Diseñar un circuito de amplificador operacional que tenga la siguiente señal en la salida

ingrese la descripción de la imagen aquíIntenté combinar varios inversores, un amplificador operacional de suma y un amplificador operacional para la integración. Sin embargo, LT-spice producía basura en la salida y realmente estaba teniendo dificultades para realizar análisis de CA en este gran circuito. El circuito del que hablo es este:ingrese la descripción de la imagen aquí

Algunos de mis colegas mencionaron brevemente que esto se puede hacer usando solo dos amplificadores operacionales, pero parece que no puedo encontrar esa solución. Todas las sugerencias serán apreciadas. Y lo siento por publicar el circuito dibujado en papel, pero así me fue más fácil dibujar las (presuntas) señales de salida de cada etapa.

¿La forma de onda de entrada ya está siendo producida por otra cosa y solo necesita convertir la entrada en salida?
@ user1582568 Sí, y esa conversión debe realizarse con amplificadores operacionales.
¿Qué tan precisa debe ser la pendiente lineal de la salida? Si la frecuencia de entrada cambia, ¿debería cambiar la pendiente proporcionalmente? ¿Qué importancia tienen los puntos de interrupción de 6V y 4V?
@Andyaka Dado que este es realmente solo un ejercicio para hacer en papel, supongo que debería ser bastante independiente de la frecuencia y tener una pendiente de
k = ± 0.8
en la salida
Dos cosas saltan a la vista. Primero, su integrador se desviará si sus amplificadores operacionales tienen compensaciones de entrada o corrientes de polarización. En segundo lugar, su rectificador de precisión está tomando su salida desde el punto equivocado. Verifique sus fuentes para la conexión correcta.
Dado que este es un ejercicio académico, probablemente sea seguro asumir que los componentes son ideales. En su circuito propuesto, está invirtiendo tanto la entrada como la salida, lo cual es redundante. Puede hacerlo con dos amplificadores operacionales si omite todas las inversiones adicionales.

Respuestas (3)

Probablemente no sea lo que su profesor quiere, pero aquí hay una solución de amplificador operacional único:

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esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Es algo así como entre las dos sugerencias anteriores: en la práctica, el integrador en la respuesta de Dave necesitaría tener una resistencia de valor relativamente alto en el capacitor de todos modos, así que muestro cómo hacer que la pendiente sea arbitrariamente lineal (en la práctica, el circuito se vuelve sensible a la coincidencia de componentes y al rendimiento del amplificador operacional si va demasiado lejos, pero la mejora se ve bastante bien gráficamente).

Lo que estoy haciendo es reducir el cambio en el voltaje del capacitor al darle al amplificador operacional una ganancia de -10 desde la entrada del diferenciador y luego agregar 9/11 de la entrada nuevamente a la entrada inversora donde la ganancia es +11 * 9/11 = +9 para una ganancia neta de -1 para cambios instantáneos.

La forma general de la respuesta se encuentra a continuación. Tenga en cuenta que el segundo amplificador invierte tanto la señal de entrada original como la salida del integrador. Te dejo a ti que calcules el resto de los valores de los componentes.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿Cómo evita el integrador golpear los rieles de alimentación? ¿Debería haber un circuito de reinicio en alguna parte o una resistencia adicional que podría deslinear un poco la pendiente? Solo cito "Creo que podemos asumir que las curvas exponenciales no están permitidas"
@Andyaka: Este es un ejercicio académico, no un problema de diseño industrial. Pero como usted dice, para convertir esto en un circuito práctico, simplemente coloque una resistencia arbitrariamente grande en paralelo con C1. El error producido será mucho, mucho más pequeño que el producido por su circuito totalmente pasivo.
¿Qué hace realmente el circuito de reinicio? Me temo que ese podría ser uno de los problemas con la simulación del circuito que realicé, ya que obtuve una salida casi igual a los suministros de CC de los amplificadores operacionales.
Los suministros deben exceder los voltajes de salida esperados (en ambos amplificadores operacionales) en todo momento. Por lo general, esto no es un problema en una simulación que utiliza amplificadores operacionales ideales.

La forma más fácil de hacer esto es usar un filtro de paso alto (y sin amplificadores operacionales, solo un capacitor de 600nF y una resistencia de 10k a tierra): -

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Hay una ligera no linealidad en la pendiente debido al uso de una solución de dos componentes tan simple.

Si fuera a hacerlo de manera diferente con una pendiente mucho más controlada, usaría una pequeña MCU y un DAC para reconstruir la señal con pendiente lineal. Jugar con integradores sin control de punto de CC será problemático y una solución MCU/DAC parece tan simple si la linealidad es un problema.

Creo que podemos asumir que las curvas exponenciales no están permitidas.
@DaveTweed Le pedí al OP la precisión de la pendiente.
Se supone que todos los componentes son ideales, ya que esto no se usa (y lo digo solo para mí) para ningún proyecto específico.
Además, este circuito produce una polaridad de salida incorrecta.
Parece que ustedes dos están peleando.
@Shemafied: No, en realidad no. Rechacé la respuesta de Andy porque está mal, y él rechazó la mía en venganza, citando una excusa quisquillosa. Sólo una diferencia normal de opinión, nada más.
@DaveTweed Rechacé tu respuesta porque no funcionará, pero no lo habría hecho si no hubieras rechazado la mía, por supuesto.
Diseñar un circuito de amplificador operacional que tenga la siguiente señal en la salida
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