Restar dos voltajes usando un amplificador operacional

Soy esencialmente un tipo digital, y estoy acostumbrado a usar un comparador para comparar dos voltajes y dar un valor alto o bajo dependiendo de sus valores relativos.

Ahora, en cambio, quiero restar un voltaje de otro y hacer que la diferencia esté disponible como salida.

Abordé el siguiente circuito, pero no parece funcionar bien:

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Estoy usando dos amplificadores operacionales como seguidores de voltaje, y los estoy alimentando a las entradas inversoras y no inversoras de otro amplificador-amplificador. El chip de amplificador operacional cuádruple (LM324) tiene una sola fuente (9v).

EDITAR: vea mi comentario a la respuesta aceptada: estaba en el camino correcto, pero tenía un pin doblado en uno de los pines de salida.

Ahora, dado que no tengo un suministro negativo, por lo que la salida no puede ser negativa, lo que realmente quiero es que la salida esté sesgada por +2.5 voltios, de modo que si ambos potenciómetros se configuran a la mitad, la salida será 2.5v, no cero. En lugar de agregar la resistencia desde el pin 12 a tierra, intenté poner una resistencia de 4.7K desde la entrada no inversora (pin 12) a una referencia de 2.5v, y eso parece agregar el desplazamiento que quería.

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Entonces ahora parece hacer lo que quiero.

operational-amplifier

— tcrosley
fuente

El circuito dibujado no produce la diferencia entre los dos voltajes V3 - V5. Produce 2⋅V3 - V5. Necesitas el divisor en el pin 12 para que sean iguales. ¿Qué voltajes obtienes por los voltajes que pones?

— endolito

Si arregla el circuito como se describe a continuación, habrá logrado crear un amplificador de instrumentación con una ganancia de 1.

— Mike DeSimone

@davidcary luego usé mi iPhone para tomarle una foto y poder publicarlo Después de hacer mi edición, con el circuito modificado, en lugar de dibujar uno nuevo (ya que no tenía el original) usé copiar y pegar Pinte para agregar la resistencia de compensación bajando a 2.5v.

— tcrosley

Esto debería funcionar, pero generalmente también hay una resistencia desde la entrada no inversora a tierra:

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$\dfrac{R4}{R2} = \dfrac{R3}{R1}$

$V_{OUT} = \dfrac{R_{3}}{R_{1}} \times (V_{IN+} - V_{IN-})$

$R1 = R2$ $R3 = R4$

$V_{OUT} = 2 \times V_{IN+} - V_{IN-}$

pero cambiar la configuración para el potmeter más bajo definitivamente debería tener un resultado en la salida. ¿Mediste los voltajes en ambas entradas?

¿Qué sucede si configura el voltaje inferior a 2.5V y el superior a 1V? La entrada inversora también debe ser de 2.5V, y la salida de 4V. ¿Qué mides?

Nota: especialmente el seguidor de voltaje más bajo no es necesario en su versión; la corriente de entrada del opamp es lo suficientemente baja como para ser insignificante para la mayoría de los usos, y por cierto, ¡está conectando el limpiador del potenciómetro a una entrada exactamente igual!

Lectura adicional
tutorial sobre amplificador diferencial (sitio interesante en general!

— stevenvh
fuente

Probaré tu sugerencia esta noche. Pude medir el cambio de voltaje en la salida del VF inferior (pin 1), pero la entrada al amplificador operacional final (pin 12), es decir, el otro lado de la resistencia 4.7K no cambió. Revisé dos veces mi cableado porque pensé que era extraño. La razón por la que utilicé los seguidores de voltaje fue porque pensé que tal vez era mejor tener una carga idéntica en las entradas del amplificador diferencial, independientemente de la configuración del potenciómetro.

— tcrosley

Traté de jugar un poco más, sin éxito. Finalmente decidí que tal vez debería cambiar los amplificadores operacionales, por si acaso. Cuando saqué el chip, resultó que el pin 14 estaba doblado debajo del chip y no estaba haciendo contacto con la placa de prueba, así que solo estaba midiendo el voltaje de entrada invertido, ¡no la salida! Con la resistencia a tierra, ahora funciona como se describe anteriormente. Y con R4 conectado a 2.5v, obtengo un desplazamiento de 2.5v en la salida según lo deseado.

— tcrosley