Subtrahieren von zwei Spannungen mit einem Operationsverstärker

Ich bin im Grunde genommen ein digitaler Typ, und ich bin es gewohnt, einen Komparator zu verwenden, um zwei Spannungen zu vergleichen und je nach ihren relativen Werten ein High oder Low zu ergeben.

Jetzt möchte ich stattdessen eine Spannung von einer anderen subtrahieren und die Differenz als Ausgang zur Verfügung stellen.

Ich habe die folgende Schaltung durchgebacken, aber es scheint nicht richtig zu funktionieren:

Ich benutze zwei Operationsverstärker als Spannungsfolger und speise sie in die invertierenden und nicht invertierenden Eingänge eines anderen Verstärkers ein. Der Quad-Operationsverstärker-Chip (LM324) verfügt über eine einzige Versorgung (9 V).

BEARBEITEN: siehe mein Kommentar zur akzeptierten Antwort - ich war auf dem richtigen Weg, hatte aber einen verbogenen Stift an einem der Ausgangsstifte.

Da ich jetzt keine negative Versorgung habe und der Ausgang nicht negativ werden kann, möchte ich, dass der Ausgang um +2,5 Volt vorgespannt wird. Wenn also beide Potis auf halbem Weg eingestellt sind, beträgt der Ausgang 2,5 V, nicht Null. Anstatt den Widerstand von Pin 12 auf Masse zu legen, habe ich versucht, einen 4,7-K-Widerstand vom nicht invertierenden Eingang (Pin 12) auf eine 2,5-V-Referenz zu legen, und dies scheint den von mir gewünschten Offset zu addieren.

Also scheint es jetzt zu tun, was ich will.

Dies sollte funktionieren, aber normalerweise gibt es auch einen Widerstand vom nicht invertierenden Eingang zur Erde:

Wenn dann:$\dfrac{R4}{R2} = \dfrac{R3}{R1}$

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

Um den Offsetfehler zu minimieren, müssen beide Eingänge die gleiche Impedanz haben, und daher gilt und . Das Weglassen von R4 ergibt nur einen Skalierungsfaktor für die Spannung am nichtinvertierenden Eingang, nämlich: $R1 = R2$$R3 = R4$

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

Das Ändern der Einstellung für das untere Potentiometer sollte jedoch definitiv zu einer Ausgabe führen. Haben Sie die Spannungen an beiden Eingängen gemessen?

Was passiert, wenn Sie die untere Spannung auf 2,5 V und die obere auf 1 V einstellen? Der invertierende Eingang sollte ebenfalls 2,5 V und der Ausgang 4 V betragen. Was messen Sie?

Hinweis: Insbesondere der Unterspannungsfolger ist in Ihrer Version nicht erforderlich. Der Eingangsstrom des Operationsverstärkers ist niedrig genug, um für die meisten Anwendungen vernachlässigbar zu sein. Übrigens, Sie schließen den Schleifer des Potentiometers an einen genau gleichen Eingang an!

Literaturhinweise
Differenzverstärker Tutorial (interessante Seite overall!)