¿Cómo escalar y cambiar la señal de voltaje?

Quiero escalar y cambiar mi señal de voltaje por debajo de la relación:

V o tu t = 10 12 ⋅ V i norte − 10

De hecho, mi voltaje primario es de 0v a 24v y quiero ponerlo de -10v a +10v.

Intento usar el siguiente circuito, pero su ganancia siempre es mayor que 1.

Imagen de SLOA097 TI

Imagen de SLOA097 TI.

¿Alguien sabe cómo puedo lograr mi objetivo? Tengo líneas eléctricas de ±12v y 5v.

EDITAR:
De acuerdo con la solución innovadora de scorpdaddy , pensé que sería valioso editar mi pregunta:

  1. Se requiere una alta impedancia de entrada para disminuir los efectos de carga. ¿Cómo puede lograrse?
  2. ¿Cómo puedo lograr más y más precisión?
Intente poner una resistencia a través de Co.

Respuestas (2)

Esto se puede hacer en una sola etapa.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Además, se puede realizar mediante inspección, mediante un truco, que se explica a continuación.

Usando el truco, la ganancia de Vin asciende a R1/R4 = 100/120 en el lado positivo. La ganancia de la referencia de 5 V es R1/R5 o 100/50, por lo que su entrada es v5 * 100/50 = 10v en el lado negativo. La ecuación de salida es Vin*10/12 - 10v.

La otra cosa a tener en cuenta es la magnitud de las señales de entrada. Con Vin a 24 V, el amplificador operacional más el pin es de aproximadamente 5 V debido al divisor de R2, R3, R4. Así que está bien.

El resto de las resistencias son el truco. R4 está compensado por R6 en el otro pin del amplificador operacional. R5 está compensado en el otro lado del amplificador operacional por R3. Y finalmente, R1 está compensado en el lado positivo por R2. La suma de las ganancias del lado positivo (R1/R2 + R1/R3 + R1/R4) menos las ganancias del lado negativo (R1/R5 + R1/R6) es 1,00. Si la suma de las ganancias es 1,00, las ganancias individuales pueden determinarse mediante inspección como R1/Rx. Ese es el truco.

Si uno quiere, R2 y R3 se pueden combinar.

Las corrientes de polarización de entrada también se cancelan en este arreglo.

Una prueba de este truco se deja al lector. Si bien funciona y permite diseñar la función algebraica en una sola etapa, la prueba es complicada y el método un poco engañoso.

¡Buena solución! 1. ¿Puedo agregar un amplificador operacional como búfer antes de Vin para aumentar mi impedancia de entrada? 2. ¿No es sensible a la precisión del valor de la resistencia?
Sí. También puede escalar todas las resistencias en 10x. Si tiene un requisito de impedancia de entrada, debe proporcionarse en la pregunta. Y si. La precisión de las resistencias es importante. Es parte de por qué no combino, por ejemplo. R2, R3. Si hay un requisito de precisión, también debe proporcionarse en la pregunta.
+1 Perfecto. Para el OP: en una situación real, la referencia suele ser algo más preciso y estable que el voltaje de la fuente de alimentación.
@SpehroPefhany ¿Podría darnos algunos ejemplos de cosas que ha mencionado que son más precisas y estables que el voltaje de la fuente de alimentación?
Creo que te refieres a que la ganancia de la referencia de 5V es R1/R5.

V o tu t = 10 12 ⋅ V i norte − 10

Reorganizando esto para un solo amplificador operacional diferencial;

usando V o tu t = k ∗ V i norte + ∗ ( | A v | + 1 ) − V r mi F ∗ | A v | dónde A v = − Z F / Z i norte − ¿Puede elegir un Zener programable o LDO Vref = 5V exactamente y resolver k y Av?

Vout=k* Vin+*(|Av|+1) - |Av|*5V) por lo tanto, para Av=2 , k * (|2|+1) para convertirse en 10/12, la relación de división de entrada + debe ser 10/12 dividir por 3 o 5/18

por lo tanto, en el diseño de @scorpdaddy, R5=R1 para Av-=-1 y Av+=2, R6=DNP (donotpopulate)

y R2/(R4+R2) = 5/18 y R3=DNP

Entonces, si R2//R4=R/2 para anular el desplazamiento de Iin, resuelva esto.

Mira si hice un boo-boo, ya que obtengo un resultado diferente.

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