Оперативен усилватели се предлагат в различни конфигурации. А сумиращ усилвател е един от типовете, който се използва за комбиниране на наличните напрежения на минимум два или повече входа в едно o/p напрежение. Инвертиращият операционен усилвател има едно входно напрежение, което се подава към инвертиращия входен терминал. Ако подадем няколко входни резистора към инвертиращия входен терминал, всеки вход е еквивалентен на първоначалната стойност на входния резистор, известен като сумиращ усилвател. Този усилвател обработва добавяне и изваждане на напрежение. Има два вида сумиращи усилватели; обръщащи и неинвертиращи. Тази статия предоставя кратка информация за a неинвертиращ сумиращ усилвател , работещ и неговите приложения.
Какво е неинвертиращ сумиращ усилвател?
Тип конфигурация на схема на операционен усилвател, използвана за осигуряване на сумиран изход със същата фаза или полярност, е известна като неинвертиращ сумиращ усилвател. Тези типове сумиращи усилватели използват техниката на директно свързване, която показва, че сигналите на източника са свързани и насочени към операционния усилвател.
В този тип конфигурация на операционен усилвател, инвертиращият вход на операционния усилвател е заземен. Неинвертиращият вход е свързан с входното напрежение чрез резистор или директно. Изходното напрежение на този неинвертиращ сумиращ усилвател може да се определи с помощта на следната формула:
Vout = (1+Rf/R1)*Vin
Където „Rf“ е резисторът за обратна връзка, „R1“ е входният резистор, а Vin е сумата от приложените входни напрежения.
Работещ неинвертиращ сумиращ усилвател
Неинвертиращият сумиращ усилвател осигурява сумиран o/p на i/p сигналите, включително фаза с подобна полярност (или). Този усилвател има няколко входни източника и един изход, където тези входове са свързани към неговия неинвертиращ терминал чрез резистори.
Всеки входен сигнал е директно свързан към резистор, докато другият край на всеки резистор е просто свързан към неинвертиращия терминал на операционния усилвател. След това сумиращият възел е свързан към GND чрез резистор за обратна връзка. Така че тази подредба просто позволява на операционния усилвател да добавя различни входни напрежения с подходящо тегло, определено от стойностите на резистора.
Общият изход на този усилвател е сумата от всички свързани входни напрежения, където отделните тегла зависят от свързаните резистори с еквивалентните входове. Така че входът и изходът на този усилвател са във фаза с 0°.
Неинвертиращ сумиращ усилвател, използващ операционен усилвател
Схемата на неинвертиращия сумиращ усилвател е показана по-долу. Тази конфигурация на усилвателя е подобна на неинвертиращия усилвател. Входните напрежения към този усилвател се подават към неинвертиращия входен терминал на операционния усилвател. Изходът на този усилвател се връща обратно чрез обратна връзка на отклонението на делителя на напрежението към инвертиращия входен терминал. Тази схема има три входа само за улеснение, но броят на входовете също може да се добави. Изчисляването на изходното напрежение на този усилвател е разгледано по-долу.
Ако входното напрежение като „VIN“ е комбинация от всички входни сигнали, тогава това може да бъде осигурено на неинвертиращия щифт на операционния усилвател. От горната схема на неинвертиращ сумиращ усилвател можем да изчислим изходното напрежение на този усилвател с входен щифт VIN и в разделителя на обратната връзка се използват Rf и Ri резистори. Така изходното напрежение ще стане като;
VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))
Всеки път, когато се изчисли изходното напрежение на този усилвател, тогава трябва да решим стойността на VIN. Ако трите основни входни източника са V1, V2 и V3, а входните съпротивления са; R1, R2 & R3, тогава съответните входове на канала са VIN1, VIN2 & VIN3, когато други еквивалентни канали са заземени. По този начин,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
Тук, когато идеята за виртуална земя не е приложима, всички канали засягат останалите канали. Първо, трябва да изчислим частта VIN1 от VIN и чрез лесна математика; можем лесно да получим останалите две стойности на VIN2 и VIN3.
Всеки път, когато V2 и V3 са заземени, идвайки към VIN1, тогава техните еквивалентни резистори не могат да бъдат пренебрегнати, тъй като оформят мрежа от делител на напрежение. Следователно,
VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]
По същия начин можем да изчислим другите две VIN2 и VIN3 стойности като
VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]
Следователно,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))].
Най-накрая можем да изчислим изходното напрежение като;
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))]}
Ако разгледаме специалното еквивалентно претеглено състояние, където всички резистори с подобни стойности, след това VOUT е:
VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)
Дизайнът на неинвертираща сумираща схема се подхожда чрез основно проектиране на този усилвател, за да има необходимото усилване на напрежението. След това входните резистори се избират толкова големи, колкото е възможно, за да отговарят на вида на използвания операционен усилвател.
Трансферна функция на неинвертиращ сумиращ усилвател
Схемата на неинвертиращия сумиращ усилвател с три входа е показана по-долу. Ако искаме да добавим три входни сигнала към усилвателя, тогава трансферната функция на три входа неинвертиращ сумиращ усилвател е обсъдена по-долу.
Използвайки теоремата за суперпозиция, първо ще оставим просто „V1“ в тази верига, а V2 и V3 направиха нула чрез свързване на резистори R2 и R3 към GND.
За перфектен операционен усилвател входният ток на неинвертиращия терминал се счита за нула. И така, резисторите R1, R2 и R3 ще направят атенюатор на напрежението през резисторите R2 и R3 паралелно. Така че „Vp“ е;
Vp = V1 R2 || R3/ R1+ R2|| R3
Къде с R2 || R3 забелязахме, че паралелните стойности на R2 и R3.
С входния източник V1 изходът на операционен усилвател може да бъде отбелязан чрез VOUT1 и може да бъде записан като;
VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]
Като заместим стойността на Vp в уравнението VOUT1, можем да получим;
VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
По същия начин можем да напишем VOUT2 & VOUT3, когато входните сигнали са само; V2 и V3 съответно.
VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]
Чрез добавяне на горните уравнения VOUT1, VOUT2 & VOUT3, трансферната функция на неинвертиращ усилвател, включващ три входни сигнала, ще стане като;
VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .
Разлика между инвертиращ и неинвертиращ сумиращ усилвател
Основната разлика между инвертиращите и неинвертиращите сумиращи усилватели е разгледана по-долу.
| Инвертиращ сумиращ усилвател | Неинвертиращ сумиращ усилвател |
| Всички входни сигнали в тази верига се подават към инвертиращия входен терминал на операционния усилвател, докато неинвертиращият терминал е заземен. | Всички входни сигнали в тази верига се подават към неинвертиращия входен терминал на операционния усилвател, докато инвертиращият терминал е заземен. |
| Този сумиращ усилвател работи просто подобно на инвертиращия операционен усилвател | Този неинвертиращ сумиращ усилвател работи подобно на неинвертиращия операционен усилвател. |
| Обръщането на сумиращия усилвател обръща фазата на изходния сигнал. | Неинвертиращият сумиращ усилвател поддържа подобна фаза на входния сигнал. |
| Тази конфигурация на усилвателя дава отрицателната сума на приложените входни напрежения. | Конфигурацията на неинвертиращ сумиращ усилвател дава положителната сума от приложените му входни напрежения. |
| Фазовата разлика в този усилвател е 180° между входния и изходния сигнал. | Фазовата разлика в този усилвател е 0° между входния и изходния сигнал. |
| Обратната връзка в този усилвател се осигурява там, където се подава входният сигнал. | Обратната връзка и входният сигнал в този усилвател са свързани просто към различни клеми. |
| Клемата „+“ е свързана към GND. | В този усилвател клемата „-“ е свързана към GND. |
| В този усилвател обратната връзка не може да бъде свързана към GND. | Обратната връзка в този усилвател е свързана към GND с резистор. |
| Този усилвател дава обърнат изход с отрицателна (-ve) полярност. | Изходът, произведен от този усилвател, е неинвертиран и се изразява с +ve полярност. |
| Полярността на усилването на този усилвател е (-) отрицателна. | Полярността на усилването на неинвертиращия усилвател е (+) положителна. |
| Усилването на този усилвател е < или > или = към единица (1). | Печалбата винаги е > 1. |
Предимства
The предимства на неинвертиращия сумиращ усилвател включват следното.
- Това усилване на сумиращото напрежение на усилвателя е положително.
- Изходният сигнал може да се получи без инверсия на фазата.
- Стойността на входния му импеданс е висока.
- Усилването на напрежението е променливо.
- В този усилвател може да се постигне превъзходно съгласуване на импеданса.
The недостатъци на неинвертиращия сумиращ усилвател включват следното.
- Този усилвател има основен недостатък, при който усилването на веригата ще бъде два пъти за оставащия свързан канал, ако един от входовете е отделен.
- Не се препоръчва да се откажете от плаващите неинвертиращи щифтове, докато отделяте всички входове.
- Възможни смущения между входа и други входове може да са налице с променяща се степен на сериозност.
- Въвеждането на трети вход може да доведе до спад в печалбата в рамките на първите два канала, което може да има последици въз основа на конкретното приложение.
- Ако има връзка към който и да е източник, който има променлива стойност на изходния импеданс, тогава това засяга усилването на останалите два канала, което може да не е популярно.
Приложения
The приложения на неинвертиращи сумиращи усилватели включват следното.
- Неинвертиращи сумиращи оп-усилвателни схеми са приложими навсякъде, където се изисква висок входен импеданс.
- Тези вериги могат да се използват като последовател на напрежение чрез просто предоставяне на o/p към инвертиращия вход като инвертор.
- Тези вериги помагат при изолирането на конкретните каскадни вериги.
- Този усилвател се използва за осигуряване на сумиран изход за приложените входни сигнали със същата фаза или полярност.
По този начин, това е общ преглед на неинвертиращо сумиране усилватели, схеми, деривация , разлики, предавателна функция, предимства, недостатъци и техните приложения. Това е вид сумиращ усилвател с няколко входа към +ve неинвертиращия вход. Сумиращият усилвател може да се използва като неинвертиращ сумиращ усилвател чрез просто свързване на различни входни сигнали през резистори към неинвертиращия вход на операционния усилвател.
Изходното напрежение на този сумиращ усилвател е сумата на входните напрежения, отклонени от стойностите на резистора. Всеки входен сигнал на този усилвател може да бъде свързан просто към резистор, докато оставащият извод на всеки резистор може да бъде свързан към неинвертиращия извод на операционния усилвател. След това сумиращият възел е свързан към GND чрез резистор за обратна връзка. Така че тази подредба позволява на операционния усилвател да включва различни входни напрежения чрез подходящо претегляне, определено чрез стойностите на резистора. Ето един въпрос към вас, какво е сумиращ усилвател?
