求和放大器是另一種運算放大器電路配置,用于將兩個或多個輸入上的電壓合并為一個輸出電壓。
我們之前在反相運算放大器中看到,反相放大器具有施加到反相輸入端子的單個輸入電壓(Vin)。如果我們在輸入端添加更多的輸入電阻,每個輸入電阻的值與原始輸入電阻相等(Rin),我們最終得到另一個稱為求和放大器的運算放大器電路,“求和逆變器“甚至是”電壓加法器“電路,如下所示。
求和放大器電路
在這個簡單的求和放大器電路中,輸出電壓(Vout)現(xiàn)在與輸入電壓V1,V2,V3等之和成比例。然后我們可以修改因此,反相放大器的原始等式考慮到這些新輸入:
但是,如果全部輸入阻抗,( Rin )的值相等,我們可以簡化上面的公式,給出一個輸出電壓:
求和放大器方程
我們現(xiàn)在有一個運算放大器電路,它將放大每個輸入電壓并產(chǎn)生一個與輸出電壓成正比的輸出電壓信號。三個單獨輸入電壓的代數(shù)“SUM” V 1 , V 2 和 V 3 。如果需要,我們還可以添加更多輸入,因為每個輸入“看到”它們各自的電阻 Rin 是唯一的輸入阻抗。
這是因為輸入信號與有效隔離通過運算放大器反相輸入端的“虛擬地”節(jié)點相互連接。當(dāng)所有電阻值相等且R?等于 Rin 時,也可以獲得直接電壓增加。
注意,當(dāng)求和點時連接到運算放大器的反相輸入端,電路將產(chǎn)生任意數(shù)量輸入電壓的負(fù)和。同樣,當(dāng)求和點連接到運算放大器的同相輸入端時,它將產(chǎn)生輸入電壓的正和。
A定標(biāo)求和放大器可以如果各個輸入電阻“相等”,則可以進(jìn)行。然后必須將等式修改為:
為了使數(shù)學(xué)更容易,我們可以重新排列上面的公式使反饋電阻R?成為給出輸出電壓的公式的主題:
這個如果更多輸入電阻連接到放大器反相輸入端子,則可以輕松計算輸出電壓。每個通道的輸入阻抗是它們各自輸入電阻的值,即 R 1 ,R 2 ,R 3 ...等。
有時我們需要一個求和電路,只需將兩個或多個電壓信號加在一起,無需任何放大。通過將上述電路的所有電阻設(shè)置為相同的值 R ,運算放大器的電壓增益為1,輸出電壓等于所有輸入電壓的直接和,如圖所示:
求和放大器確實是一個非常靈活的電路,使我們能夠有效地“添加”或“求和”(因此得名)將幾個單獨的輸入信號組合在一起。如果輸入電阻 R 1 , R 2 , R 3 等,都將等于“單位增益反相加法器”。但是,如果輸入電阻具有不同的值,則會產(chǎn)生“縮放求和放大器”,它將輸出輸入信號的加權(quán)和。
求和放大器示例No1
求輸出以下求和放大器電路的電壓。
求和放大器
使用先前找到的電路增益公式
我們現(xiàn)在可以用電路中的電阻值替換如下,
我們知道輸出電壓是兩個放大輸入信號的總和,計算公式為:
然后上面求和放大器電路的輸出電壓為-45 mV且為負(fù)作為其反相放大器。
求和放大器應(yīng)用
那么我們可以使用求和放大器呢?如果求和放大器的輸入電阻連接到電位計,則各個輸入信號可以通過不同的量混合在一起。
例如,測量溫度,可以添加負(fù)偏移電壓以產(chǎn)生輸出電壓或顯示屏在冰點處讀取“0”或產(chǎn)生一個音頻混音器,用于在將它們組合到音頻放大器之前,將來自不同源聲道(人聲,樂器等)的各個波形(聲音)添加或混合在一起。
求和放大器音頻混合器
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求和放大器的另一個有用的應(yīng)用是加權(quán)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。如果輸入電阻,求和放大器的 Rin 為每個輸入的值加倍,例如1kΩ,2kΩ,4kΩ,8kΩ,16kΩ等,則為數(shù)字邏輯電壓,或邏輯電平“這些輸入上的0“或邏輯電平”1“將產(chǎn)生一個輸出,它是數(shù)字輸入的加權(quán)和。考慮下面的電路。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器
當(dāng)然這是一個簡單的例子。在此DAC求和放大器電路中,構(gòu)成輸入數(shù)據(jù)字的單個位數(shù)(在本例中為4位)最終將輸出階躍電壓確定為滿量程模擬輸出電壓的百分比。
此外,此滿量程模擬輸出的精度取決于輸入位的電壓電平,對于“0”始終為0V,對于“1”始終為5V,以及用于輸入的電阻值的精度電阻器, Rin
幸運的是,為了克服這些錯誤,至少就我們而言,商用數(shù)字模擬和模擬數(shù)字設(shè)備隨時可用于高精度電阻梯已經(jīng)內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)。
在下一個關(guān)于運算放大器的教程中,當(dāng)信號電壓連接到反相輸入端時,我們將檢查輸出電壓 Vout 的影響。非反相輸入同時產(chǎn)生另一種常見類型的操作稱為差分放大器的放大器電路,可用于“減去”其輸入端的電壓。
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