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7/11/2018

Amplificador sumador no inversor

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Amplificador sumador no inversor

febrero 13, 2018

Un amplificador operacional sumador no inversor u opamp sumador no inversor tiene múltiples entradas en el pin no inversor que se suman y no se invierten. Al igual que en un sumador inversor cada entrada tiene su propia impedancia de entrada que esta por el orden de 100 Mega Ohmios o mas y solo hay una impedancia de salida que esta por el orden de mili Ohmios o menos.

Para  hallar  el  peso  de  una  entrada  especifica,  es  necesario  realizar  superposición.  Lo  que  nos  importa  es  hallar  el  voltaje  en  el  pin  no  inversor  que  genera  la  entrada  evaluada,  luego  de  esto  se  puede  inducir  una  expresión  general.  En  el segundo gráfico se observa que el voltaje en el pin no inversor es igual al divisor de voltaje entre el paralelo entre R1 y el paralelo de todas las resistencias de las demás entradas excluyendo a R1, este paralelo se denominara Rp­j y R1  será denominado como Rj, para generalizar para cualquiera de las entradas. El voltaje que induce la entrada j en el pin no inversor esta dado por la siguiente ecuación:

Esta expresión se puede reducir aun más multiplicando el denominador y numerador por Rj: 

Donde RP es el paralelo de todas las resistencias de todas las señales de entrada incluyendo ahora también a Rj. La anterior ecuación es un factor que multiplica la ganancia de un Opamp no inversor, dando como resultado el peso de la entrada j en la salida, y finalmente la ecuación de vo, ya incluyendo el peso de todas las entradas esta dado por:

Esta expresión al ser multiplicada por RF en el numerador y denominador queda de la siguiente manera:

Y como el paralelo entre RF y RX es la misma R­, entonces lo reemplazamos el paralelo por R­:

Ahora como RP es el paralelo entre todas las resistencias de entrada, cuando se han apagado todas las señales de entrada, entonces se ve que el RP es el mismo R+. Para balancear el circuito es necesario que R­ se igual a R+. Por lo tanto la ecuación anterior queda de la siguiente manera:

Y ahora como R+ es igual a R­ la ecuación finalmente queda: 

Se puede observar el efecto de balancear el circuito en la señal de salida. La expresión anterior es idéntica a la ecuación de un sumador inversor con la diferencia del signo. Esto también muestra que la ganancia en un sumador puede ser perfectamente menor que uno. El valor de la resistencia RX para balancear el circuito, esta dado por la siguiente ecuación:

Donde RF, es la resistencia de realimentación, RP es el paralelo entre las resistencias de entrada, además si el signo del resultado es negativo, la resistencia se coloca del pin inversor a tierra, y si el resultado es positivo la resistencia se coloca del pin no inversor a tierra. Para entender mejor se realizaran dos ejemplos.

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Ejemplo 1. Realice el diagrama para un amplificador sumador que tenga la siguiente señal de salida:

Desarrollo. Se escoge 3k ohmios como resistencia de RF (se puede escoger cualquier otro valor, preferiblemente múltiplo de las ganancias). Entonces las resistencias de entrada están dadas por:

El paralelo RP entre las tres resistencias de entrada RV1, RV2 y RV3 es de 4736 ohmios. Se tiene entonces que RX tendrá el siguiente valor:

En vista de que el resultado es positivo, la resistencia RX se coloca del pin no inversor a tierra.

Ejemplo 2. Realice el diagrama para un amplificador sumador que tenga la siguiente señal de salida:

Desarrollo. Se escoge 3k ohmios como resistencia de RF (se puede escoger cualquier otro valor, preferiblemente múltiplo de las ganancias). Entonces las resistencias de entrada están dadas por:

El paralelo RP entre las tres resistencias de entrada RV1, RV2 y RV3 es de 666 ohmios, entonces RX esta dada por:

El signo menos indica que la resistencia RX se coloca del pin inversor a tierra.

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