OpAmp Sumador Inversor

De

 ¿Qué es?

Un amplificador operacional conectado en configuración de sumador no inversor permite sumar diferentes voltajes conectados en serie con una resistencia a la entrada inversora, se tiene la opción de amplificar las señales o no dependiendo de la relación entre la resistencia de retroalimentación y las resistencias de las fuentes, observemos el esquemático que describe esta situación; 

¿Qué obtenemos?

  • Si R1=R2=R3=RF
    • La señal invertida de la suma de voltaje de cada una de las fuentes.
  • Si las resistencias son distintas
    • La señal invertida de la suma de voltaje de cada una de las fuentes multiplicada por la relación entre Rf y las resistencias de la fuente
¿Cómo analizamos el circuito?

Se considera un OpAmp ideal por lo tanto:
  • El voltaje en la entrada no inversora es igual al voltaje en la entrada inversora (V+=V-)
  • La corriente a la entrada del OpAmp es despreciable (ie≅0)
Recordando esto, dibujamos las corrientes en nuestro circuito para realizar análisis de nodos :

Si la corriente que entra al OpAmp es despreciable o igual a 0, quiere decir que la corriente que pasa por R1, R2 y R3 va a ser idéntica a la que pasa por RF:


Ahora bien, la entrada no inversora está conectada a tierra, lo que nos indica que de acuerdo a la segunda condición de los OpAmp ideales, el voltaje en la entrada inversora también equivale a 0, por lo que podemos eliminar este término en la ecuación anterior 

Despejando para Vout obtenemos: 
Observamos que el término de Vout es negativo, lo que implica que las señales aplicadas se invertirán, la relación de RF/Rx representa la ganancia (Av), es decir la medida con la que se amplificará cada una de las entradas.

¿Cómo se ve esto en una simulación?
Si tomamos de ejemplo el esquemático con el que hicimos el análisis, R1=R2=R3=RF por lo que la señal se verá invertida y se sumarán los voltajes de las 3 fuentes 
En la gráfica notamos que obtenemos a la salida un voltaje de -10V, que en efecto sería la suma de las tres fuentes V1=5V, V2=2V y V3=3V pero invertida, con esto comprobamos que nuestro análisis está bien hecho.

Ahora bien, simularemos bajo estos mismos conceptos un circuito con fuentes que generan distintas formas de señal para ver como se comporta el sumador. 
En la imagen observamos que en la primera fuente tenemos un generador de onda que nos proporciona una señal en forma de rampa que llega a 4V, en la fuente 2 encontramos una fuente con señal sinusoidal que llega a los 200mV, debido a que R1=R2=R3=RF, en la salida observamos una combinación entre ambas formas de señal con valores invertidos, la rampa llega a -4V y observamos un rizado correspondiente a la fuente sinusoidal. 

Nota: Para visualizar mejor las simulaciones entra a los links que se muestran a la izquierda en el apartado "Simulaciones" :)



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