Оперативный усилители доступны в различных конфигурациях. А суммирующий усилитель это один из типов, который используется для объединения доступных напряжений как минимум на двух или более входах в одно выходное напряжение. Инвертирующий операционный усилитель имеет одно входное напряжение, которое подается на инвертирующий входной разъем. Если мы подключим несколько входных резисторов к инвертирующей входной клемме, каждый вход будет эквивалентен исходному значению входного резистора, известному как суммирующий усилитель. Этот усилитель обрабатывает сложение и вычитание напряжений. Существует два типа суммирующих усилителей; инвертирующие и неинвертирующие. В этой статье представлена краткая информация о неинвертирующий суммирующий усилитель , работа и ее приложения.
Что такое неинвертирующий суммирующий усилитель?
Тип конфигурации схемы операционного усилителя, используемый для обеспечения суммированного выходного сигнала с той же фазой или полярностью, известен как неинвертирующий суммирующий усилитель. В суммирующих усилителях этого типа используется метод прямой связи, который означает, что сигналы источника подключены и направлены на операционный усилитель.
В конфигурации операционного усилителя этого типа инвертирующий вход операционного усилителя заземлен. Неинвертирующий вход соединен с входным напряжением через резистор или напрямую. Выходное напряжение этого неинвертирующего суммирующего усилителя можно определить по следующей формуле:
Vвых = (1+Rf/R1)*Vin
Где Rf — резистор обратной связи, R1 — входной резистор, а Vin — сумма приложенных входных напряжений.
Работа неинвертирующего суммирующего усилителя
Неинвертирующий суммирующий усилитель обеспечивает суммирование сигналов i/p, включая фазу одинаковой полярности (или). Этот усилитель имеет несколько входных источников и один выход, где эти входы подключены к неинвертирующему терминалу через резисторы.
Каждый входной сигнал напрямую подключен к резистору, тогда как другой конец каждого резистора просто подключен к неинвертирующему выводу операционного усилителя. После этого суммирующий переход подключается к GND через резистор обратной связи. Таким образом, эта схема просто позволяет операционному усилителю добавлять различные входные напряжения с подходящим весом, определяемым номиналом резистора.
Общая выходная мощность этого усилителя представляет собой сумму всех подключенных входных напряжений, где отдельные веса зависят от подключенных резисторов с эквивалентными входами. Таким образом, вход и выход этого усилителя синфазны с 0°.
Неинвертирующий суммирующий усилитель на операционном усилителе
Принципиальная схема неинвертирующего суммирующего усилителя показана ниже. Эта конфигурация усилителя аналогична неинвертирующему усилителю. Входные напряжения этого усилителя подаются на неинвертирующий входной разъем операционного усилителя. Выходной сигнал этого усилителя подается обратно через обратную связь смещения делителя напряжения на инвертирующий входной разъем. Эта схема имеет три входа только для удобства, но количество входов также можно добавить. Расчет выходного напряжения этого усилителя обсуждается ниже.
Если входное напряжение типа «VIN» представляет собой комбинацию всех входных сигналов, то это можно обеспечить на неинвертирующем выводе операционного усилителя. Из приведенной выше схемы неинвертирующего суммирующего усилителя мы можем вычислить выходное напряжение этого усилителя с помощью входного вывода VIN, а в делителе обратной связи используются резисторы Rf и Ri. Таким образом, выходное напряжение станет таким:
VOUT = VIN (1 + (Rf/Ri))
Всякий раз, когда выясняется выходное напряжение этого усилителя, нам необходимо определить значение VIN. Если тремя основными источниками входного сигнала являются V1, V2 и V3, а входные сопротивления: R1, R2 и R3, то соответствующие входы каналов будут VIN1, VIN2 и VIN3, когда другие эквивалентные каналы заземлены. Таким образом,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
Здесь, когда идея виртуальной земли неприменима, все каналы влияют на остальные каналы. Во-первых, нам нужно вычислить часть VIN1 VIN с помощью простых математических вычислений; мы можем легко получить оставшиеся два значения VIN2 и VIN3.
Всякий раз, когда V2 и V3 заземлены, подключаясь к VIN1, их эквивалентные резисторы нельзя игнорировать, поскольку они формируют сеть делителя напряжения. Следовательно,
VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]
Аналогичным образом мы можем вычислить два других значения VIN2 и VIN3 как
VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]
Поэтому,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2)/(R3 + (R1 || R2))].
Наконец, мы можем вычислить выходное напряжение как:
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))]}
Если мы рассмотрим особое эквивалентно-взвешенное состояние, где все резисторы имеют одинаковые значения, после этого VOUT будет:
VOUT = (1 + (Rf/Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)
При проектировании неинвертирующей суммирующей схемы усилитель в первую очередь разрабатывается таким образом, чтобы он имел необходимый коэффициент усиления по напряжению. После этого входные резисторы выбираются настолько большими, насколько это возможно, в соответствии с типом используемого операционного усилителя.
Передаточная функция неинвертирующего суммирующего усилителя
Схема неинвертирующего суммирующего усилителя с тремя входами показана ниже. Если мы хотим добавить к усилителю три входных сигнала, то передаточная функция неинвертирующего суммирующего усилителя с тремя входами обсуждается ниже.
Используя теорему суперпозиции, во-первых, мы оставим просто «V1» в этой цепи, а V2 и V3 обнулим, подключив резисторы R2 и R3 к GND.
Для идеального операционного усилителя входной ток неинвертирующего вывода считается равным нулю. Таким образом, резисторы R1, R2 и R3 будут создавать аттенюатор напряжения через резисторы R2 и R3, включенные параллельно. Итак, «Vp»;
Vp = V1 R2 || R3/ R1+ R2|| Р3
Где с R2 || R3 мы заметили, что значения R2 и R3 параллельны.
При входном источнике V1 выход операционного усилителя можно записать через VOUT1 и записать как;
VOUT1 = Вп [1+ Rf2/Rf1]
Подставив значение Vp в уравнение VOUT1, мы можем получить;
VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
Аналогично, мы можем написать VOUT2 и VOUT3, когда есть только входные сигналы; V2 и V3 соответственно.
VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]
Добавляя приведенные выше уравнения VOUT1, VOUT2 и VOUT3, передаточная функция неинвертирующего усилителя, включающего три входных сигнала, станет такой:
VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .
Разница между инвертирующим и неинвертирующим суммирующим усилителем
Основное различие между инвертирующими и неинвертирующими суммирующими усилителями обсуждается ниже.
| Инвертирующий суммирующий усилитель | Неинвертирующий суммирующий усилитель |
| Все входные сигналы в этой схеме подаются на инвертирующую входную клемму операционного усилителя, тогда как неинвертирующая клемма заземлена. | Все входные сигналы в этой схеме подаются на неинвертирующую входную клемму операционного усилителя, тогда как инвертирующая клемма заземлена. |
| Этот суммирующий усилитель работает аналогично инвертирующему операционному усилителю. | Этот неинвертирующий суммирующий усилитель работает аналогично неинвертирующему операционному усилителю. |
| Инвертирование суммирующего усилителя инвертирует фазу выходного сигнала. | Неинвертирующий суммирующий усилитель поддерживает фазу, аналогичную входному сигналу. |
| Эта конфигурация усилителя дает отрицательную сумму приложенных входных напряжений. | Конфигурация неинвертирующего суммирующего усилителя дает положительную сумму приложенных входных напряжений. |
| Разность фаз в этом усилителе составляет 180° между входным и выходным сигналом. | Разность фаз в этом усилителе между входным и выходным сигналом составляет 0°. |
| Обратная связь в этом усилителе обеспечивается там, где подается входной сигнал. | Обратная связь и входной сигнал в этом усилителе просто подключаются к разным клеммам. |
| Клемма «+» подключена к GND. | В этом усилителе клемма «-» подключена к GND. |
| В этом усилителе обратная связь не может быть подключена к GND. | Обратная связь в этом усилителе подключена к GND через резистор. |
| Этот усилитель дает инвертированный выходной сигнал с отрицательной (-ve) полярностью. | Выходной сигнал этого усилителя неинвертирован и имеет +ve полярность. |
| Полярность усиления этого усилителя (-) отрицательная. | Полярность усиления неинвертирующего усилителя (+) положительная. |
| Коэффициент усиления этого усилителя равен < или > или = единице (1). | Выигрыш всегда > 1. |
Преимущества
Преимущества неинвертирующего суммирующего усилителя включая следующее.
- Этот суммирующий коэффициент усиления по напряжению является положительным.
- Выходной сигнал может быть получен без инверсии фазы.
- Его входное сопротивление высокое.
- Коэффициент усиления напряжения является переменным.
- В этом усилителе может быть достигнуто превосходное согласование импедансов.
Недостатки неинвертирующего суммирующего усилителя включая следующее.
- У этого усилителя есть главный недостаток: усиление схемы будет вдвое больше для оставшегося подключенного канала, если один из входов отключен.
- Не рекомендуется отказываться от плавающего положения неинвертирующих контактов при отключении всех входов.
- Возможные помехи между входом и другими входами могут иметь разную степень серьезности.
- Введение третьего входа может привести к падению усиления в первых двух каналах, что может иметь последствия в зависимости от конкретного приложения.
- Если есть ссылка на какой-либо источник, имеющий переменное значение выходного сопротивления, то это влияет на усиление остальных двух каналов, что может быть непопулярно.
Приложения
применение неинвертирующих суммирующих усилителей включая следующее.
- Схемы неинвертирующих суммирующих операционных усилителей применимы везде, где требуется высокий входной импеданс.
- Эти схемы можно использовать в качестве повторителей напряжения, просто подавая выходной сигнал на инвертирующий вход, как в инверторе.
- Эти схемы помогают изолировать отдельные каскадные цепи.
- Этот усилитель используется для обеспечения суммированного выходного сигнала для приложенных входных сигналов с одинаковой фазой или полярностью.
Таким образом, это обзор неинвертирующего суммирования. усилители, схемы, вывод , различия, передаточная функция, преимущества, недостатки и их применение. Это тип суммирующего усилителя с несколькими входами на неинвертирующий вход +ve. Суммирующий усилитель можно использовать в качестве неинвертирующего суммирующего усилителя, просто подключив различные входные сигналы через резисторы к неинвертирующему входу операционного усилителя.
Выходное напряжение этого суммирующего усилителя представляет собой сумму входных напряжений, смещенных номиналами резисторов. Каждый входной сигнал этого усилителя можно просто подключить к резистору, тогда как оставшуюся клемму каждого резистора можно подключить к неинвертирующему выводу операционного усилителя. После этого суммирующий переход подключается к GND через резистор обратной связи. Таким образом, такая схема позволяет операционному усилителю включать различные входные напряжения посредством подходящего взвешивания, определяемого номиналами резисторов. Вот вам вопрос, что такое суммирующий усилитель?
