Diseño de amplificador operacional que da \ $ V_ {out} = -2 * V_ {1} + 3 * V_ {2} - 3 V_ {3} \ $

A pesar de la advertencia de Dave de que calcular los valores de resistencia para una implementación de un solo operador no será trivial, lo intentaremos. El truco es evolucionar el circuito en pequeños pasos, de modo que cada paso sea bastante simple. Comience con el amplificador de inversión básico utilizando un solo operador:

Estoesrealmentebásico,conlagananciasiendo-R1/R2.Sinoestásegurodedóndevinoeso,busque"amplificador inversor" y estoy seguro de que habrá muchos escritos sobre esto por ahí. Debido a la retroalimentación alrededor del amplificador, el circuito mantendrá el pin 2 en cualquier voltaje que sea el pin 3, que en este caso es 0. Suponiendo que sea un indicador ideal, el nodo en el pin 2 tiene una impedancia de 0 voltios. La corriente que fluye hacia ese nodo a través de R2 es proporcional al voltaje en IN. Esa misma corriente también debe fluir a través de R1 (opamp ideal, impedancia de entrada infinita), pero fluye a través de R1 de izquierda a derecha, por lo que el extremo derecho es más bajo. El efecto neto es la inversión.

Solo para elegir algo, digamos que R1 es de 100 kΩ. Si R2 también es de 100 kΩ, entonces la ganancia es -1, si es de 50 kΩ, entonces la ganancia es -2 (la misma corriente genera el doble de voltaje en R1 que en R2).

No se debe considerar que la corriente de varios lugares puede volcarse en el nodo del pin 2 de manera independiente, ya que ese nodo está siempre a 0 V. Cada uno de estos se muestra a través de R1, con el voltaje total de R1 resultante de la suma de estas corrientes. Podría hacer una segunda entrada, por ejemplo, que tuviera una ganancia negativa diferente:

DadoqueR1es2xmásgrandequeR2,latensiónenV1seamplificaráen2x(yseinvertirá).Demanerasimilar,dadoqueR3es3xR1,latensiónenV2seamplificaráen3x.Hastaahoratenemos

Vout=-2*V1-3*V2

Ahorapienseenelamplificadoropampnoinversorcomún:

Aquí la ganancia es un poco diferente. R1 y R2 forman un divisor de voltaje para la señal de realimentación, y la ganancia termina siendo el factor de atenuación del divisor. La ganancia en este caso es:

G = (R1 + R2) / R2

Ahora vuelva al amplificador de inversión de 2 entradas que se encuentra arriba y vea que en realidad tenemos tal disposición desde el punto de vista de la entrada positiva. V1 y V2 son fuentes de voltaje y, por lo tanto, tienen impedancia 0. La impedancia R2 y R3 están en paralelo y son la resistencia inferior del divisor de voltaje para la retroalimentación. En otras palabras, ya tenemos un amplificador no inversor, solo que hasta ahora hemos conectado a tierra su entrada. R2 en la ecuación de ganancia de amplificador positivo es en realidad la combinación paralela de R2 y R3 del amplificador de inversión de 2 entradas. 33.3 kΩ // 50 kΩ = 20 kΩ. Al insertar eso en la ecuación de ganancia positiva anterior, obtenemos una ganancia de 6 del pin 3 a Vout.

Pero el problema indica que desea una ganancia de 3, no de 6. No hay problema, simplemente atenúelo en 2 antes de presentarlo en el opamp, que lo multiplicará por 6. En general, obtiene 3 como usted desea. Un circuito final para realizar las tres ganancias es:

R4 y R5 atenúan V3 en 2, luego el circuito multiplica eso por 6, por lo que en general la ganancia de V3 a Vout es 3.

Dado que todos estos efectos son lineales, podemos considerar cada uno individualmente sabiendo que todos se sumarán. Dicho de otra manera, analice lo que sucede para que la señal de cada entrada mantenga las otras entradas en 0.

Me acabo de dar cuenta de que V2 y V3 se han volcado de tu pregunta, pero lo que escribí anteriormente es autoconsistente y debería responder tu pregunta lo suficientemente bien.

Conecte la señal cuya ganancia necesita inversión, a la entrada inversora de un amplificador de operación lineal:

Paraobteneruntutorialdetallado,consulte este enlace .

Si bien es posible hacer esto con un solo indicador de operación, el cálculo de los valores de resistencia requeridos no es un ejercicio trivial. Un mejor enfoque es utilizar un búfer de inversión separado.