33 Fakta o součtovém zesilovači: Invertující, Neinvertující

  1. sčítací operační zesilovač
  2. součtová definice zesilovače
  3. neinvertující součtový zesilovač
  4. invertující součtový zesilovač
  5. obvod součtového zesilovače
  6. obvod inverzního součtového zesilovače
  7. neinvertující součtový zesilovací obvod
  8. sčítací zesilovač se střídavým a stejnosměrným vstupem
  9. součtový výstup zesilovače
  10. sčítací křivka zesilovače
  11. součet výstupního průběhu zesilovače
  12. zisk sčítacího zesilovače
  13. určit výstupní napětí sčítacího zesilovače
  14. sčítání derivace zesilovače
  15. vzorec zesilovače invertujícího součtu
  16. neinvertující derivační součet zesilovače
  17. vzorec zesílení zesilovače
  18. sčítací zesilovač ic
  19. schéma sčítacího zesilovače
  20. analogový sčítací zesilovač
  21. teorie součtových a rozdílových zesilovačů
  22. zesilovač sčítání zvuku
  23. proudový zesilovač
  24. rozdíl mezi invertujícím a neinvertujícím součtovým zesilovačem
  25. digitálně-analogový převodník součtu-zesilovač
  26. funkce sčítacího zesilovače
  27. jediný zesilovač sčítání napájení
  28. aplikace sčítacího zesilovače
  29. sčítací zesilovač audio mixer
  30. sčítací zesilovač dc offset
  31. sčítací zesilovač design
  32. příklad sčítacího zesilovače
  33. sčítání měřítka a průměrování zesilovače
  34. sčítání obvodu zesilovače na prkénku
  35.  Nejčastější dotazy

Sumární operační zesilovač

Sčítací zesilovač je jednou z aplikací op-amp, která provádí operace sčítání nebo sčítání. Do zesilovače je dodáváno více vstupních napětí a výstup poskytuje zesílený součet napětí. Sčítací zesilovače má v elektronice různé aplikace. Má také dva typy - invertující sčítací zesilovač a neinvertující sčítací zesilovač. Podrobně se budeme zabývat analýzou sčítacího zesilovače v následujícím článku.

sčítací zesilovač
sčítací zesilovač
Obrázek kreditu: Wikipedia Commons

Definice součtového zesilovače

Sčítací zesilovač lze definovat jako zesilovač, který přijímá více vstupů na jedné ze vstupních svorek a poskytuje vážený součet všech vstupů.

Neinvertující součtový zesilovač využívající operační zesilovač

Neinvertující sčítací zesilovač je jedním z typů sčítacích zesilovačů. U tohoto typu operací jsou vstupní napětí poskytována v neinvertující svorce zesilovače. Polarita výstupu zůstává stejná jako vstupy, a proto se nazývá neinvertující sčítací zesilovač.

Invertující součtový zesilovač

Invertující sčítací zesilovač je další typ sčítacího zesilovače, kde jsou vstupní napětí poskytována v invertujících svorkách. Polarita výstupního napětí se mění, a proto se nazývá inverzní součtový zesilovač.

Návrh součtového zesilovače

Součtový zesilovač je navržen pomocí zákl op amp a odpory. Může být navržen ve dvou hlavních konfiguracích

  • invertující sčítací zesilovač.
  • neinvertující sčítací zesilovač.

 Budeme diskutovat o obecném návrhu sčítacího zesilovače.

Při návrhu obvodu s operačním zesilovačem musíme mít na paměti základní vlastnosti operačního zesilovače. Jsou to - vysoká vstupní impedance a koncept virtuální země. Pro virtuální uzemnění musíme provést uzemnění v libovolné vstupní svorce (konvenčním způsobem je připojení země v opačné svorce, kde nejsou vstupy napájeny). Je vytvořena cesta zpětné vazby, přičemž je třeba mít na paměti vysoký vstupní zisk. Obecně se pro stabilitu systému vytváří cesta negativní zpětné vazby. Vstupy jsou opatřeny odpory. Výstup se sbírá z výstupu, který obsahuje vážený součet vstupu.

Sčítací obvod zesilovače | Návrh obvodu zesilovače zesilovače op

Níže uvedené obrázky představují schémata zapojení sčítacího zesilovače. První je pro invertování obvodu sčítacího zesilovače a druhý pro neinvertující obvod sčítacího zesilovače.

Obrácený zesilovací obvod

300px Op Amp Invertující zesilovač.svg
Obrázek od: Induktivní zátěžInverzní zesilovač s operačním zesilovačem, označeno jako public domain, více podrobností o Wikimedia Commons

Neinvertující sčítací obvod zesilovače

300px operační zesilovač Neinvertující zesilovač.svg
Obrázek od: Induktivní zátěžNeinvertující zesilovač Op-Amp, označeno jako public domain, více podrobností o Wikimedia Commons

Sledujte obě schémata zapojení, jak můžete pozorovat rozdíl v aplikaci vstupního napětí.

Sumační zesilovač se střídavým a stejnosměrným vstupem

Sčítací zesilovač může být vybaven střídavým nebo stejnosměrným napětím. Typy vstupního napětí obecně nemají v činnosti zesilovače žádné.

Součtový výstup zesilovače

Výstup sčítacího zesilovače poskytuje zesílené sčítané vstupní napětí poskytované na jedné ze vstupních svorek operačního zesilovače. Polarita výstupního napětí závisí na výběru vstupní svorky a pokud je vstup poskytnut v neinvertující svorce, výstup nebude invertován. Přesto, pokud je vstup poskytnut v invertující svorce obvodu, dojde ke změně polarity.

Průběh součtového zesilovače

Vstupní a výstupní napětí operačního zesilovače lze pozorovat a měřit pomocí CRO. Kolíky CRO jsou spojeny se vstupními kolíky a zemí pro sledování vstupních napětí.

Výstupní průběh součtového zesilovače

Chcete-li sledovat výstup, je kladný konektor CRO připojen k výstupnímu kolíku a záporný konektor je připojen k uzemňovacímu kolíku. Pak můžeme pozorovat výstupní napětí.

Zisk součtového zesilovače

Sčítací zesilovač je také typickým operačním zesilovačem. Zesiluje také vstupní signál a poskytuje výstup. Nyní sčítací zesilovač také provádí operaci přidání. Zesiluje tedy sečtené vstupní napětí. Obecnou rovnici (neinvertujícího sčítacího zesilovače) lze zapsat jako: Vo = k (V1 + V2 +… + Vn). Zde je Vo výstupní rovnice a V1, V2… Vn jsou vstupní napětí. „k“ je faktor zisku.

Jak určit výstupní napětí sčítacího zesilovače?

Je třeba dodržet několik kroků k určení O / P napětí sčítacího zesilovače. Nejprve musíme použít koncept virtuální země. Tímto způsobem zajistíme, aby napětí na obou vstupních svorkách byla stejná. Poté použijte Kirchhoffův aktuální zákon, abyste získali napěťové rovnice ze vstupních svorek. Poté nahraďte nezbytné termíny, abyste získali konečný výstup vstupních napětí a odporů. Níže jsou uvedeny derivace pro invertující i neinvertující typy.

Odvození součtového zesilovače

Derivace sčítacího zesilovače se vztahuje k derivaci výstupní rovnice. Odvození zahrnuje zjištění aktuální rovnice pomocí KCL a použití konceptu virtuální země s vysokou vstupní impedancí, kdykoli je to možné. Odvození invertujícího a neinvertujícího sčítacího zesilovače je provedeno níže.

Vzorec invertujícího součtového zesilovače

Pojďme určit výstupní vzorec pro invertující sčítací zesilovač, který má ‚n 'počet vstupů. Dodržujte výše uvedené schéma zapojení.

Díky konceptu virtuální země je potenciál uzlu A totožný s potenciálem v uzlu B. Při použití KCL bude aktuální

I1 + I2 + I3 +… + IN = IO

Nebo V1 / R1 + V2 / R2 +… + Vn / Rn = - Vo / Rf

Nebo Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) + ... + (Rf * Vn / Rn)

Nyní, když R1 = R2 = ... = Rn = Rf, pak můžeme napsat -

Vo = - [V1 + V2 +… + Vn]

Toto je vzorec invertujícího sčítacího zesilovače.

Neinvertující derivace součtového zesilovače

Sledujte schéma zapojení neinvertujícího sčítacího zesilovače. Odpor zpětné vazby je uveden jako Rf. Odpor pro každé vstupní napětí se předpokládá jako R1 = R2 = R3 = R. Odpor pro invertující sčítací zesilovač je R1. Použitím konceptu virtuální země a KCL získá výstupní rovnice: Vo = [1 + (Rf / R1)] * [(V1 + V2 + V3) / 3]

Vzorec pro zisk součtového zesilovače

Výstupní rovnice invertujícího sčítacího zesilovače je dána jako:

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) + ... + (Rf * Vn / Rn)

Za předpokladu, že R1 = R2 =… = Rn,

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R1) + ... + (Rf * Vn / R1)

Nebo Vo = - (Rf / R1) [V1 + V2 +… + Vn]

Nyní je obecná rovnice invertujícího zesilovače:

Vo = - k (V1 + V2 +… + Vn), kde k je zisk.

Takže k = (Rf / R1)

Je to faktor zisku invertujícího sčítacího zesilovače.

Sčítací zesilovač IC

V balení IC není k dispozici žádný hotový sčítací zesilovač. Jsou vytvářeny pomocí konvenčních integrovaných obvodů operačních zesilovačů. K vytvoření obvodu se používají operační zesilovače, jako je LM358, který má v sobě implementovaný duální operační zesilovač.  

Schéma součtového zesilovače

Schematický diagram sčítacího zesilovače je uveden níže.

375px Op Amp Internal.svg 2
Schéma vnitřních obvodů

Analogový sčítací zesilovač

Zesilovač je analogové zařízení. Sčítací zesilovač se také používá pro digitální na analogový převod. Proto se součtové zesilovače nazývají analogové součtové zesilovače.

Teorie součtových a rozdílových zesilovačů

Teorie za sčítacím a diferenčním zesilovačem jsou pouze matematické operace sčítání a odčítání. V součtových zesilovačích jsou na jednom konci poskytována vstupní napětí a výstup, součet napětí, je přijímán s určitým zesílením na výstupu.

Stejně jako u rozdílového zesilovače jsou na vstupním stupni k dispozici dvě nebo více napětí a na výstupu je rozdíl mezi nimi opatřen zesílením.

Oba zesilovače jsou také základní operační zesilovače. Dodržuje se tedy také teorie a principy základních operačních zesilovačů.

Součet použití zesilovače

Sčítací zesilovač je užitečné zařízení. Jak název doporučuje, zesilovač podle potřeby směšuje signály. Některé z významných aplikací jsou -

  • Audio Mixer: Sčítací zesilovače se používají při mixování zvuku pro sčítání různých vstupů se stejnými zisky.
  • DAC: Sčítací zesilovače se také používají v digitálně-analogových převaděčích.
  • Zpracování analogového signálu: Sčítací zesilovače jsou účinné nástroje pro zpracování signálu.

Audio sumační zesilovač

Sčítací zesilovač zvuku je jednou z významných aplikací sčítacích zesilovačů. Audio zesilovače kombinují vokály, bicí, kytary a další zvuky z jiných nástrojů. Je to jedno ze základních zařízení pro přehrávání záznamů.

DC sčítací zesilovač

Sčítací zesilovač Dc se označuje jako sčítací zesilovače napájené vstupním stejnosměrným napětím. Obecně lze sčítací zesilovače pro svou činnost napájet střídavým nebo stejnosměrným napětím.

Rozdíl mezi invertujícím a neinvertujícím součtovým zesilovačem

Invertující a neinvertující sčítací zesilovače nejsou nic jiného než dvě různé konfigurace sčítacích zesilovačů a vzájemné srovnání takto:

Předmět srovnáníInvertující sumační zesilovačNeinvertující sumační zesilovač
VstupVstup se aplikuje na invertující svorku obvodu.Vstup se aplikuje na neinvertující zesilovač obvodu.
VýstupPolarita výstupu se ze vstupu invertuje.Polarita výstupu zůstává stejná jako vstupní svorkový signál.
NastaveníInvertující součtový zesilovač je výhodnější poměrně.V konkrétních aplikacích se používá neinvertující sčítací zesilovač.

Diferenční sčítací zesilovač

Sčítací zesilovač poskytuje výstup, který zahrnuje vážený součet vstupů. Nyní předpokládejme, že výstup sčítacího zesilovače má vstup se zápornou polaritou i napětí s kladnou polaritou. V takovém případě bude tento sčítací zesilovač známý jako diferenciální sčítací zesilovač. Takové zesilovače lze navrhnout a jsou snadno dostupné na trhu.

Digitální na analogový převodník součtový zesilovač

Převodník z digitálního na analogový převádí poskytnutý digitální signál na ekvivalentní analogový signál a dozvědět se více o převodu z digitálního na analogový, Klikněte zde.

Sčítací zesilovač je základním zařízením pro výrobu digitálně-analogového převodníku, bylo zde ukázáno schéma zapojení 3bitového DAC pomocí sčítacího zesilovače.

Výstup obvodu je: Vo = -R [(V2 / R) + (V1 / 2R) + (V0 / 4R)]

Po zjednodušení rovnice můžeme napsat -

Vo = -1/4 [4V2 + 2V1 + V0]

Výstupní tabulka

V2V1V0Digitální hodnotaVout (analogová hodnota)
00000
0011-0.25
0102-0.5
0113-0.75
1004-1.0
1015-1.25
1106-1.5
1117-1.75

Funkce součtového zesilovače

Funkce sčítacího zesilovače spočívá v přidání všech vstupních napětí poskytovaných buď na invertující nebo neinvertující svorku a poskytuje výstup, který obsahuje vážený součet všech vstupů.

Jak funguje sčítací zesilovač

Práce sčítacího zesilovače je přímá. Vstupy jsou uvedeny na jedné ze vstupních svorek. Odpory zvyšují váhu vstupního napětí. Zesilovač poté sečte všechny vážené vstupy a produkuje výstup.

Summing-amplifier DC offset

Sčítací zesilovač je napájen stejnosměrným offsetovým napětím a střídavým napětím. Toto napájení pomáhá udržovat LED diody v modulačním obvodu LED a pracuje v lineárním rozsahu.

Příklad součtového zesilovače

Některé z příkladů sčítacích zesilovačů jsou směšovače zvuku, převodníky digitálního signálu na analogové, modulace LED, sčítač napětí atd.

Sumační škálování a průměrovací zesilovač

Invertující zesilovač má tři typy konfigurací. Jsou - sčítání, průměrování a změna měřítka. Diskutovali jsme o invertování sčítacího zesilovače. Nyní popíšeme měřítko a průměrování.

Výstupní rovnice invertujícího sčítacího zesilovače je:

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) + ... + (Rf * Vn / Rn)

Nyní pozorujte. Termín odporu spojený se vstupním napětím přispívá k zesílení a ovlivnění výstupu. Změna odporu změní výstup. Toto je škálovací zesilovač.

Nyní, když R1 = R2 = ... = Rn = R,

Potom Vo = - [(V1 * Rf / R) + (Rf * V2 / R) + ... + (Rf * Vn / R)

Nebo Vo = - (Rf / R) [V1 + V2 +… + Vn]

Nyní, když (Rf / R) = 1 / n, kde n je počet vstupů, pak rovnice přijde jako: Vo = - (1 / n) [V1 + V2 +… + Vn]

Můžeme říci, že tato rovnice představuje průměr celého vstupního signálu. Toto je průměrný zesilovač.

Obvod sumačního zesilovače na prkénku

Shrnutí-zesilovač (inverzní nebo neinvertující) sčítání dvou napětí lze navrhnout pomocí prkénka. Komponenty potřebné pro připojení jsou následující:

  1. IC741 (1)
  2. Zdroj více napětí
  3. Odpory (5kohm x 2, 1kohm x 3)
  4. Připojení vodičů
  5. CRO

Připojení je dokončeno pomocí schématu zapojení invertujícího sčítacího zesilovače. Na následujícím obrázku je znázorněno připojení prahového součtu zesilovače.

Obvod práhové desky součtového zesilovače 2

Často kladené otázky

1. Co dělá součtový zesilovač

Odpověď: Hlavním cílem sčítacího zesilovače je sečíst všechna vstupní napětí poskytovaná buď na invertující nebo neinvertující svorce a za předpokladu, že výstup obsahuje vážený součet všech vstupů.

2. Jak funguje sčítací zesilovač

Odpověď: Práce sčítacího zesilovače je přímá. Vstupy jsou uvedeny na jedné ze vstupních svorek. Odpory zvyšují váhu vstupního napětí. Zesilovač poté sečte všechny vážené vstupy a produkuje výstup.

3. Sumační zesilovač s kondenzátorem

Odpověď: Kondenzátory jsou umístěny v sčítacím zesilovači, který blokuje Dc složku signálů. Kondenzátor umožňuje pouze střídavé části příchozích a odchozích signálů.

4. Proč se součtový operační zesilovač nazývá vážený součtový zesilovač

Odpověď: Sčítací zesilovač se často nazývá vážený sčítací zesilovač, protože výstup sčítacího zesilovače se skládá z váženého vstupního napětí. Vážení pochází z odporů spojených se vstupním napětím.

5. Jaké jsou výhody a nevýhody invertování sčítacího zesilovače

Odpověď: Výhody sčítacího zesilovače jsou - i) má vyšší stabilitu kvůli negativní zpětné vazbě. ii) Má tři typy konfigurací pro sčítací zesilovač: sčítání, škálování a průměrování.

Jedinou nevýhodou invertujícího sčítacího zesilovače je to, že má srovnatelně nižší zisk než neinvertující zesilovač.

6. Jaký je vzorec pro výpočet hodnoty Vf zpětnovazebního odporu v obvodu součtového zesilovače?

Odpověď: Obecně se hodnota Rf dodává do obvodu. Pokud nejsou k dispozici, ale máte hodnoty pro další parametry, můžete snadno zjistit hodnotu Rf z výstupní rovnice. Níže je uvedena výstupní rovnice invertujícího zesilovače.

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) + ... + (Rf * Vn / Rn)

7. Proč aktivní kapela stop filtry jsou navrženy pomocí součtového zesilovače

Odpověď: Sčítací zesilovače se používají k návrhu aktivních pásmových stop filtrů, protože sčítací zesilovač nabízí lineární operační oblast a poskytuje virtuální zem.

Další článek týkající se elektroniky klikněte zde