¿Cómo diseñar un sumador de amplificadores operacionales que no invierta para mi circuito?

Tenga en cuenta que solo dos resistencias en realidad le ayudan a alcanzar su objetivo:

CuandoR1=R2,OUTseráelpromediodeV1yV2,queesexactamenteelV1+V2/2deseado.Porlotanto,todoloquetenemosquehaceresamplificaren2:

La ganancia del pin 3 a OUT es 2 cuando R3 = R4.

Sin embargo, todavía hay algunas compensaciones que hacer y problemas a tener en cuenta. Sabemos que R1 debería ser lo mismo que R2, pero ¿qué valor absoluto deberían ser? Esto depende en parte de lo que V1 y V2 pueden manejar. Para minimizar la carga en V1 y V2, debe hacer que R1 y R2 sean lo más altos posible, pero si los hace demasiado altos, el nodo en el pin 3 captará fácilmente el ruido parásito, la corriente de fuga del opamp creará un desplazamiento relevante voltaje, y la inevitable capacitancia parásita en ese nodo formará un filtro de paso bajo. A menos que necesite un ancho de banda muy alto, 10-100 kΩ será un buen valor para la mayoría de los casos.

Tenga en cuenta también que este circuito no aísla a V1 y V2 entre sí como lo haría un amplificador inversor de suma. Cada uno ve al otro con una impedancia de R1 + R2. Tal vez eso no importe, pero al menos debes pensar en ello.

En cuanto a R3 y R4, los hace más bajos para soportar una frecuencia más alta, pero no tan bajo como para sobrecargar la salida del opamp o drenar demasiada corriente. Por ejemplo, si R3 y R4 son 1 kΩ cada uno y la salida a menudo se ubica en 4 V, entonces esto consumirá 2 mA de corriente de suministro. Es probable que eso sea irrelevante si esto es parte de algo como un televisor, por ejemplo, que está enchufado a la toma de corriente. Sin embargo, 2 mA puede hacer una diferencia significativa en un dispositivo con batería. Probablemente volvería a usar 10-100 kΩ para cada uno de R3 y R4 a menos que haya una buena razón para no hacerlo.

Lo que necesitas es un amplificador de suma. El amplificador sumador de 2 entradas en el enlace que proporciona es un ejemplo específico de la forma general, y puede o no ser adecuado para sus necesidades.

La forma general del amplificador sumador es un recurso inestimable en el kit de herramientas de un ingeniero electrónico. El circuito general que se muestra a continuación se puede resolver utilizando la Ley actual de Kirchoff y un horrible montón de álgebra, pero si está contento de tomar mi palabra, todo se reduce a una simple ecuación y una condición que debe ser obedecida. p>

Puedes tener tantas o más entradas de más y menos como quieras, 3 cada una se muestra aquí para ilustración.

Cada entrada contribuye con Vn * Rf / Rn a la salida, donde todos los elementos de Vp / Rp se agregan a la salida, y los Vm / Rm se restan de la salida.

Hay una condición estricta que debe cumplirse para permitir que las matemáticas se simplifiquen bien a este resultado: la suma paralela de impedancias en la entrada inversora debe ser exactamente igual a la suma paralela de impedancias en la entrada no inversora. Aquí es donde entra Rc, para equilibrar Rf en el caso de que todas las resistencias de entrada tengan el mismo valor.

Si desea sumar dos voltajes por igual, y restar un cuarto de un tercio, con un circuito que tiene una resistencia de realimentación de 10k, entonces cada entrada de suma debe estar conectada a la entrada no inversora con una resistencia de 10k cada una. restando la entrada a la entrada inversora con una resistencia de 40k y una resistencia 13k3 de la entrada inversora a tierra para equilibrar las impedancias paralelas.

En su caso, tiene una entrada en el rango de -0.8V a + 1.8V y desea agregar 0.8V y escalar el resultado para que se ajuste al rango de su ADC. No dice qué rango de ADC necesita, pero como ejemplo elegiré 5.0V y asumirá que tiene 5.0V disponible como referencia analógica estable para el término agregado.

Su entrada de señal tiene un rango de 2.6V y requiere una ganancia de 5.0 / 2.6 = 1.92. Sin la adición de un desplazamiento, la señal se amplificaría para producir una salida en el ADC de -1.54V a + 3.46V. Así que para la salida, debe agregar un desplazamiento de 1.54V.

Usando los valores de la serie E24, la ganancia de 1.92 se puede lograr usando 7k5 / 3k9, entonces Rf = 7k5 y Rp1 = 3k9. El desplazamiento de 1.54V se puede agregar conectando una referencia estable de 5.0V a través de Rp2 = 24k. (Vp2 * Rf / Rp2 = 5.0 * 7.5 / 24 = 1.56V que es correcto a mejor que 1.5%). La suma paralela en la entrada inversora es 7k5 // 24k = 5k7 y la suma paralela en la entrada no inversora es simplemente 10k. Por lo tanto, debemos agregar una resistencia de 13k3 de la entrada no inversora a tierra para reducir la suma paralela a 5k7 para que coincida con la entrada inversora. 13k3 se puede aproximar con dos 27k en paralelo.

Espero que eso ayude, y le brinde una herramienta útil para futuros diseños.

Me doy cuenta de que esta publicación es bastante antigua, pero para futuras búsquedas: la mejor y más genérica respuesta está aquí: enlace

Hay una pequeña modificación en el enfoque de Billysugger que hace que sea mucho más fácil calcular los valores de resistencia.