¿Puede alguien explicar esta ganancia y compensar el circuito del amplificador operacional?

Primero vamos a quitar la pelusa. Los 20K y 6.8K están allí, de modo que si la entrada se desconecta, la salida será aproximadamente cero (porque la entrada efectiva será 1.268V, que es bastante cercana a la presumida escala media de 1.25V.

La ganancia de este circuito es \ $ 1 + \ dfrac {27K} {13K || 5.6K} = +7.90 \ $

Para el desplazamiento, suponga que la entrada es de escala media de 1.25 V y sume las corrientes en la entrada inversora.

$$ V_o = 1.25V + \ Big (\ frac {1.25V} {5.6K} - \ frac {5V - 1.25V} {13K} \ Big) \ cdot 27K = -0.51V $$

La función de transferencia nominal es:

$$ V_o = 7.90 \ cdot (V_ {in} - 1.25V) - 0.51V $$

No necesariamente necesita modificar el voltaje de referencia, solo los valores de resistencia de 13K, 27K y 5.6K, y como solo importa la relación, solo necesita modificar dos de ellos.

Te dejaré el álgebra, pero como puedes ver, es bastante sencillo.

Edit: De acuerdo, te rasqué el álgebra (y a los futuros lectores):

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Supongamos que seleccionamos Rf como algo razonable, Vref se da, luego queremos calcular R1 y R2. Sabemos el cambio en la salida \ $ \ Delta \ $ Vo para el cambio en la entrada \ $ \ Delta \ $ Vin y la salida Vo (0) cuando la entrada es 0V.

\ $ R1 = - \ dfrac {V_ {REF} R_F} {V_O (0)} \ $

\ $ R2 = \ dfrac {R_1 R_F} {R_1 \ Big [\ dfrac {\ Delta V_O} {\ Delta V_ {IN}} - 1 \ Big] - R_F} \ $

Conectando los valores para el problema anterior, Rf = 27K, \ $ \ Delta \ $ Vo = 20V, \ $ \ Delta \ $ Vin = 2.5V, Vref = 5.0V, Vo (0) = -10V

Entonces,

\ $ R1 = \ dfrac {27K} {2} = 13.5K \ $

\ $ R2 = \ dfrac {13.5 \ cdot 27} {13.5 \ cdot 7 - 27} = 5.4K \ $

Personalmente, probablemente usaría 32.4K, 16.2K y 6.49K 1% (o mejor si se requiere una mayor precisión).

Puede conectar fácilmente los valores adecuados para su problema de 3.3V.

Para analizar la ganancia & Al compensar el comportamiento de este circuito, podemos ignorar las resistencias de 20k y 6k8 en la entrada, ya que parece que su único propósito es proporcionar una tensión de polarización conocida si la entrada no está conectada.
Así que ahora el circuito se ve algo así como:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Pero con un poco de reordenación tenemos:

^{simular este circuito}

que se ve extraordinario como una configuración de operación de suma de inversión 'estándar'. El 'truco' aquí es que lo que normalmente se consideraría que las entradas son ahora voltajes de referencia fijos (5v & 0v), y lo que generalmente se consideraría que la referencia es ahora la entrada variable de 0-2.5v, pero aún podemos analizar la Circule como si se tratara de un resumen de inversión si tomamos estos puntos en consideración.

Recuerde que la regla de oro normal para opamps con retroalimentación negativa es que se asume que el voltaje en sus entradas es igual (siempre y cuando no exceda las capacidades del opamp).

Entonces, para una entrada de 0v, ¿qué tenemos?

V3 = 5v, por lo tanto, I3 = 5 / 13k = 385uA
V2 = 0v, por lo tanto, I2 = 0 / 5.6k = 0uA
Corriente a través de R2 y amp; R3 se suma y debe coincidir en R1, por lo que:
I1 = - (I2 + I3) = - (0 + 385u) = -385uA
V1 = I1 x R1 = -385u x 27k = -10.4v La tensión de salida es la suma de la tensión en R1 y la tensión en la entrada no inversora, por lo que: Vout = V1 + Vin = -10.4 + 0 = -10.4v

Si ahora configuramos la entrada en 2.5v, el análisis se vuelve un poco más complicado (recuerde que los voltajes en las entradas opamp son iguales):
V3 = 5 - 2.5 = 2.5v
I3 = 2.5 / 13k = 192uA
V2 = 0 - 2.5 = -2.5v
I2 = -2.5 / 5k6 = -446uA
Como antes, urrent a través de R2 y amp; R3 se suma y debe coincidir en R1, por lo que:
I1 = - (I2 + I3) = - (192u - 446u) = 254uA
V1 = I1 x R1 = 254u x 27k = 6.86v
La tensión de salida sigue siendo la suma de la tensión en R1 y la tensión en la entrada no inversora, pero ahora la entrada no inversora está en 2.5v, por lo que: Vout = V1 + Vin = 6.86 + 2.5 = 9.36v

Así que ahí lo tienen. No es una conversión perfecta de 0-2.5 a + -10V, pero es bastante buena considerando que no estamos usando ningún valor de resistencia esotérica.

Olvídese de los 20k y 6k8: con una entrada de voltaje de 0 a 2.5 voltios, estas resistencias no hacen nada para explicar el circuito. Entonces te quedas con el simple caso de examinar dos escenarios; A saber, el 0V en el escenario y el 2.5V en el escenario.

Con 0V en, la entrada inversora adquirirá 0V en virtud de que el op-amp tiene retroalimentación negativa. Entonces, ¿cuál debe ser la salida del amplificador operacional para producir 0 V en esta entrada?

Sin la resistencia de realimentación de 27k, el voltaje de entrada inversor será: -

5V x \ $ \ dfrac {5.6} {13 + 5.6} \ $ = 1.5054 voltios y tiene una impedancia de fuente de 5k6 || 13k = 3k914 kohms.

Ahora, aplique la resistencia de realimentación de 27k y (mediante la acción del amplificador operacional y la retroalimentación negativa) este voltaje se lleva a 0V.

La corriente que la lleva a 0 V DEBE ser igual a 1.5054 voltios dividida por 3k914 kohms = 3.8462 mA. Esta corriente fluye a través de la resistencia de realimentación de 27k y esto significa que tiene un voltaje de 10.384 voltios.

En otras palabras, para 0V en la entrada, la salida del amplificador operacional es de -10.384 voltios.

No voy a calcular el 2.5V en el escenario porque debería ser razonablemente claro cómo hacerlo usted mismo.