Operacyjny wzmacniacze są dostępne w różnych konfiguracjach. A wzmacniacz sumujący jest jednym z typów, który służy do łączenia dostępnych napięć na co najmniej dwóch lub więcej wejściach w jedno napięcie o/p. Odwracający wzmacniacz operacyjny ma pojedyncze napięcie wejściowe, które jest dostarczane do odwracającego zacisku wejściowego. Jeśli podłączymy kilka rezystorów wejściowych do odwracającego zacisku wejściowego, każde wejście będzie równoważne pierwotnej wartości rezystora wejściowego, znanej jako wzmacniacz sumujący. Wzmacniacz ten przetwarza dodawanie i odejmowanie napięć. Istnieją dwa typy wzmacniaczy sumujących; odwracające i nieodwracające. W tym artykule znajdują się krótkie informacje na temat a nieodwracający wzmacniacz sumujący , pracy i jej zastosowań.
Co to jest nieodwracający wzmacniacz sumujący?
Rodzaj konfiguracji obwodu wzmacniacza operacyjnego stosowanego w celu zapewnienia zsumowanego wyjścia o tej samej fazie lub polaryzacji jest znany jako nieodwracający wzmacniacz sumujący. Tego typu wzmacniacze sumujące wykorzystują technikę bezpośredniego sprzęgania, która wskazuje, że sygnały źródłowe są połączone i kierowane do wzmacniacza operacyjnego.
W tego typu konfiguracji wzmacniacza operacyjnego wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego jest uziemione. Wejście nieodwracające jest połączone z napięciem wejściowym poprzez rezystor lub bezpośrednio. Napięcie wyjściowe tego nieodwracającego wzmacniacza sumującego można wyznaczyć za pomocą następującego wzoru:
Vout = (1+Rf/R1)*Vin
Gdzie „Rf” to rezystor sprzężenia zwrotnego, „R1” to rezystor wejściowy, a Vin to suma przyłożonych napięć wejściowych.
Działa nieodwracający wzmacniacz sumujący
Nieodwracający wzmacniacz sumujący zapewnia zsumowane wyjście/p sygnałów i/p, w tym o podobnej polaryzacji (lub) fazie. Wzmacniacz ten ma kilka źródeł wejściowych i jedno wyjście, którego wejścia są podłączone do nieodwracającego zacisku za pomocą rezystorów.
Każdy sygnał wejściowy jest bezpośrednio podłączony do rezystora, podczas gdy drugi koniec każdego rezystora jest po prostu podłączony do nieodwracającego zacisku wzmacniacza operacyjnego. Następnie złącze sumujące jest podłączone do GND poprzez rezystor sprzężenia zwrotnego. Zatem taki układ pozwala po prostu wzmacniaczowi operacyjnemu dodawać różne napięcia wejściowe z odpowiednim obciążeniem określonym przez wartości rezystora.
Całkowita moc wyjściowa tego wzmacniacza jest sumą wszystkich podłączonych napięć wejściowych, gdzie poszczególne wagi zależą od podłączonych rezystorów z równoważnymi wejściami. Zatem wejście i wyjście tego wzmacniacza jest w fazie z 0°.
Nieodwracający wzmacniacz sumujący wykorzystujący wzmacniacz operacyjny
Schemat obwodu nieodwracającego wzmacniacza sumującego pokazano poniżej. Ta konfiguracja wzmacniacza jest podobna do wzmacniacza nieodwracającego. Napięcia wejściowe tego wzmacniacza są podawane na nieodwracający zacisk wejściowy wzmacniacza operacyjnego. Sygnał wyjściowy tego wzmacniacza jest przekazywany z powrotem poprzez sprzężenie zwrotne polaryzacji dzielnika napięcia do odwracającego zacisku wejściowego. Obwód ten ma trzy wejścia tylko dla ułatwienia, ale można również dodać liczbę wejść. Obliczenie napięcia wyjściowego tego wzmacniacza omówiono poniżej.
Jeśli napięcie wejściowe, takie jak „VIN”, jest całą kombinacją sygnałów wejściowych, wówczas można je zapewnić na nieodwracającym pinie wzmacniacza operacyjnego. Z powyższego nieodwracającego obwodu wzmacniacza sumującego możemy obliczyć napięcie wyjściowe tego wzmacniacza z pinem wejściowym VIN, a w dzielniku sprzężenia zwrotnego zastosowano rezystory Rf i Ri. Zatem napięcie wyjściowe stanie się takie;
VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))
Ilekroć ustalane jest napięcie wyjściowe tego wzmacniacza, musimy zdecydować o wartości VIN. Jeśli trzy główne źródła wejściowe to V1, V2 i V3, a rezystancje wejściowe to: R1, R2 i R3, wówczas odpowiednie wejścia kanałów to VIN1, VIN2 i VIN3, gdy inne równoważne kanały są uziemione. Zatem,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
Tutaj, gdy koncepcja wirtualnej ziemi nie ma zastosowania, wszystkie kanały wpływają na pozostałe kanały. Najpierw musimy obliczyć część VIN1 VIN i za pomocą prostej matematyki; możemy łatwo uzyskać pozostałe dwie wartości VIN2 i VIN3.
Ilekroć V2 i V3 są uziemione dochodząc do VIN1, wówczas ich równoważne rezystory nie mogą być ignorowane w kształtowaniu sieci dzielników napięcia. W konsekwencji,
VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]
Podobnie możemy obliczyć pozostałe dwie wartości VIN2 i VIN3 jako
VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]
Dlatego,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))].
W końcu możemy obliczyć napięcie wyjściowe jako;
VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))
VOUT = (1 + (Rf / Ri)) {V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3 ))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]}
Jeśli weźmiemy pod uwagę specjalny równoważny stan ważony, gdzie wszystkie rezystory mają podobne wartości, to VOUT wynosi:
VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)
Do projektowania nieodwracającego obwodu sumującego podchodzi się przede wszystkim poprzez zaprojektowanie tego wzmacniacza tak, aby zapewniał niezbędne wzmocnienie napięcia. Następnie wybierane są rezystory wejściowe tak duże, jak to możliwe, aby pasowały do rodzaju użytego wzmacniacza operacyjnego.
Funkcja transferu nieodwracającego wzmacniacza sumującego
Poniżej pokazano nieodwracający obwód wzmacniacza sumującego z trzema wejściami. Jeżeli chcemy dodać do wzmacniacza trzy sygnały wejściowe, wówczas poniżej omówiono funkcję przenoszenia trzech wejściowych nieodwracających wzmacniaczy sumujących.
Korzystając z twierdzenia o superpozycji, najpierw pozostawimy po prostu „V1” w tym obwodzie, a V2 i V3 wyzerują, podłączając rezystory R2 i R3 do GND.
W przypadku doskonałego wzmacniacza operacyjnego prąd wejściowy zacisku nieodwracającego przyjmuje się za zero. Zatem rezystory R1, R2 i R3 utworzą tłumik napięcia poprzez równolegle rezystory R2 i R3. Zatem „Vp” to;
Vp = V1 R2 || R3/ R1+ R2|| R3
Gdzie z R2 || R3 zauważyliśmy, że równoległe wartości R2 i R3.
W przypadku źródła wejściowego V1 moc wyjściową wzmacniacza operacyjnego można zapisać poprzez VOUT1 i zapisać jako;
VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]
Podstawiając wartość Vp do równania VOUT1, możemy otrzymać;
VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
Podobnie możemy zapisać VOUT2 i VOUT3, gdy tylko sygnały wejściowe są; Odpowiednio V2 i V3.
VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]
Dodając powyższe równania VOUT1, VOUT2 i VOUT3, funkcja przenoszenia wzmacniacza nieodwracającego zawierającego trzy sygnały wejściowe będzie wynosić:
VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .
Różnica między odwracającym i nieodwracającym wzmacniaczem sumującym
Główną różnicę między odwracającymi i nieodwracającymi wzmacniaczami sumującymi omówiono poniżej.
| Odwracający wzmacniacz sumujący | Nieodwracający wzmacniacz sumujący |
| Wszystkie sygnały wejściowe w tym obwodzie są podawane na odwracający zacisk wejściowy wzmacniacza operacyjnego, podczas gdy nieodwracający zacisk jest uziemiony. | Wszystkie sygnały wejściowe w tym obwodzie są podawane do nieodwracającego zacisku wejściowego wzmacniacza operacyjnego, podczas gdy zacisk odwracający jest uziemiony. |
| Ten wzmacniacz sumujący działa po prostu podobnie do odwracającego wzmacniacza operacyjnego | Ten nieodwracający wzmacniacz sumujący działa podobnie do nieodwracającego wzmacniacza operacyjnego. |
| Odwrócenie wzmacniacza sumującego odwraca fazę sygnału wyjściowego. | Nieodwracający wzmacniacz sumujący utrzymuje fazę podobną do sygnału wejściowego. |
| Ta konfiguracja wzmacniacza daje ujemną sumę przyłożonych napięć wejściowych. | Konfiguracja nieodwracającego wzmacniacza sumującego daje dodatnią sumę przyłożonych napięć wejściowych. |
| Różnica faz w tym wzmacniaczu wynosi 180° pomiędzy sygnałem wejściowym i wyjściowym. | Różnica faz w tym wzmacniaczu wynosi 0° pomiędzy sygnałem wejściowym i wyjściowym. |
| Sprzężenie zwrotne w tym wzmacniaczu występuje tam, gdzie dostarczany jest sygnał wejściowy. | Sygnał zwrotny i wejściowy w tym wzmacniaczu podłącza się po prostu do różnych zacisków. |
| Zacisk „+” jest podłączony do GND. | W tym wzmacniaczu zacisk „-” jest podłączony do GND. |
| W tym wzmacniaczu sprzężenia zwrotnego nie można podłączyć do masy. | Sprzężenie zwrotne w tym wzmacniaczu jest podłączone do masy GND za pomocą rezystora. |
| Wzmacniacz ten zapewnia odwrócony sygnał wyjściowy o polaryzacji ujemnej (-ve). | Sygnał wyjściowy wytwarzany przez ten wzmacniacz nie jest odwrócony i ma polaryzację +ve. |
| Polaryzacja wzmocnienia tego wzmacniacza jest (-) ujemna. | Polaryzacja wzmocnienia wzmacniacza nieodwracającego jest (+) dodatnia. |
| Wzmocnienie tego wzmacniacza wynosi < lub > lub = do jedności (1). | Zysk jest zawsze > 1. |
Zalety
The zalety nieodwracającego wzmacniacza sumującego uwzględnij poniższe.
- To sumujące wzmocnienie napięcia wzmacniacza jest dodatnie.
- Sygnał wyjściowy można uzyskać bez odwracania fazy.
- Wartość impedancji wejściowej jest wysoka.
- Wzmocnienie napięcia jest zmienne.
- W tym wzmacniaczu można osiągnąć doskonałe dopasowanie impedancji.
The Wady nieodwracającego wzmacniacza sumującego uwzględnij poniższe.
- Wzmacniacz ten ma główną wadę polegającą na tym, że wzmocnienie obwodu będzie dwukrotnie większe dla pozostałego podłączonego kanału, jeśli jedno z wejść zostanie odłączone.
- Nie zaleca się odchodzenia od pływających nieodwracających pinów podczas odłączania wszystkich wejść.
- Możliwe zakłócenia pomiędzy wejściem i innymi wejściami mogą występować ze zmiennym stopniem nasilenia.
- Wprowadzenie trzeciego wejścia może spowodować spadek wzmocnienia w pierwszych dwóch kanałach, co może mieć konsekwencje w zależności od konkretnego zastosowania.
- Jeśli jest połączenie z jakimkolwiek źródłem, które ma zmienną wartość impedancji wyjściowej, to wpływa to na wzmocnienie pozostałych dwóch kanałów, co może nie być popularne.
Aplikacje
The zastosowania nieodwracających wzmacniaczy sumujących uwzględnij poniższe.
- Nieodwracające sumujące obwody wzmacniacza operacyjnego mają zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagana jest wysoka impedancja wejściowa.
- Obwody te można wykorzystać jako wtórnik napięciowy, po prostu dostarczając wyjście O/P do wejścia odwracającego, jak falownik.
- Obwody te pomagają w izolowaniu poszczególnych obwodów kaskadowych.
- Wzmacniacz ten służy do zapewnienia zsumowanego wyjścia dla zastosowanych sygnałów wejściowych o tej samej fazie lub polaryzacji.
Jest to zatem przegląd sumowania nieodwracającego wzmacniacze, obwody, wyprowadzenie , różnice, funkcja przenoszenia, zalety i wady oraz ich zastosowania. Jest to rodzaj wzmacniacza sumującego z kilkoma wejściami na wejście nieodwracające +ve. Wzmacniacz sumujący można wykorzystać jako nieodwracający wzmacniacz sumujący, po prostu podłączając różne sygnały wejściowe poprzez rezystory do nieodwracającego wejścia wzmacniacza operacyjnego.
Napięcie wyjściowe tego wzmacniacza sumującego to wielkość napięć wejściowych obciążona wartościami rezystora. Każdy sygnał wejściowy tego wzmacniacza można po prostu podłączyć do rezystora, natomiast pozostały zacisk każdego rezystora można podłączyć do nieodwracającego zacisku wzmacniacza operacyjnego. Następnie złącze sumujące jest podłączone do GND poprzez rezystor sprzężenia zwrotnego. Zatem taki układ umożliwia wzmacniaczowi operacyjnemu uwzględnienie różnych napięć wejściowych poprzez odpowiednie ważenie określone na podstawie wartości rezystorów. Oto pytanie do Ciebie, co to jest wzmacniacz sumujący?
