Wie entwerfe ich einen nicht invertierenden Operationsverstärker-Addierer für meine Schaltung?

Beachten Sie, dass Sie mit nur zwei Widerständen tatsächlich ein guter Weg zum Ziel sind:

Wenn R1 = R2, ist OUT der Durchschnitt von V1 und V2, was nur Ihr gewünschtes V1+V2 / 2 ist. Daher müssen wir nur um 2 verstärken:

Die Verstärkung von Pin 3 zu OUT ist 2, wenn R3 = R4.

Es gibt jedoch noch einige Kompromisse zu machen und Probleme zu beachten. Wir wissen, dass R1 gleich R2 sein sollte, aber welchen absoluten Wert sollten diese haben? Dies hängt teilweise davon ab, was V1 und V2 antreiben können. Um die Belastung von V1 und V2 zu minimieren, sollten Sie R1 und R2 so hoch wie möglich machen, aber wenn Sie sie zu hoch machen, nimmt der Knoten an Pin 3 zu leicht Streurauschen auf, der Leckstrom des Operationsverstärkers erzeugt einen relevanten Offset Spannung und die unvermeidliche Streukapazität an diesem Knoten bilden einen Tiefpassfilter. Sofern Sie keine sehr hohe Bandbreite benötigen, sind 10-100 kΩ in den meisten Fällen ein guter Wert.

Beachten Sie auch, dass diese Schaltung V1 und V2 nicht voneinander isoliert, wie es ein summierender Umkehrverstärker tun würde. Jeder sieht den anderen mit einer Impedanz von R1+R2. Vielleicht spielt das keine Rolle, aber Sie müssen zumindest darüber nachdenken.

Was R3 und R4 betrifft, stellen Sie sie niedriger ein, um höhere Frequenzen zu unterstützen, aber nicht so niedrig, dass der Ausgang des Operationsverstärkers überlastet oder zu viel Strom abgelassen wird. Wenn beispielsweise R3 und R4 jeweils 1 kΩ betragen und der Ausgang häufig auf 4 V liegt, werden dadurch 2 mA Versorgungsstrom verbraucht. Das ist wahrscheinlich irrelevant, wenn dies beispielsweise Teil eines Fernsehers ist, der an eine Steckdose angeschlossen ist. 2 mA können jedoch bei einem batteriebetriebenen Gerät einen erheblichen Unterschied machen. Ich würde wahrscheinlich wieder 10-100 kΩ für R3 und R4 verwenden, es sei denn, es gibt einen guten Grund, dies nicht zu tun.

Was Sie brauchen, ist ein Summierverstärker. Der Summierverstärker mit 2 Eingängen in dem von Ihnen angegebenen Link ist ein spezifisches Beispiel für die allgemeine Form und kann für Ihre Anforderungen geeignet sein oder nicht.

Die allgemeine Form des Summierverstärkers ist eine unschätzbare Ressource im Werkzeugkasten eines Elektronikingenieurs. Die unten gezeigte allgemeine Schaltung kann mit Kirchoffs aktuellem Gesetz und einem schrecklichen Haufen Algebra gelöst werden, aber wenn Sie sich gerne auf mein Wort verlassen, läuft alles auf eine einfache Gleichung und eine Bedingung hinaus, die befolgt werden muss.

Sie können beliebig viele Plus- und Minus-Eingänge haben, hier sind zur Veranschaulichung jeweils 3 dargestellt.

Jeder Eingang trägt Vn * Rf / Rn zum Ausgang bei, wobei die Vp/Rp-Elemente alle zum Ausgang addiert werden und die Vm/Rm alle vom Ausgang subtrahiert werden.

Es gibt eine strenge Bedingung, die eingehalten werden muss, damit die Mathematik dieses Ergebnis gut vereinfachen kann: Die Parallelsumme der Impedanzen am invertierenden Eingang muss genau gleich der Parallelsumme der Impedanzen am nichtinvertierenden Eingang sein. Hier kommt Rc ins Spiel, um Rf auszugleichen, falls alle Eingangswiderstände den gleichen Wert haben.

Wenn Sie zwei Spannungen gleichmäßig summieren und ein Vierteldrittel subtrahieren möchten, mit einer Schaltung, die einen 10k-Rückkopplungswiderstand hat, dann möchten Sie, dass jeder Summiereingang mit jeweils einem 10k-Widerstand mit dem nicht invertierenden Eingang verbunden ist, dem Subtraktionseingang den invertierenden Eingang mit einem 40k-Widerstand und einem 13k3-Widerstand vom invertierenden Eingang nach Masse, um die parallelen Impedanzen auszugleichen.

In Ihrem Fall haben Sie einen Eingang im Bereich von -0,8 V bis +1,8 V und möchten 0,8 V hinzufügen und das Ergebnis so skalieren, dass es dem Bereich Ihres ADC entspricht. Sie sagen nicht, welchen ADC-Bereich Sie benötigen, aber als Beispiel wähle ich 5,0 V und gehe davon aus, dass Sie 5,0 V als stabile analoge Referenz für die zusätzliche Laufzeit zur Verfügung haben.

Ihr Signaleingang hat einen Bereich von 2,6 V und erfordert eine Verstärkung von 5,0/2,6 = 1,92. Ohne das Hinzufügen eines Offsets würde das Signal verstärkt werden, um eine Ausgabe am ADC von -1,54 V bis +3,46 V zu erzeugen. Zum Ausgang müssen Sie also einen Offset von 1,54 V hinzufügen.

Unter Verwendung der E24-Serienwerte kann die Verstärkung von 1,92 mit 7k5/3k9 erreicht werden, also Rf = 7k5 und Rp1 = 3k9. Der Offset von 1,54 V kann hinzugefügt werden, indem eine stabile 5,0-V-Referenz über Rp2 = 24 k angeschlossen wird. (Vp2 * Rf / Rp2 = 5,0 * 7,5 / 24 = 1,56 V, was besser als 1,5 % ist). Die Parallelsumme am invertierenden Eingang ist 7k5 // 24k = 5k7 und die Parallelsumme am nicht invertierenden Eingang ist einfach 10k. Wir müssen also einen 13k3-Widerstand vom nicht invertierenden Eingang zur Erde hinzufügen, um die parallele Summe auf 5k7 zu senken, damit sie mit dem invertierenden Eingang übereinstimmt. 13k3 kann mit zwei 27k parallel angenähert werden.

Ich hoffe, das hilft und gibt Ihnen ein nützliches Werkzeug für zukünftige Designs.

Mir ist klar, dass dieser Beitrag ziemlich alt ist, aber für zukünftige Suchen: Die beste und allgemeinste Antwort ist hier: http://electronicdesign.com/ideas-design/efficiently-design-op-amp-summer-circuit

Es gibt eine kleine Modifikation am Ansatz von Billysugger, die es viel einfacher macht, Widerstandswerte zu berechnen.