Neinvertujúci sčítací zosilňovač: obvod, derivácia, prenosová funkcia, verzus invertujúci sčítanie a jeho aplikácie

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Operatívne zosilňovače sú dostupné v rôznych konfiguráciách. A sumačný zosilňovač je jedným z typov, ktorý sa používa na kombinovanie dostupných napätí na minimálne dvoch alebo viac vstupoch do jediného o/p napätia. Invertujúci operačný zosilňovač má jediné vstupné napätie, ktoré sa privádza na invertujúci vstupný terminál. Ak dáme niekoľko vstupných rezistorov na invertujúci vstupný terminál, každý vstup je ekvivalentný pôvodnej hodnote vstupného odporu, známej ako sčítací zosilňovač. Tento zosilňovač spracováva sčítanie a odčítanie napätí. Existujú dva typy sčítacích zosilňovačov; invertujúci a neinvertujúci. Tento článok poskytuje stručné informácie o a neinvertujúci sčítací zosilňovač , prácu a jej aplikácie.


Čo je to neinvertujúci sčítací zosilňovač?

Typ konfigurácie obvodu operačného zosilňovača, ktorý sa používa na poskytnutie súčtu výstupu s rovnakou fázou alebo polaritou, je známy ako neinvertujúci sčítací zosilňovač. Tieto typy sčítacích zosilňovačov využívajú techniku ​​priamej väzby, ktorá naznačuje, že zdrojové signály sú pripojené a smerované do operačného zosilňovača.



V tomto type konfigurácie operačného zosilňovača je invertujúci vstup operačného zosilňovača uzemnený. Neinvertujúci vstup je spojený so vstupným napätím cez odpor alebo priamo. Výstupné napätie tohto neinvertujúceho sčítacieho zosilňovača možno určiť pomocou nasledujúceho vzorca:

Vout = (1+Rf/R1)*Vin



Kde „Rf“ je spätnoväzbový odpor, „R1“ je vstupný odpor a Vin je súčet aplikovaných vstupných napätí.

Neinvertujúci sčítací zosilňovač funguje

Neinvertujúci sčítací zosilňovač poskytuje súčet o/p signálov i/p vrátane fázy s podobnou polaritou (alebo). Tento zosilňovač má niekoľko vstupných zdrojov a jeden výstup, kde sú tieto vstupy pripojené k jeho neinvertujúcej svorke cez odpory.

  PCBWay

Každý vstupný signál je priamo pripojený k odporu, zatiaľ čo druhý koniec každého odporu je jednoducho pripojený k neinvertujúcej svorke operačného zosilňovača. Potom je sčítací prechod pripojený k GND cez odpor spätnej väzby. Takže toto usporiadanie jednoducho umožňuje operačnému zosilňovaču pridať rôzne vstupné napätia s vhodnou váhou určenou hodnotami odporu.

Celkový výstup tohto zosilňovača je súčtom všetkých pripojených vstupných napätí, kde jednotlivé váhy závisia od pripojených rezistorov s ekvivalentnými vstupmi. Takže vstup a výstup tohto zosilňovača je vo fáze s 0°.

Neinvertujúci sčítací zosilňovač využívajúci operačný zosilňovač

Schéma zapojenia neinvertujúceho sčítacieho zosilňovača je uvedená nižšie. Táto konfigurácia zosilňovača je podobná ako pri neinvertujúcom zosilňovači. Vstupné napätia do tohto zosilňovača sú privedené na neinvertujúci vstupný terminál operačného zosilňovača. Výstup tohto zosilňovača je privádzaný späť cez spätnú väzbu deliča napätia na invertujúci vstupný terminál. Tento obvod má tri vstupy len kvôli jednoduchosti, ale počet vstupov je možné tiež pridať. Výpočet výstupného napätia tohto zosilňovača je popísaný nižšie.

  Neinvertujúci sčítací zosilňovač s operačným zosilňovačom
Neinvertujúci sčítací zosilňovač s operačným zosilňovačom

Ak je vstupné napätie ako „VIN“ kombináciou všetkých vstupných signálov, potom to môže byť poskytnuté na neinvertujúcom kolíku operačného zosilňovača. Z vyššie uvedeného neinvertujúceho sčítacieho obvodu zosilňovača môžeme vypočítať výstupné napätie tohto zosilňovača so vstupným kolíkom VIN a v deliči spätnej väzby sú použité odpory Rf a Ri. Takže výstupné napätie bude ako;

VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))

Vždy, keď sa zistí výstupné napätie tohto zosilňovača, musíme rozhodnúť o hodnote VIN. Ak sú tri hlavné vstupné zdroje V1, V2 a V3 a vstupné odpory sú; R1, R2 a R3, potom sú príslušné vstupy kanálov VIN1, VIN2 a VIN3, keď sú ostatné ekvivalentné kanály uzemnené. teda

VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3

Ak tu neplatí myšlienka virtuálneho terénu, všetky kanály ovplyvňujú zostávajúce kanály. Najprv musíme vypočítať časť VIN1 z VIN a jednoduchou matematikou; môžeme ľahko získať zvyšné dve hodnoty VIN2 & VIN3.

Kedykoľvek sú V2 a V3 uzemnené na VIN1, ich ekvivalentné odpory nemožno ignorovať ako sieť deliča napätia. v dôsledku toho

VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]

Podobne môžeme vypočítať ďalšie dve hodnoty VIN2 a VIN3 ako

VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]

preto

VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3

VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))].

Nakoniec môžeme vypočítať výstupné napätie ako;

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))]}

Ak vezmeme do úvahy špeciálny ekvivalentný vážený stav všade tam, kde sú všetky odpory s podobnými hodnotami, potom je VOUT:

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)

K návrhu neinvertujúceho sčítacieho obvodu sa pristupuje tak, že tento zosilňovač je primárne navrhnutý tak, aby mal potrebné napäťové zosilnenie. Potom sa vstupné odpory vyberú tak veľké, ako je to možné, aby vyhovovali druhu použitého operačného zosilňovača.

Funkcia prenosu neinvertujúceho súčtu zosilňovača

Neinvertujúci sčítací obvod zosilňovača s tromi vstupmi je zobrazený nižšie. Ak chceme do zosilňovača pridať tri vstupné signály, potom je nižšie popísaná prenosová funkcia trojvstupového neinvertujúceho sčítacieho zosilňovača.

Použitím vety o superpozícii najprv v tomto obvode ponecháme jednoducho „V1“ a V2 a V3 sa vynulujú pripojením odporov R2 a R3 k GND.

Pre dokonalý operačný zosilňovač sa vstupný prúd neinvertujúceho terminálu považuje za nulový. Takže odpory R1, R2 a R3 vytvoria zoslabovač napätia cez odpory R2 a R3 paralelne. Takže „Vp“ je;

Vp = V1 R2 || R3/ R1+ R2|| R3

Kam s R2 || R3 sme si všimli, že paralelné hodnoty R2 a R3.

So vstupným zdrojom V1 môže byť výstup operačného zosilňovača zaznamenaný cez VOUT1 a môže byť zapísaný ako;

VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]

Dosadením hodnoty Vp do rovnice VOUT1 môžeme získať;

VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

Podobne môžeme písať VOUT2 & VOUT3, keď sú len vstupné signály; V2 a V3 zodpovedajúcim spôsobom.

VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]

Pridaním vyššie uvedených rovníc VOUT1, VOUT2 a VOUT3 sa prenosová funkcia neinvertujúceho zosilňovača vrátane troch vstupných signálov stane ako;

VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .

Rozdiel medzi invertujúcim a neinvertujúcim sumačným zosilňovačom

Hlavný rozdiel medzi invertujúcimi a neinvertujúcimi súčtovými zosilňovačmi je popísaný nižšie.

Invertujúci sčítací zosilňovač Neinvertujúci sčítací zosilňovač
Všetky vstupné signály v tomto obvode sa privádzajú na invertujúci vstupný terminál operačného zosilňovača, zatiaľ čo neinvertujúci terminál je uzemnený. Všetky vstupné signály v tomto obvode sa privádzajú na neinvertujúci vstupný terminál operačného zosilňovača, zatiaľ čo invertujúci terminál je uzemnený.
Tento sčítací zosilňovač funguje jednoducho podobne ako invertujúci operačný zosilňovač Tento neinvertujúci sčítací zosilňovač funguje podobne ako neinvertujúci operačný zosilňovač.
Invertovanie sčítacieho zosilňovača invertuje fázu výstupného signálu. Neinvertujúci sčítací zosilňovač udržuje podobnú fázu ako vstupný signál.
Táto konfigurácia zosilňovača dáva záporný súčet jeho použitých vstupných napätí. Konfigurácia neinvertujúceho sčítacieho zosilňovača dáva kladný súčet jeho aplikovaných vstupných napätí.
Fázový rozdiel v tomto zosilňovači je 180° medzi vstupným a výstupným signálom. Fázový rozdiel v tomto zosilňovači je 0° medzi vstupným a výstupným signálom.
Spätná väzba v tomto zosilňovači je poskytovaná tam, kde je poskytovaný vstupný signál. Spätná väzba a vstupný signál v tomto zosilňovači sú jednoducho pripojené k rôznym svorkám.
Svorka „+“ je pripojená k GND. V tomto zosilňovači je svorka „-“ pripojená k GND.
V tomto zosilňovači nie je možné pripojiť spätnú väzbu na GND. Spätná väzba v tomto zosilňovači je spojená s GND odporom.
Tento zosilňovač poskytuje invertovaný výstup so zápornou (-ve) polaritou. Výstup produkovaný týmto zosilňovačom je neinvertovaný a vyjadrený s kladnou polaritou.
Polarita zisku tohto zosilňovača je (-) záporná. Polarita zisku neinvertujúceho zosilňovača je (+) kladná.
Zosilnenie tohto zosilňovača je < alebo > alebo = na jednotku (1). Zisk je vždy > 1.

Výhody

The výhody neinvertujúceho sčítacieho zosilňovača zahŕňajú nasledujúce.

  • Tento súčet napätia zosilňovača je kladný.
  • Výstupný signál je možné získať bez inverzie fázy.
  • Jeho vstupná impedancia je vysoká.
  • Zosilnenie napätia je variabilné.
  • V tomto zosilňovači je možné dosiahnuť vynikajúce impedančné prispôsobenie.

The nevýhody neinvertujúceho sčítacieho zosilňovača zahŕňajú nasledujúce.

  • Tento zosilňovač má hlavnú nevýhodu, kde zosilnenie obvodu bude dvojnásobné pre zostávajúci pripojený kanál, ak je jeden zo vstupov odpojený.
  • Neodporúča sa upustiť od plávania neinvertujúcich kolíkov pri odpájaní všetkých vstupov.
  • Možné rušenie medzi vstupom a inými vstupmi môže byť prítomné s meniacou sa mierou závažnosti.
  • Zavedenie tretieho vstupu môže mať za následok pokles zisku v rámci prvých dvoch kanálov, čo môže mať dôsledky na základe konkrétnej aplikácie.
  • Ak existuje prepojenie na akýkoľvek zdroj, ktorý má premenlivú výstupnú impedanciu, ovplyvňuje to zosilnenie zostávajúcich dvoch kanálov, čo nemusí byť populárne.

Aplikácie

The aplikácie neinvertujúcich sčítacích zosilňovačov zahŕňajú nasledujúce.

  • Neinvertujúce sčítacie obvody operačného zosilňovača sú použiteľné všade tam, kde je potrebná vysoká vstupná impedancia.
  • Tieto obvody môžu byť použité ako napäťový sledovač jednoduchým poskytnutím o/p na invertujúci vstup ako invertor.
  • Tieto obvody pomáhajú pri izolácii konkrétnych kaskádových obvodov.
  • Tento zosilňovač sa používa na poskytovanie súčtu výstupu pre aplikované vstupné signály s rovnakou fázou alebo polaritou.

Toto je prehľad neinvertujúceho sčítania zosilňovače, obvody, derivácia , rozdiely, prenosová funkcia, výhody, nevýhody a ich aplikácie. Ide o typ sčítacieho zosilňovača s niekoľkými vstupmi na kladný neinvertujúci vstup. Sumárny zosilňovač môže byť použitý ako neinvertujúci sumačný zosilňovač jednoduchým pripojením rôznych vstupných signálov cez odpory k neinvertujúcemu vstupu operačného zosilňovača.

Výstupné napätie tohto sčítacieho zosilňovača je množstvo vstupných napätí ovplyvnené hodnotami odporu. Každý vstupný signál tohto zosilňovača môže byť jednoducho pripojený k odporu, zatiaľ čo zvyšná svorka každého odporu môže byť pripojená k neinvertujúcej svorke operačného zosilňovača. Potom je sčítací prechod pripojený k GND cez odpor spätnej väzby. Toto usporiadanie teda umožňuje operačnému zosilňovaču zahrnúť rôzne vstupné napätia prostredníctvom vhodného váženia určeného na základe hodnôt odporu. Tu je otázka pre vás, čo je sčítací zosilňovač?