07. Opamp Sumador-Restador

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En un amplificador operacional sumador restador u opamp sumador restador,  las entradas pueden sumarse y restarse. Las ecuaciones vistas en el sumador inversor y en el sumador no inversor son totalmente validas.  El circuito de un Opamp sumador-restador es el siguiente:

amplificador operacional opamp sumador restador

El método diseñar sumador-restador es el siguiente:

1. Teniendo la ecuación salida requerida, se prosigue a escoger las resistencias del circuito, se debe escoger primero la RF, posteriormente se escogen las resistencias de todas las entradas de acuerdo al peso que tengan, por medio de la siguiente ecuación Rj=RF/kj, donde kj representa el peso o ganancia de cada entrada, sin importar que este por el pin inversor o no inversor.

2.Luego se debe hacer cumplir que la suma de los pesos positivos sea igual a la suma de los pesos negativos mas uno (A+=A-+1),  para cumplir esto se debe observar si se cumple o no la condición en la ecuación de salida, y determinar si se requiere peso positivo o negativo para cumplir con la ecuación. Posterior a esto se agrega una resistencia del pin inversor o del pin no inversor a tierra, esta resistencia debe tener un valor igual a RF dividido sobre el peso que falta para cumplir la ecuación.Esta resistencia se denominara Rx, y la ecuación para hallarla es la siguiente:

amplificador operacional opamp sumador restador

Si el resultado es negativo, la resistencia se debe colocar del pin inversor a tierra, y si el resultado es positivo, la resistencia se debe colocar del pin no inversor a tierra, y si el resultado da indeterminado (infinito), pues significa, que no es necesario colocar una resistencia extra, y que el circuito funciona tal cual como esta. Al realizar el método anterior se obtiene también un circuito balanceado. Para poder entender el método se realizarán algunos ejemplos.



Ejemplo 1: Realice el diagrama de un Opamp sumador-restador que tenga la siguiente señal de salida:

amplificador operacional opamp sumador restador

Desarrollo: Primero se escoge RF, preferiblemente múltiplo de las ganancias de entrada. En este caso se escogerá 30k ohmios, ya que es múltiplo de 3,5 y 6. Ahora se escogen las resistencias de entrada:

amplificador operacional opamp sumador restador

Donde R1 se conecta al pin inversor, ya que la ganancia es negativa, y R2 y R3, se conectan al pin no inversor, ya que las ganancias son positivas. Ahora se suman los pesos de A+ y los pesos de A-, los pesos de A+ suman 11 ( 5+6), y los pesos de A- suman 3, y revisamos si es necesario agregar una resistencia para hacer cumplir la condición de A+=A-+1:

amplificador operacional opamp sumador restador

El valor de la resistencia es de 4.285k ohmios, y el signo menos en el resultado, indica que es un peso negativo, y que por tanto se debe colocar del pin inversor a tierra.

amplificador operacional opamp sumador restador

Ahora se comprobara que el circuito este balanceado, para esto R+ debe ser igual a R-, R+ es el paralelo de todas la resistencias conectadas al pin no inversor, así mismo R- es el paralelo de todas las resistencias conectadas al pin inversor:

amplificador operacional opamp sumador restador

Con el anterior resultado se comprueba que el circuito esta balanceado.



Ejemplo 2: Realice el diagrama de un Opamp sumador-restador que tenga la siguiente señal de salida:

amplificador operacional opamp sumador restador

Desarrollo: Primero se escoge RF, preferiblemente múltiplo de las ganancias de entrada. En este caso se escogerá 6k ohmios, ya que es múltiplo de 1, 2, 3 y 6.Ahora se escogen las resistencias de entrada:

amplificador operacional opamp sumador restador

Donde R1 y R2, se conecta al pin inversor, ya que la ganancia es negativa, y R3 y R4, se conectan al pin no inversor, ya que las ganancias son positivas. Ahora se suman los pesos de A+ y los pesos de A-. Los pesos de A+ suman 3 (1+2), los pesos de A- suman 8 (2+6), y revisamos si es necesario agregar una resistencia para hacer cumplir la condición de A+=A-+1:

amplificador operacional opamp sumador restador
El valor de la resistencia es de 1k ohmio, y que el resultado sea positivo, indica que es un peso positivo, y que por tanto se debe colocar del pin no inversor a tierra.
amplificador operacional opamp sumador restador

Ahora se comprobara que el circuito este balanceado, para esto R+ debe ser igual a R-, R+ es el paralelo de todas la resistencias conectadas al pin no inversor, así mismo R- es el paralelo de todas las resistencias conectadas al pin inversor:

amplificador operacional opamp sumador restador
Con el anterior resultado se comprueba que el circuito esta balanceado.


Ejemplo 3: Realice el diagrama de un Opamp sumador-restador que tenga la siguiente señal de salida:

amplificador operacional opamp sumador restador

Desarrollo: Primero se escoge RF, preferiblemente múltiplo de las ganancias de entrada. En este caso se escogerá 12k ohmios, ya que es múltiplo de 2, 3, y 4. Ahora se escogen las resistencias de entrada:

amplificador operacional opamp sumador restador

Donde R1 y R2, se conecta al pin inversor, ya que la ganancia es negativa, y R3 y R4, se conectan al pin no inversor, ya que las ganancias son positivas. Ahora se suman los pesos de A+ y los pesos de A-. Los pesos de A+ suman 7 (4+3), los pesos de A- suman 6 (2+4), y revisamos si es necesario agregar una resistencia para hacer cumplir la condición de A+=A-+1:

amplificador operacional opamp sumador restador
En vista de que el valor de Rx es indeterminado, no es necesario poner una resistencia extra para hacer cumplir la condición de que A+=A-+1.
amplificador operacional opamp sumador restador

Ahora se comprobara que el circuito este balanceado, para esto R+ debe ser igual a R-, R+ es el paralelo de todas la resistencias conectadas al pin no inversor, así mismo R- es el paralelo de todas las resistencias conectadas al pin inversor:

amplificador operacional opamp sumador restador

Con el anterior resultado se comprueba que el circuito esta balanceado.



Ejemplo 4: Realice el diagrama de un Opamp sumador-restador que tenga la siguiente señal de salida:

amplificador operacional opamp sumador restador

Desarrollo: Primero se escoge RF, preferiblemente múltiplo de las ganancias de entrada. En este caso se escogerá 12k ohmios, ya que es múltiplo de 0.1, 0.5, 0.3 y 0.8. Ahora se escogen las resistencias de entrada:

amplificador operacional opamp sumador restador

Donde R1 y R2, se conecta al pin inversor, ya que la ganancia es negativa, y R3 y R4, se conectan al pin no inversor, ya que las ganancias son positivas. Ahora se suman los pesos de A+ y los pesos de A-. Los pesos de A+ suman 1.1 (0.3 + 0.8), los pesos de A- suman 0.6 (0.1+0.5), y revisamos si es necesario agregar una resistencia para hacer cumplir la condición de A+=A-+1:

amplificador operacional opamp sumador restador
El valor de la resistencia es de 24k ohmios, y que el resultado sea positivo, indica que es un peso positivo, y que por tanto se debe colocar del pin no inversor a tierra.
amplificador operacional opamp sumador restador

Ahora se comprobara que el circuito este balanceado, para esto R+ debe ser igual a R-, R+ es el paralelo de todas la resistencias conectadas al pin no inversor, así mismo R- es el paralelo de todas las resistencias conectadas al pin inversor:

amplificador operacional opamp sumador restador

Con el anterior resultado se comprueba que el circuito esta balanceado.