あなたが描いた回路図では、他の人が答えたように、このレイアウトの利点はあまりありません。

ただし、2つの異なるモデルのオペアンプがあり、抵抗値が異なる場合は、そのようなレイアウトを使用する十分な理由があります。比較的高い周波数の信号を増幅し、出力を50オームの負荷に駆動する必要がある同様の回路を作成しました。これら2つの機能には、特性の異なるオペアンプが必要です。最初のオペアンプでは、高周波でゲインを失うことなく高周波を増幅できるように、より高い帯域幅が必要です。2番目のオペアンプでは、最大出力電圧で50オームの負荷を駆動できるように、より高い定格出力電流が必要でしたが、ゲインが1しかなかったため、このような高い帯域幅は必要ありませんでした。