Diseño de amplificador operacional que da Vout=−2∗V1+3∗V2−3V3Vout=−2∗V1+3∗V2−3V3V_{out} = -2 *V_{1} + 3*V_{2} - 3 V_{ 3}

A pesar de la advertencia de Dave de que averiguar los valores de resistencia para una sola implementación de opamp no será trivial, lo intentaremos. El truco consiste en hacer evolucionar el circuito en pequeños pasos, de modo que cada paso sea bastante simple. Comience con el amplificador inversor básico usando un solo opamp:

Esto es realmente básico, con una ganancia -R1/R2. Si no está seguro de dónde vino eso, busque "amplificador inversor" y estoy seguro de que habrá mucho escrito sobre esto. Debido a la retroalimentación alrededor del amplificador, el circuito mantendrá el pin 2 en cualquier voltaje que tenga el pin 3, que en este caso es 0. Suponiendo un amplificador operacional ideal, el nodo en el pin 2 tiene una impedancia de 0 a 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 100 kΩ. Si R2 también es 100 kΩ, entonces la ganancia es -1, si es 50 kΩ, entonces la ganancia es -2 (la misma corriente genera el doble de voltaje en R1 que en R2).

No considere que la corriente de varios lugares se puede volcar en el nodo del pin 2 de forma independiente, ya que ese nodo siempre está a 0 V. Cada uno de estos aparece en 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:

Dado que R1 es 2x más grande que R2, el voltaje en V1 se amplificará 2x (e invertirá). De manera similar, dado que R3 es 3x R1, el voltaje en V2 se amplificará 3x. hasta ahora tenemos

  Vsal = -2*V1 - 3*V2

Ahora piense en el amplificador opamp no inversor común:

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

  G = (R1 + R2) / R2

Ahora regrese al amplificador inversor de 2 entradas anterior y vea que en realidad tenemos tal arreglo desde el punto de vista de la entrada positiva. V1 y V2 son fuentes de voltaje y por lo tanto tienen impedancia 0. En cuanto a 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 puesto 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 inversor de 2 entradas. 33,3 kΩ // 50 kΩ = 20 kΩ. Conectando eso a la ecuación de ganancia positiva anterior, obtenemos una ganancia de 6 desde el pin 3 hasta Vout.

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

R4 y R5 atenúan V3 por 2, luego el circuito lo multiplica 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 con la señal de cada entrada mientras mantiene las otras entradas en 0.

Me acabo de dar cuenta de que he cambiado V2 y V3 de su pregunta, pero lo que escribí anteriormente es coherente y debería responder a su pregunta lo suficientemente bien.

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

Para un tutorial detallado, vea este enlace .

Si bien es posible hacer esto con un solo amplificador operacional, calcular los valores de resistencia necesarios no es un ejercicio trivial. Un mejor enfoque es usar un búfer de inversión separado.