Inleiding tot somversterkers
Een optelversterker is een type operationele versterkerschakeling (op-amp) die vaak wordt gebruikt in analoge elektronica en signaalverwerking. Het is ontworpen om op te tellen meerdere ingangsspanningen en bieden een uitgang spanning die evenredig is met de som van de ingangsspanningen. Dit maakt het een nuttig hulpmiddel bij diverse toepassingen, zoals spanningsversterking, circuit ontwerpen analoog-naar-digitaal-conversie.
Definitie van een optelversterker
Een optelversterker, ook wel bekend als een spanning sommerende versterkerIs een circuit dat meerdere ingangssignalen opneemt en produceert een uitgang spanning die de som is van deze ingangssignalen. Het wordt doorgaans geïmplementeerd met behulp van een operationele versterker (op-amp). een combinatie van weerstanden.
Het basisconcept achter een optelversterker is het leveren van een gewogen som van de ingangsspanningen. Elke ingangsspanning wordt vermenigvuldigd met een overeenkomstig gewicht, bepaald door de waardes van de weerstanden in de kring. De som of deze gewogen spanningen wordt vervolgens versterkt door de op-amp om de uitgangsspanning te produceren.
Soorten somversterkers (inverterend en niet-inverterend)
Er zijn twee hoofdtypen: van sommerende versterkers: inverterend en niet-inverterend.
Inverterende optelversterker
In een inverterende optelversterker is de uitgangsspanning de negatieve som van de ingangsspanningen. Dit betekent dat de uitgangsspanning wordt omgekeerd ten opzichte van de ingangsspanningen. De inverterende sommerende versterker wordt vaak gebruikt wanneer het ingangssignaals moeten van elkaar worden afgetrokken of wanneer een negatief bedrag is gewenst.
Om een inverterende optelversterker te implementeren, worden de ingangsspanningen via de inverterende aansluiting van de op-amp aangesloten. ingangsweerstands. De uitgang De spanning wordt afgenomen van de uitgangsterminal van de op-amp. De feedbackweerstand is aangesloten tussen de uitgangsterminal en de inverterende terminal van de op-amp. De waarden of de ingangsweerstands bepalen de gewichten van de ingangsspanningen.
Niet-inverterende optelversterker
In een niet-inverterende optelversterker is de uitgangsspanning gelijk aan: de positieve som van de ingangsspanningen. Dit betekent dat de uitgangsspanning niet wordt omgekeerd ten opzichte van de ingangsspanningen. De niet-inverterende optelversterker wordt vaak gebruikt wanneer het ingangssignaals moeten bij elkaar worden opgeteld of wanneer een positief bedrag is gewenst.
Om een niet-inverterende optelversterker te implementeren, worden de ingangsspanningen aangesloten op de niet-inverterende aansluiting van de op-amp via ingangsweerstands. De uitgang De spanning wordt afgenomen van de uitgangsterminal van de op-amp. De feedbackweerstand is aangesloten tussen de uitgangsterminal en de inverterende terminal van de op-amp. De waarden of de ingangsweerstands bepalen de gewichten van de ingangsspanningen.
Toepassingen van somversterkers
Optelversterkers vinden toepassingen in verscheidene velden door hun bekwaamheid om meerdere ingangssignalen te combineren een enkele uitgang Spanning. Enkele veelvoorkomende toepassingen van sommerende versterkers zijn onder meer:
-
Audio mixen: In audiomengpanelen worden optelversterkers gebruikt om meerdere audiosignalen van verschillende bronnen, zoals microfoons en muziekinstrumenten, te combineren tot een enkele uitgang signaal.
-
Digitaal naarAnaloge conversie (DAC): Sommerende versterkers worden gebruikt in digitaal-naar-analoog-converters (DAC's) om digitale signalen om te zetten in analoge signalen. De digitale ingangssignalen worden gewogen en opgeteld om te produceren de analoge uitgangsspanning.
-
Signaalconditionering: Er worden somversterkers gebruikt signaalconditioneringscircuits om analoge signalen te verwerken voordat ze verder worden verwerkt of verzonden. Ze kunnen worden gebruikt om te versterken, te verzwakken of te filteren het ingangssignaals.
-
Spanning optellen: Optelversterkers worden gebruikt om spanningen op te tellen of af te trekken in verschillende toepassingen, zoals spanningsschaling, spanningscompensatieen verschuiving van het spanningsniveau.
Kortom, optelversterkers zijn dat wel veelzijdige circuits die kan worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen. Of het nu gaat om audiomixing, digitaal-naar-analoogomzetting, signaalconditionering of spanningsoptelling, deze versterkers een cruciale rol spelen in circuit ontwerp en signaalverwerking. Door te begrijpen de verschillende soorten van sommerende versterkers en hun toepassingen, ingenieurs en elektronica liefhebbers kan aanwenden de kracht of deze circuits bereiken hun gewenste uitkomsten.
Inverterende optelversterker
De inverterende optelversterker is een type operationele versterker (op-amp) circuit dat gewoonlijk wordt gebruikt in analoge elektronica en signaalverwerkingstoepassingen. Het is ontworpen om meerdere ingangssignalen op te tellen en een omgekeerde uitgangsspanning te leveren die evenredig is met de som van de ingangsspanningen. Dit circuit wordt vaak gebruikt in combinatie met een digitaal-naar-analoog-omzetter (DAC) om digitale signalen om te zetten in analoge spanningen.
Circuit Design
Het circuit ontwerp van de inverterende sommerende versterker betreft het gebruik of een opamp en feedbackweerstanden. De opamp is een versterker met hoge versterkingsspanning dat versterkt het verschil tussen de twee ingangsklemmen. in Bij van de inverterende optelversterker, waarin de op-amp is geconfigureerd de inverterende modus, Waar het ingangssignaal wordt toegepast op de inverterende aansluiting (-) en de feedbackweerstand wordt aangesloten tussen de uitgang en de inverterende aansluiting.
Implementeren de optelling functieEr zijn meerdere ingangssignalen aangesloten op de inverterende aansluiting ingangsweerstands. Elke ingangsweerstand is geassocieerd met een specifiek ingangssignaal en bepaalt de weging of dat signaal in het totaalbedrag. De uitgang spanning van de versterker wordt verkregen De kruising van de feedbackweerstand en de inverterende aansluiting, en dat is het ook de omgekeerde som van de ingangsspanningen.
Ingangs- en uitgangsgolfvormen
De ingangsgolfvormen van de inverterende sommerende versterker zijn de individuele ingangssignalen die bij elkaar worden opgeteld. Deze ingangssignalen kunnen analoge spanningen vertegenwoordigen verschillende parameters of signaleert binnen een systeem. De uitgang golfvorm van de versterker is de omgekeerde som van de ingangsspanningen. Het is belangrijk op te merken dat de uitgangsspanning wordt omgekeerd als gevolg van de configuratie van de opamp in de inverterende modus.
Afleiding van uitgangsspanningsvergelijking
Het uitgangsspanning vergelijking van de inverterende sommerende versterker kan worden afgeleid met behulp van het concept van virtuele aarde. In het ideale op-amp-model, is de spanning op de inverterende aansluiting gelijk aan de spanning op de niet-inverterende aansluiting, die doorgaans met aarde is verbonden. dit concept stelt ons in staat om te vereenvoudigen de analyse van het circuit.
Door de huidige wet van Kirchhoff toe te passen op de inverterende terminal, kunnen we de afleiden uitgangsspanning vergelijking. De som of de huidiges die naar de inverterende terminal stroomt, is gelijk aan nul, wat kan worden uitgedrukt als:
[
\frac{{V_1 – V_{\text{in}}}{{R_1}} + \frac{{V_2 – V_{\text{in}}}{{R_2}} + \ldots + \frac{{V_n – V_{\text{in}}}{{R_n}} = 0
]
Als we de vergelijking vereenvoudigen, krijgen we:
[
V_{\text{uit}} = -\left(\frac{{R_f}}{{R_1}} \cdot V_1 + \frac{{R_f}}{{R_2}} \cdot V_2 + \ldots + \frac{{R_f}}{{R_n}} \cdot V_n\rechts)
]
waarbij (V_{\text{out}}) de uitgangsspanning is, (V_1, V_2, \ldots, V_n) de ingangsspanningen zijn, en (R_1, R_2, \ldots, R_n) zijn de ingangsweerstands.
Versterking van de inverterende sommerende versterker
De versterking van de inverterende sommerende versterker wordt bepaald door de verhouding van de terugkoppelweerstand ((R_f)) tot de ingangsweerstands ((R_1, R_2, \ldots, R_n)). Het negatieve teken in de uitgangsspanning vergelijking geeft aan dat de uitgangsspanning omgekeerd is ten opzichte van de ingangsspanningen.
De versterking van de versterker kan worden berekend met behulp van de formule:
[
\text{Versterking} = -\frac{{R_f}}{{R_1}} = -\frac{{R_f}}{{R_2}} = \ldots = -\frac{{R_f}}{{R_n}}
]
De versterking bepaalt de versterkingsfactor van het ingangssignaals en kan worden aangepast door te selecteren passende waarden voor de feedbackweerstand en de ingangsweerstandS. Door te variëren de waardes van deze weerstanden, het relatieve gewicht of het ingangssignaals kunnen worden gecontroleerd, waardoor flexibiliteit mogelijk is de optelling operatie.
Kortom, de inverterende sommerende versterker is een veelzijdig circuit dat dit mogelijk maakt de optelling van meerdere ingangssignalen en levert een omgekeerde uitgangsspanning die evenredig is met de som. Zijn circuit ontwerp, ingangs- en uitgangsgolfvormen, uitgangsspanning vergelijkingen kenmerken verkrijgen, maken het een waardevol hulpmiddel in verschillende toepassingen analoge signaalverwerking en spanningsoptelling.
Niet-inverterende optelversterker
De niet-inverterende optelversterker is een circuit ontwerp vaak gebruikt in analoge elektronica en signaalverwerking. Het wordt vaak gebruikt in toepassingen zoals spanningsversterking en elektronische schakelingen, met name in de context van digitaal-naar-analoog conversie (DAC). In deze sectie, zullen we de verkennen circuit ontwerp, ingangs- en uitgangsgolfvormen, afleiding van de uitgangsspanning vergelijkingen de versterking van de niet-inverterende optelversterker.
Circuit Design
De niet-inverterende optelversterker maakt gebruik van een operationele versterker (op-amp) om meerdere ingangssignalen te combineren een enkele uitgang Spanning. Het circuit bestaat uit een opamp, feedbackweerstands en ingangsweerstandS. Elk ingangssignaal is verbonden met een input weerstand, die vervolgens wordt aangesloten op de niet-inverterende aansluiting van de op-amp. De feedbackweerstand is aangesloten tussen de uitgang en de inverterende aansluiting van de op-amp. De uitgang spanning wordt afgenomen De kruising van de feedbackweerstand en de inverterende aansluiting.
Begrijpen de circuitwerking, laat ons nadenken een eenvoudig voorbeeld. Stel dat we dat hebben twee ingangssignalen, Vin1 en Vin2, en we willen ze optellen met behulp van de niet-inverterende optelversterker. We kunnen Vin1 verbinden met een input weerstand, R1 en Vin2 aan ander ingangsweerstand, R2. De andere eindigt van R1 en R2 zijn verbonden met de niet-inverterende aansluiting van de op-amp. De feedbackweerstand, Rf, is aangesloten tussen de uitgang en de inverterende aansluiting van de op-amp.
Ingangs- en uitgangsgolfvormen
Wanneer meerdere ingangssignalen worden toegevoerd aan de niet-inverterende optelversterker, is de uitgangsgolfvorm de som van de individuele ingangsgolfvormen. Dit betekent dat de uitgangsspanning een gewogen som is van de ingangsspanningen. De gewichten worden bepaald door de verhouding van de feedbackweerstand tot de ingangsweerstands.
Als Vin1 bijvoorbeeld een spanning van V1 en Vin2 heeft een spanning van V2 kan de uitgangsspanning, Vout, worden berekend met behulp van de volgende vergelijking::
Vuit = (V1/R1 + V2/R2) * Tf
De ingangsgolfvormen kan zijn eventuele analoge signalen, zoals audio- of sensorgegevens, en de uitgangsgolfvorm zal zijn een verkleinde versie van de som van deze ingangssignalen.
Afleiding van uitgangsspanningsvergelijking
Het uitgangsspanning vergelijking van de niet-inverterende optelversterker kan worden afgeleid door het circuit te analyseren met behulp van De wetten van Kirchhoff en De eigenschappen van de opamp. Door de huidige wet van Kirchhoff toe te passen op de inverterende terminal van de op-amp, kunnen we dat bepalen de huidige die door de feedbackweerstand stroomt, is gelijk aan de huidige stroomt door de ingangsweerstandS. Dit is te wijten aan de virtuele grond eigendom van de op-amp, die ervoor zorgt dat de spanning op de inverterende terminal vrijwel nul is.
gebruik De wet van Ohm, kunnen we uiten de huidiges in termen van spanningen en weerstanden. Door gelijk te stellen de huidiges, kunnen we de uitgangsspanning vergelijking. De afleiding gaat enige algebraïsche manipulatie en vereenvoudiging, maar het eindresultaat is de eerder genoemde vergelijking:
Vuit = (V1/R1 + V2/R2) * Tf
Versterking van de niet-inverterende sommerende versterker
De versterking van de niet-inverterende optelversterker wordt bepaald door de verhouding van de terugkoppelweerstand tot de ingangsweerstandS. In het voorbeeld we eerder hebben besproken, wordt de winst gegeven door de vergelijking:
Versterking = Rf / (R1 + R2)
Door aan te passen de waardes van de weerstanden, kunnen we de versterking van de versterker regelen. Hierdoor kunnen we versterken of verzwakken het ingangssignaals als dat nodig is.
Samenvattend is de niet-inverterende optelversterker een veelzijdig circuit waarmee we meerdere ingangssignalen kunnen combineren een enkele uitgang Spanning. Door het te begrijpen circuit ontwerp, ingangs- en uitgangsgolfvormen, afleiding van de uitgangsspanning vergelijkingen winst die we effectief kunnen benutten deze versterker in verschillende toepassingen waarbij spanningsoptelling vereist is.
Differentiële optelversterker
De differentiële optelversterker is een veelzijdig circuit dat veel wordt gebruikt analoge elektronica en signaalverwerkingstoepassingen. Het combineert de functionaliteiten van een sommerende versterker, inverterende versterker, en niet-inverterende versterker om een gewogen som van meerdere ingangssignalen te leveren. Deze sectie zal verkennen de definitie, werkingsprincipe, Ontwerp Overwegingen, en toepassingen van de differentiële optelversterker.
Definitie en werkingsprincipe
De differentiële optelversterker is gebaseerd op het concept van spanningsoptelling, waarbij de individuele ingangssignalen worden gecombineerd om te produceren een enkele uitgang Spanning. Het maakt gebruik van een operationele versterker (op-amp). het hoofdbestanddeel bereiken deze functionaliteit.
Het circuit bestaat uit meerdere ingangsterminals, elk verbonden met een terugkoppelweerstand (RF) en een input weerstand (R). De RF-weerstand wordt gebruikt om te voorzien een gewogen waarde naar elke ingangsspanningzodat de ingangsweerstand wordt gebruikt om te controleren de ingangsimpedantie van het circuit.
Om het te begrijpen werkingsprincipe, laat ons nadenken een eenvoudig voorbeeld met twee ingangssignalen, Vin1 en Vin2. De differentiële optelversterker telt op deze twee signalen en produceert een uitgang spanning, Vout, dat is het gewogen bedrag van de ingangsspanningen.
De vergelijking voor de uitgangsspanning kan worden uitgedrukt als:
Vout = -RF * ((Vin1/R1) + (Vin2/R2))
In deze vergelijking, het negatieve teken geeft aan de omgekeerde aard van de versterker. De RF-weerstand en de ingangsweerstands (R1 en R2) bepalen de spanningsversterking en de weging van elk ingangssignaal.
De differentiële optelversterker werkt op basis van het principe van virtuele grond. De virtuele grond wordt aangemaakt op de inverterende aansluiting van de op-amp, die ervoor zorgt dat de spanning op deze terminal is vrijwel gelijk aan nul. Hierdoor kan de op-amp voorzien de nodige spanning versterkings- en optelfunctionaliteit.
Ontwerp en toepassingen
Het ontwerpen van een differentiële sommerende versterker impliceert selecteren juiste weerstandswaarden bereiken de gewenste weging en spanningsversterking. De weerstandswaarden kan worden berekend met behulp van de eerder genoemde vergelijking, rekening houdend met de gewenste ingangsspanningen en de benodigde uitgangsspanning.
De differentiële sommerende versterker vindt toepassingen in verscheidene velden, waaronder audio verwerking, instrumentatie en controlesystemen. Enkele veelvoorkomende toepassingen omvatten:
-
Audio mixen: In audiomengpanelen wordt de differentiële optelversterker gebruikt om meerdere audiosignalen van verschillende bronnen, zoals microfoons en muziekinstrumenten, te combineren. Het staat toe de audio-ingenieur aanpassen het volume en balans van elk ingangssignaal voordat het ernaar wordt verzonden de belangrijkste uitvoer.
-
Analoog-naar-digitaal-conversie: De differentiële optelversterker wordt vaak gebruikt in digitaal-naar-analoog-omzetters (DAC's) om analoge signalen om te zetten in digitaal formulier. Het telt op de analoge ingangssignalen en produceert één enkele digitale uitgang, die verder kunnen worden verwerkt of opgeslagen.
-
Signaalconditionering: In veel metingen en controlesystemen, wordt de differentiële optelversterker gebruikt voor signaalconditionering. Het maakt de combinatie mogelijk van verschillende sensorsignalen, zoals temperatuur, druk en spanning, in een enkele uitgang For verdere verwerking of analyse.
-
Spanningsschaling: De differentiële optelversterker kan worden gebruikt om te verkleinen of te vergroten spanningsniveaus. Door aan te passen de weerstandswaarden, kan de versterker spanningsversterking of -verzwakking bieden, waardoor hij bruikbaar is diverse toepassingen voor spanningsschaling.
Kortom, de differentiële sommerende versterker is een veelzijdig circuit dat combineert de functionaliteiten van een sommerende versterker, inverterende versterker, en niet-inverterende versterker. Het biedt een gewogen som van meerdere ingangssignalen en vindt toepassingen in audio verwerking, analoog-naar-digitaal-conversie, signaalconditionering en spanningsschaling. Door het te begrijpen werkingsprincipe en Ontwerp Overwegingen, ingenieurs kunnen gebruiken dit circuit te versterken hun elektronische ontwerpen en signaalverwerkingsmogelijkheden.
Digitaal naar analoog converter (DAC) Optelversterker
Circuitontwerp en bediening
Een optelversterker is een type operationele versterkerschakeling (op-amp) die gewoonlijk wordt gebruikt in digitaal-naar-analoog omzetters (DAC's). Het is ontworpen om meerdere ingangssignalen op te tellen en te leveren een uitgang spanning evenredig met de som van deze ingangen. De somversterker kan worden geconfigureerd als een inverterende of niet-inverterende versterker, afhankelijk van de toepassing eisen.
De basis circuit ontwerp van een optelversterker bestaat uit een opamp, feedbackweerstands en ingangsweerstands. De opamp fungeert als een spanning versterker, voorzien spanningsversterking naar het ingangssignaals. Het feedbackweerstanden zijn parallel geschakeld tussen de uitgang en de inverterende ingang van de op-amp, terwijl de ingangsweerstands zijn onderling verbonden het ingangssignaals en de inverterende of niet-inverterende ingang van de opamp.
In een inverterende sommerende versterker, de ingangsweerstands zijn aangesloten op de inverterende ingang van de op-amp. Deze configuratie levert een geïnverteerde uitgangsspanning ten opzichte van het ingangssignaalS. Aan de andere kant, in een niet-inverterende sommerende versterker, de ingangsweerstands zijn aangesloten de niet-inverterende ingang van de opamp. Deze configuratie biedt een niet-geïnverteerde uitgangsspanning.
De operatie van een sommerende versterker is gebaseerd het principe van virtuele grond. De virtuele grond wordt gemaakt aan de inverterende ingang van de op-amp, die wordt vastgehouden een virtueel aardpotentiaal door de negatieve feedback geleverd door de feedbackweerstanden. Dit maakt de optelling versterker om de ingangsspanningen op te tellen zonder dit te beïnvloeden het ingangssignaals.
Outputvergelijking en digitale waarden
De uitgang De spanning van een optelversterker kan worden bepaald met behulp van de volgende vergelijking::
Vuit = – (Rf / R1) * V1 – (Rf / R2) * V2 – … – (Rf / Rn) * Vn
Waar:
– Vuit is de uitgangsspanning van de optelling versterker.
– Rf is de terugkoppelweerstand.
– € 1,-, R2, …, Rn zijn de ingangsweerstands.
- V1, V2, …, Vn zijn de ingangsspanningen.
De uitgang spanning het gewogen bedrag van de ingangsspanningen, waarbij de gewichten worden bepaald door de verhouding van de terugkoppelweerstand tot de bijbehorende ingangsweerstand. Door aan te passen de waardes van de feedback en ingangsweerstands, de optelling versterker kan bieden de gewenste functionaliteit voor spanningsoptelling.
In een digitaal-naar-analoog-omzetter (DAC)-toepassing zijn de ingangsspanningen doorgaans digitale waarden vertegenwoordigen een analoog signaal. Deze digitale waarden worden omgezet in overeenkomstige analoge spanningen gebruik een analoog-digitaalomzetter (ADC) voordat ze worden ingevoerd de optelling versterker. De somming-versterker telt vervolgens op deze analoge spanningen te produceren de uiteindelijke uitgangsspanning.
De uitgang spanning de optelling versterker kan verder worden verwerkt of gebruikt in verschillende toepassingen, zoals signaalverwerking, spanningsversterking of zo een input de andere elektronische schakelingen. De flexibiliteit en veelzijdigheid van de optelling versterker maakt het tot een essentieel onderdeel in veel analoge elektronische systemen.
Concluderend de optelling versterker in een digitaal-analoogomzetter (DAC) speelt een cruciale rol bij het omzetten van digitale signalen in analoge spanningen. Zijn circuit ontwerp en bediening, samen met de uitgangsvergelijking en digitale waarden, voorzien een stichting voor begrip zijn functionaliteit en toepassingen. Door goed te configureren de optelling versterker kunnen ingenieurs een nauwkeurige en precieze spanningsoptelling bereiken voor een breed scala aan analoge signaalverwerking taken.
Schaal- en middelingsversterker
De schaal- en middelingsversterker is een fundamenteel onderdeel in analoge elektronica en signaalverwerking. Het wordt vaak gebruikt in verschillende toepassingen, zoals spanningsversterking, circuit ontwerpen analoog-naar-digitaal-conversie. In deze sectie, zullen we verkennen de definitie en werking van de schaalverdeling en middelingsversterker, evenals de uitgangsvergelijkingis ermee verbonden.
Definitie en werking
De schaal- en middelingsversterker, ook bekend als een optelversterker, is een type operationele versterker (op-amp)-schakeling die meerdere ingangssignalen combineert en zorgt voor een uitgang spanning die een gewogen som is van deze ingangen. Het kan worden geconfigureerd als een inverterend of niet-inverterende versterker, afhankelijk van het gewenste circuit ontwerp.
De somming-versterker bestaat uit een opamp, feedbackweerstand (Rf), en ingangsweerstands (R1, R2, R3, … Rn) aangesloten de inverterende of niet-inverterende ingang aansluiting van de opamp. Het ingangsweerstands worden gebruikt om te voorzien de gewogen waarden For elke ingangsspanning, terwijl de feedbackweerstand bepaalt de totale winst van de versterker.
In de inverterende configuratie, het ingangssignaals zijn verbonden met de inverterende ingangsterminal van de op-amp, while de niet-inverterende ingang terminal is geaard. Deze configuratie biedt een negatieve feedback, wat resulteert in een omgekeerde uitgangsspanning. Aan de andere kant, binnen de niet-inverterende configuratie, het ingangssignaals zijn aangesloten de niet-inverterende ingang terminal, en de inverterende ingangsterminal is geaard. Deze configuratie biedt een positieve reactie, met als resultaat een niet-geïnverteerde uitgangsspanning.
Uitvoervergelijkingen voor schalen en middelen
De uitgang spanning de schaalverdeling en de middelingsversterker kan worden berekend met behulp van de volgende vergelijking:s:
- In de inverterende configuratie:
Vuit = – (Rf / R1) * Vin1 – (Rf / R2) * Vin2 – (Rf / R3) * Vin3 – … – (Rf / Rn) * Vinn
waarbij Vout de uitgangsspanning is, Vin1, Vin2, Vin3, ... Vinn de ingangsspanningen zijn, en R1, R2, R3, … Rn zijn de bijbehorende ingangsweerstands.
- In de niet-inverterende configuratie:
Vuit = (1 + (Rf / R1)) * Vin1 + (1 + (Rf / R2)) * Vin2 + (1 + (Rf / R3)) * Vin3 + … + (1 + (Rf / Rn)) * Vinn
waarbij Vout de uitgangsspanning is, Vin1, Vin2, Vin3, ... Vinn de ingangsspanningen zijn, en R1, R2, R3, … Rn zijn de bijbehorende ingangsweerstands.
Deze vergelijkingen demonstreren hoe de schaalverdeling en middelingsversterker combineert het ingangssignaals en biedt een uitgang spanning die een gewogen som is van deze ingangen. De uitgang De spanning kan afhankelijk van de situatie geïnverteerd of niet-geïnverteerd zijn de configuratie van de versterker.
Samengevat, de schaalverdeling en middelingsversterker is een veelzijdig circuit dat het mogelijk maakt om de combinatie van meerdere ingangssignalen te genereren een enkele uitgang Spanning. zijn werking en output vergelijkingen zorgen voor een stichting voor diverse toepassingen in analoge elektronica en signaalverwerking.
Optellende versterker IC
Overzicht van beschikbare IC's
Als het om ontwerpen gaat elektronische schakelingen voor signaalverwerking, één essentieel onderdeel is de optelling versterker. Dit veelzijdige circuit Hiermee kunt u meerdere ingangssignalen combineren en produceren een enkele uitgang spanning die de som is van deze ingangen. Versimpelen de implementatie van sommerende versterkers, geïntegreerde circuit (IC) oplossingen zijn overal verkrijgbaar de markt.
Optellende versterker-IC's, ook gekend als operationele versterkers (op-amps), aanbieding een handige en efficiënte manier om spanningsoptelling in analoge elektronica te bereiken. Deze IC's zijn ontworpen om te bieden versterking van hoogspanning en nauwkeurig signaalverwerkingsmogelijkheden, waardoor ze ideaal zijn voor een breed scala aan toepassingen.
Er zijn verschillende sommerende versterker-IC's beschikbaar, elk met zijn eigen unieke eigenschappen en specificaties. Enkele populaire opties omvatten de LM741, TL071en 827 n.Chr. Deze IC's worden veel gebruikt vanwege hun betrouwbaarheid, veelzijdigheid en gemakkelijke integratie in circuit ontwerps.
Selectie- en gebruiksoverwegingen
Wanneer u een optelversterker-IC voor uw selecteert circuit ontwerpEr zijn meerdere factoren overwegen. Deze overwegingen zorgt ervoor dat de gekozen IC voldoet de eisen van uw aanvraag en levert de gewenste prestatie.
-
Invoer- en uitvoervereisten: Bepaal het aantal ingangssignalen dat u moet optellen en het gewenste uitgangsspanningsbereik. Verschillende IC's mail via verschillende nummers van input en aanbod variërende uitgangsspanningsmogelijkheden. Verzekeren dat het geselecteerde IC is geschikt uw specifieke wensen.
-
SpanningsversterkingDe spanningsversterking of de optelling versterker IC bepaalt de versterkingsfactor van het ingangssignaalS. Overwegen het gewenste niveau van de versterking die nodig is voor uw toepassing en kies een IC met een passende spanningsversterking.
-
Terugkoppelingsweerstand configuratie: Summing-versterkers gebruiken feedbackweerstanden te beheersen de versterkings- en optelkarakteristieken. Begrijpen de weerstandsconfiguratieopties ondersteund door de IC en zorg ervoor dat ze overeenkomen met uw circuit ontwerp vereisten.
-
Voedingseisen: Controleren de kracht voedingsspanningsbereik en huidige verbruiksspecificaties van het IC. Verzekeren dat uw stroomvoorziening kan bieden de nodige spanning en stroom om het IC effectief te laten werken.
-
Pakkettype: Overwegen de fysieke grootte en Pakkettype van het IC. Dit is vooral belangrijk als u dat wel heeft ruimtebeperkingen or specifieke montagevereisten in circuit ontwerp.
-
Ruis en vervorming: Evalueer de ruis- en vervormingskenmerken van het IC. Laag geluidsniveau en vervormingsniveaus zijn cruciaal voor het behoud ervan signaalintegriteit en het bereiken van nauwkeurige optelling van ingangssignalen.
-
Kosten en beschikbaarheid: Tenslotte, overweeg de kosten en beschikbaarheid van het gekozen IC. Zorg ervoor dat het erin past uw budget en is direct te koop.
Door goed te overwegen deze factoren, je kunt selecteren de meest geschikte sommerende versterker IC voor jouw circuit ontwerp. Raadpleeg altijd het IC-gegevensblad en de toepassingsopmerkingen For gedetailleerde informatie on de prestatiekenmerken van de specifieke IC, pin-configuraties, en aanbevolen circuit ontwerps.
In het volgende gedeelte, zullen we verkennen het ontwerp en werking van optelversterkers in meer detail, Het verstrekken van een dieper inzicht of hun functionaliteit en toepassingen.
Frequently Asked Questions (FAQ's)
Wat is de functie van een sommerende versterker?
Een optelversterker is een type operationele versterker (op-amp) circuit dat meerdere ingangssignalen combineert en produceert een uitgang spanning die evenredig is met de som van de ingangsspanningen. Zijn primaire functie is optellen de spanningen van meerdere ingangssignalen en bieden een gecombineerde uitgangsspanning. Dit maakt het bruikbaar in verschillende toepassingen, zoals analoge elektronica, signaalverwerking en spanningsversterking.
Hoe werkt een sommerende versterker?
Een optelversterker werkt door gebruik te maken van het concept van virtuele aarde en De eigenschappen van een operationele versterker. Het bestaat uit een opamp met meervoudig ingangsweerstands en een terugkoppelweerstand. De ingangssignalen zijn verbonden met de inverterende terminal van de op-amp via de ingangsweerstands, terwijl de feedbackweerstand is aangesloten tussen de uitgang en de inverterende aansluiting. De niet-inverterende terminal is meestal verbonden met aarde.
. het ingangssignaals worden toegepast, versterkt de op-amp het verschil tussen de inverterende en niet-inverterende terminalsDit is het spanningsverschil tussen de ingang en de virtuele grond. Het versterkte verschil wordt vervolgens via de feedbackweerstand teruggevoerd naar de inverterende aansluiting, waardoor er een spanning ontstaat een negatieve feedback lus. Hierdoor wordt de op-amp aangepast zijn uitgangsspanning tot de virtuele grond wordt gehandhaafd, wat resulteert in de som van de ingangsspanningen aan de uitgang.
Wanneer moet ik een inverterende of niet-inverterende somversterker gebruiken?
De keuze tussen gebruik een inverterende of niet-inverterende optelversterker hangt af van de specifieke vereisten of de toepassing.
Een inverterende sommerende versterker wordt vaak gebruikt wanneer het ingangssignaals moeten worden omgekeerd voordat ze worden opgeteld. Dit betekent dat de uitgangsspanning zal zijn de tegenovergestelde polariteit vergeleken met de ingangsspanningen. Inverterende sommerende versterkers worden vaak gebruikt in toepassingen waar het ingangssignaals hebben een faseverschil of wanneer de som van de ingangsspanningen moet worden afgetrokken een referentiespanning.
Aan de andere kant wordt er een niet-inverterende somversterker gebruikt het ingangssignaals hoeven niet te worden omgekeerd. De uitgang spanning van een niet-inverterende optelversterker zal hebben dezelfde polariteit als de ingangsspanningen. Niet-inverterende sommerende versterkers worden meestal gebruikt wanneer het ingangssignaals moeten worden gecombineerd zonder elke fase-inversie.
Wat is de formule om de waarde van de feedbackweerstand in een sommerende versterkerschakeling te berekenen?
De Formule berekenen de waarde van de terugkoppelweerstand in een sommerende versterkerschakeling hangt af van de gewenste waarde spanningsversterking en de waardes van de ingangsweerstandS. De feedbackweerstand (Rf) wordt doorgaans gelijk gekozen aan de som van de ingangsweerstands (R1, R2, R3, enz.) te bereiken gelijke weging of het ingangssignaals. De spanningsversterking of de optelling versterker kan worden berekend met de formule:
Spanningsversterking = -Rf/Rin
Waar Rin is de gelijkwaardige weerstand gezien door de inverterende terminal van de op-amp, dat is de parallelle combinatie of de ingangsweerstands.
Waarom zijn actieve bandstopfilters ontworpen met behulp van een optelversterker?
Actieve band stopfilters zijn ontworpen met behulp van een optelversterker omdat ze dat nodig hebben de mogelijkheid om meerdere ingangssignalen te combineren en te leveren een gefilterde uitvoer. Een band stopfilter, ook wel bekend als een notchfilter, wordt gebruikt om te verzwakken een bepaald bereik van frequenties, terwijl dit wel mogelijk is andere frequenties er doorheen komen.
Door gebruik te maken van een sommerende versterker, het ingangssignaals kunnen worden gecombineerd en verwerkt om te creëren een gefilterde uitvoer. De somming-versterker mogelijk maakt precieze controle over de versterking en fase van elk ingangssignaal, wat essentieel is bij het ontwerpen een effectief bandstopfilter. De feedbackweerstand en ingangsweerstands kunnen op de juiste manier worden gekozen om te bereiken de gewenste frequentierespons en dempingskarakteristieken.
Wat zijn de voor- en nadelen van een inverterende sommerende versterker?
Voordelen van een inverterende sommerende versterker zijn onder meer:
- Flexibiliteit: inverterende sommerende versterkers kunnen dit aan zowel positieve als negatieve ingangsspanningen, die veelzijdigheid biedt signaalverwerkingstoepassingen.
- Fase-inversie: De uitgang van een inverterende sommerende versterker wordt omgekeerd vergeleken met het ingangssignaals, wat voordelig kan zijn bepaalde toepassingen WAAR fase omkering Is benodigd.
- Eenvoudig circuit ontwerp: Inverterende sommerende versterkers zijn eenvoudig circuit ontwerp, waardoor ze eenvoudig te implementeren zijn.
Nadelen van een inverterende sommerende versterker zijn onder meer:
- Signaalinversie: De uitgang spanning is geïnverteerd in vergelijking met de ingangsspanningen, wat misschien niet wenselijk is in sommige toepassingen.
- Beperkt spanningsbereik: Inverterende sommerende versterkers hebben een beperkt uitgangsspanningsbereik door de kracht voedingsspanningsbeperkingen van de op-amp.
- Ruisversterking: Inverterende optelversterkers kunnen de aanwezige ruis versterken het ingangssignaals, die van invloed kunnen zijn de algehele signaalkwaliteit.
Hoe wordt een optelversterkercircuit geïmplementeerd op een breadboard?
Implementatie van een optelversterkercircuit een broodplank impliceert verbinden de componenten in de juiste configuratie. Hier is een stapsgewijze handleiding:
-
Verzamelen de benodigde componenten: Je hebt een operationele versterker (op-amp), weerstanden voor de input en feedback nodig, en een voeding.
-
Connecteren de kracht levering: aansluiten de positieve en negatieve terminals of de kracht Levering aan de bijbehorende pinnen van de opamp.
-
Sluit de op-amp aan: Plaats de op-amp op het breadboard en maak verbinding de kracht pinnen leveren de juiste spoorstaven op de broodplank.
-
Connecteren de ingangsweerstands: verbinden de ingangsweerstands naar de inverterende aansluiting van de op-amp. Elk ingangssignaal moet worden doorverbonden een aparte weerstand.
-
Sluit de feedbackweerstand aan: Sluit de feedbackweerstand aan tussen de uitgang en de inverterende aansluiting van de op-amp.
-
Sluit de uitgang aan: Sluit de uitgang van de op-amp aan een geschikt last- of meetapparaat.
-
Verbind de aarde: verbind de niet-inverterende terminal van de op-amp met de grondrail op de broodplank.
-
Controleer verbindingen: Dubbel Check alle verbindingen om ervoor te zorgen dat ze correct en veilig zijn.
-
Ingangssignalen toepassen: Toepassen de gewenste ingangssignalen naar de ingangsweerstands.
-
Meet de uitgang: Meet de uitgangsspanning met behulp van een voltmeter or een oscilloscoop.
Door te volgen deze stappen, kunt u met succes een optelversterkercircuit implementeren een broodplank en observeer de uitgangsspanning op basis van het ingangssignaals.
Conclusie
Concluderend de optelling versterker en de inverterende/niet-inverterende DAC zijn twee belangrijke componenten in het veld van elektronica. De somMet deze versterker kunnen meerdere ingangssignalen worden gecombineerd een enkele uitgang signaal, waardoor het bruikbaar is in verschillende toepassingen, zoals audiomixen en signaalverwerking. Aan de andere kant wordt de inverterende/niet-inverterende DAC gebruikt om digitale signalen om te zetten in analoge signalen, waardoor de reproductie van geluid of andere analoge gegevens. Beiden deze componenten een cruciale rol spelen in moderne elektronische systemen, en begrijpen hun principes en applicaties is essentieel voor iedereen die werkt het veld van elektronica. Of je dat nu bent een hobbyist of een professionele, de optelling versterker en de inverterende/niet-inverterende DAC zijn hulpmiddelen die de weergave aanzienlijk kunnen verbeteren uw elektronische projecten en experimenten. Dus ga je gang, verken hun capaciteiten, en los jouw creativiteit in de wereld van elektronica!
Veelgestelde Vragen / FAQ
Vraag: Wat is de definitie van een operationele versterker?
Een operationele versterker, vaak op-amp genoemd, is een versterker met hoge versterkingsspanning met differentiële ingangen en een single-ended uitgang. Het is een belangrijk onderdeel in analoge elektronica en wordt veel gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder signaalverwerking, spanningsversterking en elektronische toepassingen circuit ontwerp.
Vraag: Hoe werkt een optelversterker?
Een sommerende versterker is dat wel een operationele versterkerschakeling dat meerdere ingangssignalen combineert en produceert een uitgang spanning evenredig met de algebraïsche som van de ingangsspanningen. Het wordt vaak gebruikt in toepassingen waarbij de som van meerdere signalen moet worden bepaald, zoals audiomixen of signaal middeling.
Vraag: Wat is het verschil tussen een inverterende en niet-inverterende optelversterker?
In een inverterende sommerende versterker, het ingangssignaals zijn verbonden met de inverterende ingangsterminal van de operationele versterker, terwijl in een niet-inverterende optelversterker, het ingangssignaals zijn aangesloten de niet-inverterende ingang terminal. De inverterende sommerende versterker produceert een uitgang dat is de negatieve som van de ingangsspanningen, terwijl de niet-inverterende optelversterker produceert een uitgang dat is de positieve som van de ingangsspanningen.
Vraag: Hoe ontwerp ik een sommerende versterkerschakeling?
Om een sommerende versterkerschakeling te ontwerpen, moet u het aantal ingangssignalen bepalen, hun gewenste gewichtenen het gewenste uitgangsspanningsbereik. Dan kun je rekenen de waardes van de feedbackweerstanden gebaseerd op de gewenste winst en ingangsimpedantie. Eindelijk kunt u verbinding maken het ingangssignaals te de juiste ingangsklemmen van de operationele versterker en sluit de feedbackweerstanden naar de uitgangsklem.
Vraag: Wat is de uitgangsspanning van een optelversterker?
De uitgang De spanning van een optelversterker is evenredig met de algebraïsche som van de ingangsspanningen, gewogen met de waardes van de feedbackweerstanden. De uitgang spanning kan worden berekend met de formule: Vuit = -(Rf1/Rin1) * Vin1 – (Rf2/Rin2) * Vin2 – … – (Rfn/Rinn) * Vinn, waar Tf1, Tf2, …, Rfn zijn de waarden van de feedbackweerstand en Rin1, Rin2, …, Rinn zijn de ingangsweerstand waarden.
Vraag: Hoe kan ik de uitgangsgolfvorm van een optelversterker bepalen?
De uitgang golfvorm van een optelversterker hangt af van de ingangsgolfvormen en hun relatieve amplitudes. Als de ingangsgolfvormen sinusoïdaal en in fase zijn, zal de uitgangsgolfvorm ook sinusoïdaal zijn. Als de ingangsgolfvormen echter uit fase zijn of uit fase zijn verschillende frequenties, zal de uitgangsgolfvorm zijn een complexe combinatie van de ingangsgolfvormen.
Vraag: Wat is de afleiding van een inverterende sommerende versterker?
De afleiding van een inverterende sommerende versterker omvat het toepassen van de huidige wet van Kirchhoff op de inverterende ingangsterminal van de operationele versterker en het oplossen de resulterende vergelijkingen. Door de som in te stellen van de ingangsstromen tot nul, kun je afleiden de relatie tussen de ingangsspanningen en de uitgangsspanning van de inverterende optelversterker.
Vraag: Wat is de functie van een digitaal-naar-analoog-omzetter (DAC) in een optelversterker?
Een digitaal-naar-analoog omzetter (DAC) wordt gebruikt in een optelversterker om digitale signalen om te zetten in analoge spanningen. De DAC neemt een digitale ingang en produceert een overeenkomstige analoge uitgangsspanning, die vervolgens kan worden ingevoerd de optelling versterker circuit. Dit maakt het mogelijk de optelling versterker om digitale signalen te verwerken en te produceren analoge uitgangsspanningen.
Vraag: Kunt u een voorbeeld geven van het optellen en middelen van versterkers?
Zeker! Laten we zeggen dat we dat hebben gedaan drie ingangssignalen met spanningen van 1V, 2V en 3V. Wij willen opschalen deze ingangsspanningen by een factor van 0.5 en vervolgens het gemiddelde ervan met behulp van een optelversterker. De uitgang spanning kan als volgt worden berekend: Vout = -(Rf/Rin) * (0.5 * Vin1 + 0.5 * Vin2 + 0.5 * Vin3) = -(Rf/Rin) * (0.5*1V + 0.5*2V + 0.5*3V) = -(Rf/Rin) * 3V. De uitgangsspanning is dus evenredig met -3V, geschaald met de waardes van de feedbackweerstand en ingangsweerstand.
Vraag: Wat zijn enkele veelgestelde vragen met betrekking tot sommerende versterkers?
Enkele veelgestelde vragen met betrekking tot het optellen van versterkers zijn:
1. Hoe kies ik de waardes van de feedbackweerstanden in een sommerende versterker?
2. Wat is het effect van het veranderen van de versterking van een optelversterker?
3. Kan ik een optelversterker gebruiken om af te trekken? twee ingangsspanningen?
4. Hoe werkt het de ingangsimpedantie van een optellend versterkereffect de circuitprestaties?
5. Wat zijn de beperkingen van een optelversterker in termen van ingangsspanning bereik?
6. Kan ik een optelversterker gebruiken om te versterken? AC-signalen?
7. Hoe werkt het de aanwezigheid van lawaai in het ingangssignaals beïnvloeden de uitvoer van een optelversterker?
8. Kan ik een sommerende versterker gebruiken om te combineren? zowel AC- als DC-signalen?
9. Wat is het effect of temperatuur schommelingen on het optreden van een sommerende versterker?
10. Kan ik cascade maken meerdere sommerende versterkers meer dan combineren twee ingangssignalen?
