Sumujący wzmacniacz lub obwód sumatora wzmacniacza operacyjnego

Wzmacniacze operacyjne (Opamp) mają tak wiele interesujących zastosowań, a już stworzyliśmy wiele obwodów wykorzystujących wzmacniacze operacyjne. Dzisiaj zamierzamy zbadać jeszcze jedno zastosowanie Opampa, które polega na dodaniu dwóch lub więcej napięć wejściowych, a obwód nazywa się wzmacniaczem sumującym lub sumatorem Opampa. Tutaj użyjemy LM358 Opamp do zademonstrowania obwodu Adder.

Wymagane komponenty:

Wzmacniacze podwójnego działania LM358
Rezystor 1KΩ -4Nos
Zasilanie (dla opamp + Vcc i -Vcc) 9 Vdc
Dwa źródła napięcia wejściowego (ich suma powinna być <napięcie zasilania)
Cyfrowy multimetr DMM do testowania

Zanim przejdziemy do szczegółów, najpierw dowiemy się o wzmacniaczach operacyjnych i LM385.

Wzmacniacz operacyjny (wzmacniacz operacyjny)

LM358 to podwójny wzmacniacz operacyjny o niskim poziomie szumów, który ma wewnątrz dwa niezależne komparatory napięcia. Jest to wzmacniacz operacyjny ogólnego przeznaczenia, który można skonfigurować w wielu trybach, takich jak komparator, lato, integrator, wzmacniacz, układ różniczkujący, tryb odwracania, tryb nieodwracający itp.

Aby dowiedzieć się więcej o LM358, przejdź przez różne obwody LM358 jako wzmacniacz i komparator.

Odwracająca konfiguracja wzmacniacza operacyjnego

Tutaj budujemy obwód Adder za pomocą wzmacniacza odwracającego. Aby zrozumieć obwód sumujący odwracającego wzmacniacza operacyjnego, musimy najpierw przyjrzeć się, jak działa odwracający wzmacniacz operacyjny w konfiguracji z zamkniętą pętlą. Obwód pętli zamkniętej odwracającego wzmacniacza operacyjnego jest bardzo przydatny i ma dwie najważniejsze cechy, które sprawiają, że opamp może być używany w różnych aplikacjach i są one następujące: -

W konfiguracji zamkniętej pętli

Do zacisków wejściowych nie płynie prąd
Różnicowe napięcie wejściowe wynosi zero, ponieważ V1 = V2 = 0 (wirtualna ziemia) LUB wzmacniacz operacyjny próbuje utrzymać oba wejścia na tym samym poziomie lub taką samą wartość, nawet jeśli jeden z zacisków nie jest uziemiony.

Poniżej znajduje się obwód odwracający OpAmp w zamkniętej pętli, w którym ujemne sprzężenie zwrotne jest podawane z wyjścia do wejścia. Z powodu tego ujemnego sprzężenia zwrotnego napięcie na wejściu odwracającym staje się równe napięciu na wejściu nieodwracającym, tworząc w ten sposób wirtualną masę.

Wiemy z formuł odwracającego wzmocnienia wzmacniacza operacyjnego, Zysk (Av) = Vout / Vin = (Rf / Rin)

Działanie obwodu odwracającego sumatora / wzmacniacza sumującego:

Obwód sumatora odwracającego jest podobny do powyższego wzmacniacza odwracającego, w którym napięcia wejściowe są podawane na zacisk odwracający, a zacisk nieodwracający jest uziemiony, ale różnica w obwodzie sumatora odwracającego polega na tym, że ma wiele wejść na swoim zacisku odwracającym. Poniżej znajduje się obwód odwracającego obwodu sumatora z dwoma wejściami na wejściu odwracającym.

W obwodzie zacisk nieodwracający jest uziemiony i jak widać w konfiguracji pętli zamkniętej, napięcie w punkcie B będzie takie samo jak napięcie w punkcie A, 0V. Dlatego prąd I1 i I2 popłynie do rezystora Rf (wyższy potencjał), a nie do zacisku odwracającego (niższy potencjał) wzmacniacza operacyjnego. Uzyskane napięcie wyjściowe będzie sumą wejść i będzie miało charakter ujemny, ponieważ sygnał wejściowy jest doprowadzany do zacisku nieodwracającego.

Oto praktyczna realizacja obwodu sumatora Opamp za pomocą LM358. Użyliśmy dwóch oddzielnych baterii (≈4 Vdc i ≈2,6 Vdc) dla dwóch napięć wejściowych i można zobaczyć sumę dwóch napięć wejściowych (6,89v) w multimetrze na poniższym obrazku.

Analiza obwodu odwracającego wzmacniacza operacyjnego:

Równanie wzmocnienia wzmacniacza odwracającego to:

Vout = (Rf / R) Vin

Zastosowanie KCL w obwodzie, I1 + I2 = Jeśli (V1-0 / R1) + (V2-0 / R2) = (0-Vo / Rf) (V1 / R1) + (V2 / R2) = - Vo / Rf Vo = - Rf * { (V1 / R1) + (V2 / R2)} ……… Równanie -1 Vo = - {(RfV1 / R1) + (RfV2 / R2)},

Jeśli jest n wejść, to

Vo = - Rf * {(V1 / R1) + (V2 / R2) + ……….. + (V2 / Rn)}

Rozważmy R1 = R2 = Rf = R

Vo = - (V1 + V2); gdy R1 = R2 = Rf = R Vo = - (V1 + V2 …… + Vn); (dla n liczba wejść)

Nazywa się to sumatorem odwracającym wzmocnienie jedności

A jeśli R1 = R2 = R ≠ Rf to

Vo = - (Rf / R) (V1 + V2); Vo = - (Rf / R) (V1 + V2 …… + Vn); (dla n liczba wejść)

Zatem w sumatorze operacyjnym napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do sumy napięć wejściowych.

W ten sposób odwracający wzmacniacz operacyjny w konfiguracji pętli zamkniętej z wieloma wejściami może być używany jako obwód wzmacniacza sumującego lub sumującego. Podobnie możemy zbudować sumator wzmacniacza operacyjnego z nieodwracającymi wzmacniaczami operacyjnymi.