¿Cómo diseñar un sumador de amplificador operacional no inversor para mi circuito?

Tenga en cuenta que solo dos resistencias en realidad lo llevan de una buena manera a su objetivo:

Cuando R1 = R2, OUT será el promedio de V1 y V2, que es solo el V1+V2 / 2 deseado. Por lo tanto, todo lo que tenemos que hacer es amplificar por 2:

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 igual a R2, pero ¿qué valor absoluto deberían tener? Esto depende en parte de lo que puedan manejar V1 y V2. Para minimizar la carga en V1 y V2, desea que R1 y R2 sean lo más altos posible, pero si los hace demasiado altos, el nodo en el pin 3 captará con demasiada facilidad el ruido perdido, la corriente de fuga del opamp creará una compensación 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 V1 y V2 entre sí como lo haría un amplificador inversor sumador. Cada uno ve al otro con una impedancia de R1+R2. Tal vez eso no importe, pero al menos debes pensarlo.

En cuanto a R3 y R4, los hace más bajos para admitir una frecuencia más alta, pero no tan bajos como para sobrecargar la salida del opamp o drenar demasiada corriente. Por ejemplo, si R3 y R4 son de 1 kΩ cada uno y la salida suele ser de 4 V, esto consumirá 2 mA de corriente de suministro. Eso probablemente sea irrelevante si esto es parte de algo como un televisor, por ejemplo, que está enchufado a la corriente de la pared. Sin embargo, 2 mA pueden marcar una diferencia significativa en un dispositivo que funciona con batería. Probablemente volvería a usar 10-100 kΩ para cada R3 y R4 a menos que haya una buena razón para no hacerlo.

Lo que necesitas es un amplificador sumador. 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 invaluable en el conjunto de herramientas de un ingeniero electrónico. El circuito general que se muestra a continuación se puede resolver usando la ley de corriente de Kirchoff y un montón de álgebra horrible, pero si está feliz de creer en mi palabra, todo se reduce a una ecuación simple y una condición que debe ser obedecida.

Puede tener tantas o tantas entradas positivas y negativas como desee, aquí se muestran 3 de cada una a modo de ilustración.

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

Hay una condición estricta que se debe obedecer 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 retroalimentación de 10k, entonces desea que cada entrada de suma esté conectada a la entrada no inversora con una resistencia de 10k cada una, la entrada de resta a la entrada inversora con una resistencia de 40k y una resistencia de 13k3 desde la entrada inversora a tierra para equilibrar las impedancias en paralelo.

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 5,0 V y supondré que tiene 5,0 V disponibles como referencia analógica estable para el término agregado.

Su entrada de señal tiene un rango de 2,6 V y requiere una ganancia de 5,0/2,6 = 1,92. Sin la adición de una compensación, la señal se amplificaría para producir una salida en el ADC de -1,54 V a +3,46 V. Entonces, a la salida, debe agregar una compensación de 1.54V.

Utilizando los valores de la serie E24, la ganancia de 1,92 se puede lograr utilizando 7k5/3k9, por lo que Rf = 7k5 y Rp1 = 3k9. La compensación de 1,54 V se puede agregar conectando una referencia estable de 5,0 V a través de Rp2 = 24k. (Vp2 * Rf / Rp2 = 5,0 * 7,5 / 24 = 1,56 V, que es correcto 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 desde 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 ayude y le brinde una herramienta útil para futuros diseños.

Me doy cuenta de que esta publicación es bastante antigua, pero por el bien de futuras búsquedas: la mejor y más genérica respuesta está aquí: http://electronicdesign.com/ideas-design/ficiently-design-op-amp-summer-circuit

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