オペアンプで反転出力を得る場合は非反転と反転どちらが良いでしょうか

質問

Ｄ－Ａコンバータの出力をオペアンプを使用し、ＩＶ変換します。
その出力を一定のゲインを持たせて増幅させるのですが、増幅信号は
２種類で、反転した信号と非反転した信号を得られるようにしたいのですが、
どのようにすればよいのかはっきりとしません。
扱うのは直流ですが、高速です。
負荷は、容量負荷ですので、充電電流が確保できれば良い程度です。
容量負荷を１００ｎｓ以下で充電する充電電流としてＭＡＸでも２００ｍａ以下（ただし、振幅によっては
もっと必要になる場合もあります）です。
精度は１６ビット１ＬＳＢほど必要。
帰還抵抗は精密抵抗を使用します。

何点か方法が浮かぶのですが、それぞれの利点や欠点が今一解りませんので、教えていただきたいです。

得たい信号は下記図のようになるのですが、単純にＩＶ変換後に
反転増幅、非反転増幅にて出力を得る。
入力インピーダンスが違うので、出力電圧の違いが出る？程度？数ＬＳＢ程？
出力インピーダンスはこの場合、反転増幅側と非反転増幅側のアンプゲイン
が同じなので、ループゲインも同じになり、ほぼ同じ？

　　　　　　　　　→（増幅）反転出力
Ｄ-Ａ→ＩＶ変換
　　　　　　　　　→（増幅）非反転出力

下記のように、反転出力だけで得る方法。
ＩＶ変換後の入力インピーダンスは同じに出来るが、反転を２段にするため、
若干遅れる？反転２段の方は、ゲインをそれぞれ変えても良さそうです。

　　　　　　　　　→（増幅）反転出力
Ｄ-Ａ→ＩＶ変換
　　　　　　　　　→（増幅）反転出力→（ゲイン-1）反転出力

下記のように、簡単にする。
ＩＶ変換部で必要な電圧を得なければならないので、ちょっときつそうです。
ユニティゲインで動作する高速高電圧アンプはあんまり無かったです。
数Ｖの高速アンプ（更に高ゲイン１６ビット精度であるため、１００ｄB以上は必要）はあるため、

　　　　　　　　　→出力
Ｄ-Ａ→ＩＶ変換
　　　　　　　　　→（－１）反転出力

と言う感じで、何点か回路は浮かぶのですが、利点と欠点が見えません。
最初の二つはどれでも良いような気がするのですが、どのように考えればよろしいのでしょうか。

よろしくお願いします。

回答No.2

tance

tanceです。
16ビット精度のまま挑戦されるとのことですが、それでも仕様の解釈
などはよく見直してください。本当に要求されている性能は何かと
いうことです。

高精度抵抗はたとえばこんなものですが、それでも15ビット相当くらい
しかありません。
http://www.yokogawa.com/jp-mcc/gmi/dc/gmi-2792a-001-jp.htm
値段は意外と安く 約20万円です。

現実問題として、こんな抵抗をたくさん使うわけにはいかないと思い
ます。もう少し現実的な部品としては
http://www.alpha-elec.co.jp/w2img/ww1210144653H19M07.pdf
なんかが良いと思います。それでもものによっては抵抗１本\5000くらい
は覚悟してください。

温度変化が少ない環境だったり、その場での再現性さえ良ければOK
という用途だったり、絶対値は問わないとか、何らかの楽になる要素
を探してください。そうすれば大幅に実現性が向上するはずです。

そして、さらなる難関は200mAという大電流と100nsecというスピード
です。これについてはそれこそ仕様次第なので何とも言えませんが
難関であることは間違いありません。

頑張ってください。

お礼

ありがとうございます。
精密抵抗はＡＬＰＨＡやビシエイを選択する予定です。
取りあえず、コストより、仕様を満足する実現性の検討からですので、
値段は気にしません。
もちろん温度変化等は縛りを設け、どういう条件であれば、実現可能であるかを検討していきます。

ありがとうございました。

回答No.1

tance

＞容量負荷を１００ｎｓ以下で充電する充電電流としてＭＡＸでも
＞２００ｍａ以下（ただし、振幅によってはもっと必要になる場合も
＞あります）です。
＞精度は１６ビット１ＬＳＢほど必要。

これは結構大変な設計ですよ。精度は十分な時間が経ってからのDC
の値で見ればよいのだと思いますが、それでも1LSB精度は相当大変です。
（分解能と精度では雲泥の違いです）

どの程度の同時性を要求されるのか判りませんが、最初の回路で良いと
思います。きちんと設計すれば、入力インピーダンスの違いや遅れは
問題になりません。

それより、精密抵抗って手に入りますか？16ビットDAの1LSBの誤差に
相当する抵抗って、0.0015%になります。おそらく存在するとは思い
ますが、50万円～100万円くらいはするのではないでしょうか。

OPアンプも普段は無視できるオープンループゲインなどが問題になって
きますので注意してください。チョッパアンプを使ってトリミングを
すればDC精度は出ると思いますが、スピードは全然だめです。フル
スケールが10Vくらいならばチョッパアンプである必要はないでしょう。

出力電流が200mAとのことですが、これによるGND電位の分布などが
仕様を脅かします。温度上昇も気がかりです。

まず16ビットという値の怖さを理解してください。（もしくは、仕様を
見直してください）

お礼

ありがとうございます。
１６ビット精度は見直せないので、このまま挑戦します。
ありがとうございました。