33 Fakty dotyczące wzmacniacza sumującego: odwracający, nieodwracający

1. sumujący wzmacniacz operacyjny
2. sumowanie definicji wzmacniacza
3. nieodwracający wzmacniacz sumujący
4. odwracający wzmacniacz sumujący
5. obwód wzmacniacza sumującego
6. odwracający obwód wzmacniacza sumującego
7. nieodwracający obwód wzmacniacza sumującego
8. wzmacniacz sumujący z wejściem AC i DC
9. sumowanie mocy wzmacniacza
10. sumowanie przebiegu wzmacniacza
11. sumowanie przebiegu wyjściowego wzmacniacza
12. wzmocnienie wzmacniacza sumującego
13. określić napięcie wyjściowe wzmacniacza sumującego
14. sumowanie wyprowadzenia wzmacniacza
15. odwracający wzór sumowania wzmacniacza
16. nieodwracające wyprowadzenie wzmacniacza sumującego
17. sumujący wzór wzmocnienia wzmacniacza
18. wzmacniacz sumujący ic
19. sumujący schemat wzmacniacza
20. analogowy wzmacniacz sumujący
21. sumowanie i teoria wzmacniaczy różnicowych
22. wzmacniacz sumujący dźwięk
23. prądowy wzmacniacz sumujący
24. różnica między wzmacniaczem sumującym odwracającym i nieodwracającym
25. wzmacniacz sumujący przetwornik cyfrowo-analogowy
26. funkcja wzmacniacza sumującego
27. wzmacniacz sumujący z pojedynczym zasilaniem
28. aplikacje wzmacniacza sumującego
29. sumujący mikser audio wzmacniacza
30. sumujący offset DC wzmacniacza
31. sumaryczny projekt wzmacniacza
32. przykład wzmacniacza sumującego
33. sumujący skalujący i uśredniający wzmacniacz
34. sumujący obwód wzmacniacza na płytce stykowej
35.  Najczęściej zadawane pytania

Sumujący wzmacniacz operacyjny

Wzmacniacz sumujący to jedna z aplikacji wzmacniacza operacyjnego, która wykonuje operacje sumowania lub dodawania. Do wzmacniacza doprowadzanych jest wiele napięć wejściowych, a wyjście zapewnia wzmocnione sumowanie napięć. Wzmacniacze sumujące mają różne zastosowania w elektronice. Ma również dwa typy - odwracający wzmacniacz sumujący i nieodwracający wzmacniacz sumujący. Szczegółowo omówimy analizę wzmacniacza sumującego w następnym artykule.

Sumowanie definicji wzmacniacza

Wzmacniacz sumujący można zdefiniować jako Wzmacniacz, który pobiera wiele wejść na jednym z zacisków wejściowych i dostarcza ważoną sumę wszystkich wejść.

Nieodwracający wzmacniacz sumujący wykorzystujący wzmacniacz operacyjny

Nieodwracający wzmacniacz sumujący jest jednym z typów wzmacniaczy sumujących. W tego typu operacjach napięcia wejściowe są dostarczane na nieodwracającym zacisku wzmacniacza. Polaryzacja wyjścia pozostaje taka sama jak wejść i dlatego jest określana jako nieodwracający wzmacniacz sumujący.

Odwracający wzmacniacz sumujący

Odwracający wzmacniacz sumujący to inny typ wzmacniacza sumującego, w którym napięcia wejściowe są dostarczane na zaciskach odwracających. Polaryzacja napięć wyjściowych zmienia się i dlatego jest znana jako odwracający wzmacniacz sumujący.

Podsumowując projekt wzmacniacza

Wzmacniacz sumujący jest zaprojektowany za pomocą podstawowego op amp i odporności. Może być zaprojektowany w dwóch głównych konfiguracjach

• odwracający wzmacniacz sumujący.
• nieodwracający wzmacniacz sumujący.

 Omówimy ogólne projektowanie wzmacniacza sumującego.

Aby zaprojektować obwód ze wzmacniaczem operacyjnym, musimy pamiętać o podstawowych właściwościach wzmacniacza operacyjnego. Są - wysoka impedancja wejściowa i koncepcja wirtualnej masy. W przypadku wirtualnego uziemienia musimy wykonać uziemienie w dowolnym zacisku wejściowym (konwencjonalnym sposobem jest podłączenie uziemienia do przeciwległego zacisku, gdzie wejścia nie są zasilane). Tworzona jest ścieżka sprzężenia zwrotnego, pamiętając o wysokim wzmocnieniu wejściowym. Ogólnie rzecz biorąc, dla stabilności systemu stworzono ścieżkę ujemnego sprzężenia zwrotnego. Wejścia są wyposażone w rezystancje. Dane wyjściowe są zbierane z danych wyjściowych i zawierają ważoną sumę danych wejściowych.

Sumujący obwód wzmacniacza | Projekt obwodu wzmacniacza sumującego wzmacniacz operacyjny

Poniższe obrazy przedstawiają schematy obwodów wzmacniacza sumującego. Pierwszy służy do odwracania obwodu wzmacniacza sumującego, a drugi do nieodwracającego obwodu wzmacniacza sumującego.

Odwracający obwód sumujący wzmacniacz

Nieodwracający obwód wzmacniacza sumującego

Należy przestrzegać obu schematów połączeń, ponieważ można zaobserwować różnicę w przyłożeniu napięć wejściowych.

Wzmacniacz sumujący z wejściem ac i dc

Wzmacniacz sumujący może być zasilany napięciem przemiennym lub stałym. Typy napięć wejściowych generalnie nie mają wpływu na działanie wzmacniacza.

Sumowanie wyjścia wzmacniacza

Wyjście wzmacniacza sumującego dostarcza wzmocnione, zsumowane napięcia wejściowe dostarczane na jednym z zacisków wejściowych wzmacniacza operacyjnego. Polaryzacja napięcia wyjściowego zależy od wyboru zacisku wejściowego i jeśli wejście jest przewidziane w zacisku nieodwracającym, wyjście nie zostanie odwrócone. Mimo to, jeśli wejście znajduje się w odwracającym zacisku obwodu, nastąpi zmiana polaryzacji.

Sumowanie przebiegu wzmacniacza

Napięcia wejściowe i wyjściowe wzmacniacza operacyjnego można obserwować i mierzyć za pomocą CRO. Piny CRO są połączone z pinami wejściowymi i masą w celu obserwacji napięć wejściowych.

Przebieg wyjściowy wzmacniacza sumującego

Aby obserwować wyjście, dodatnie gniazdo CRO jest podłączone do styku wyjściowego, a ujemne gniazdo jest podłączone do styku uziemienia. Następnie możemy obserwować napięcie wyjściowe.

Zysk wzmacniacza sumującego

Wzmacniacz sumujący jest również typowym wzmacniaczem operacyjnym. Wzmacnia również sygnał wejściowy i zapewnia wyjście. Teraz wzmacniacz sumujący wykonuje również operację dodawania. Tak więc wzmacnia zsumowane napięcie wejściowe. Ogólne równanie (wzmacniacza sumującego nieodwracającego) można zapisać jako: Vo = k (V1 + V2 +… + Vn). Tutaj Vo to równanie wyjściowe, a V1, V2… Vn to napięcia wejściowe. „k” jest współczynnikiem wzmocnienia.

Jak określić napięcie wyjściowe wzmacniacza sumującego?

Aby określić napięcie O / P wzmacniacza sumującego, należy wykonać kilka kroków. Najpierw musimy skorzystać z koncepcji wirtualnego podłoża. Korzystając z tego, upewniamy się, że napięcia na obu zaciskach wejściowych są równe. Następnie zastosuj prawo prądu Kirchhoffa, aby uzyskać równania napięcia z zacisków wejściowych. Następnie zamień niezbędne warunki, aby uzyskać ostateczną moc wyjściową w napięciach wejściowych i rezystancjach. Wyprowadzenia zarówno dla typów odwracających, jak i nieodwracających podano poniżej.

Wyprowadzenie wzmacniacza sumującego

Wyprowadzenie wzmacniacza sumującego odnosi się do wyprowadzenia równania wyjściowego. Wyprowadzenie obejmuje znalezienie aktualnego równania za pomocą KCL i wykorzystanie koncepcji wirtualnego uziemienia i wysokiej impedancji wejściowej, jeśli ma to zastosowanie. Wyprowadzenie odwracającego i nieodwracającego wzmacniacza sumującego jest wykonane poniżej.

Odwracanie formuły wzmacniacza sumującego

Określmy wzór wyjściowy dla odwracającego wzmacniacza sumującego, mającego „n” liczby wejść. Przestrzegać powyższego schematu połączeń.

Wykorzystując koncepcję wirtualnego uziemienia, potencjał węzła A jest identyczny z potencjałem w węźle B. Stosując KCL, prąd będzie

I1 + I2 + I3 +… + IN = IO

Lub V1 / R1 + V2 / R2 +… + Vn / Rn = - Vo / Rf

Lub Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Teraz, jeśli R1 = R2 =… = Rn = Rf, wtedy możemy napisać -

Vo = - [V1 + V2 +… + Vn]

To jest odwracająca formuła wzmacniacza sumującego.

Nieodwracająca wyprowadzenie wzmacniacza sumującego

Przestrzegać schematu obwodu nieodwracającego wzmacniacza sumującego. Opór sprzężenia zwrotnego podano jako Rf. Rezystancje dla każdego napięcia wejściowego są przyjmowane jako R1 = R2 = R3 = R. Rezystancja wzmacniacza sumującego odwracającego wynosi R1. Używając koncepcji wirtualnej masy i KCL, równanie wyjściowe wygląda następująco: Vo = [1 + (Rf / R1)] * [(V1 + V2 + V3) / 3]

Wzmacniacz sumujący wzór wzmocnienia

Równanie wyjściowe odwracającego wzmacniacza sumującego jest podane jako:

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Zakładając, że R1 = R2 =… = Rn,

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R1) +… + (Rf * Vn / R1)

Lub Vo = - (Rf / R1) [V1 + V2 +… + Vn]

Teraz ogólne równanie wzmacniacza odwracającego to:

Vo = - k (V1 + V2 +… + Vn), gdzie k to wzmocnienie.

Więc k = (Rf / R1)

Jest to współczynnik wzmocnienia odwracającego wzmacniacza sumującego.

Sumujący wzmacniacz IC

Nie ma gotowego wzmacniacza sumującego dostępnego w opakowaniu IC. Są zbudowane przy użyciu konwencjonalnych układów scalonych wzmacniacza operacyjnego. Do wykonania obwodu używane są wzmacniacze operacyjne, takie jak LM358, który ma zaimplementowany podwójny wzmacniacz operacyjny.  

Schemat wzmacniacza sumującego

Schemat ideowy wzmacniacza sumującego podano poniżej.

Analogowy wzmacniacz sumujący

Wzmacniacz jest urządzeniem analogowym. Wzmacniacz sumujący jest również używany do konwersji sygnału cyfrowego na analogowy. Dlatego wzmacniacze sumujące nazywane są analogowymi wzmacniaczami sumującymi.

Teoria wzmacniacza sumującego i różnicowego

Teoria stojąca za sumowaniem i wzmacniaczem różnicowym to tylko matematyczne operacje dodawania i odejmowania. We wzmacniaczach sumujących napięcia wejściowe są dostarczane na jednym końcu, a sygnał wyjściowy, suma napięć, jest odbierany z pewnym wzmocnieniem na wyjściu.

To samo dotyczy wzmacniacza różnicowego, dwa lub więcej napięć są dostarczane na stopniu wejściowym, a wyjście, różnica między nimi jest zapewniana przez wzmacniacze.

Oba wzmacniacze są jednocześnie podstawowymi wzmacniaczami operacyjnymi. Tak więc, teoria i zasady podstawowych wzmacniaczy operacyjnych są również przestrzegane.

Podsumowując zastosowania wzmacniacza

Wzmacniacz sumujący to poręczne urządzenie. Zgodnie z nazwą wzmacniacz miksuje sygnały zgodnie z wymaganiami. Niektóre z ważnych aplikacji to:

• Mikser audio: Wzmacniacze sumujące są używane w miksowaniu audio do dodawania różnych wejść z równymi wzmocnieniami.
• DAC: Wzmacniacze sumujące są również używane w przetwornikach cyfrowo-analogowych.
• Przetwarzanie sygnału analogowego: Wzmacniacze sumujące są wydajnymi instrumentami do przetwarzania sygnałów.

Wzmacniacz sumujący dźwięk

Wzmacniacz sumujący audio jest jednym ze znaczących zastosowań wzmacniaczy sumujących. Wzmacniacze audio mieszają wokale, perkusję, gitary i inne dźwięki z innych instrumentów. Jest to jedno z podstawowych urządzeń do odtwarzania nagrań.

Wzmacniacz sumujący DC

Wzmacniacz sumujący DC jest nazywany wzmacniaczem sumującym zasilanym wejściowym napięciem stałym. Ogólnie rzecz biorąc, wzmacniacze sumujące mogą być zasilane napięciem zmiennym lub stałym w celu ich działania.

Różnica między wzmacniaczem sumującym odwracającym i nieodwracającym

Odwracające i nieodwracające wzmacniacze sumujące to nic innego jak dwie różne konfiguracje wzmacniaczy sumujących i porównanie między nimi w następujący sposób:

Różnicowy wzmacniacz sumujący

Wzmacniacz sumujący zapewnia wyjście, które zawiera ważoną sumę wejść. Teraz załóżmy, że wyjście wzmacniacza sumującego ma zarówno napięcie wejściowe o ujemnej biegunowości, jak i o dodatniej polaryzacji. W takim przypadku wzmacniacz sumujący będzie nazywany wzmacniaczem różnicowym. Takie wzmacniacze można zaprojektować i są łatwo dostępne na rynku.

Wzmacniacz sumujący przetwornik cyfrowo-analogowy

Przetwornik cyfrowo-analogowy przekształca dostarczony sygnał cyfrowy na jego równoważny sygnał analogowy i aby dowiedzieć się więcej o konwerterze cyfrowo-analogowym, Kliknij tutaj.

Wzmacniacz sumujący jest niezbędnym urządzeniem do wykonania przetwornika cyfrowo-analogowego, schemat obwodu 3-bitowego przetwornika cyfrowo-analogowego za pomocą wzmacniacza sumującego został pokazany tutaj.

Wyjście obwodu wygląda następująco: Vo = -R [(V2 / R) + (V1 / 2R) + (V0 / 4R)]

Po uproszczeniu równania możemy napisać -

Vo = -1/4 [4V2 + 2V1 + V0]

Tabela wyjściowa

Funkcja wzmacniacza sumującego

Funkcja wzmacniacza sumującego polega na dodaniu wszystkich napięć wejściowych dostarczonych na zacisku odwracającym lub nieodwracającym i dostarczeniu wyjścia, które zawiera ważoną sumę wszystkich wejść.

Jak działa wzmacniacz sumujący

Działanie wzmacniacza sumującego jest proste. Wejścia są podawane na jednym z zacisków wejściowych. Rezystancje zwiększają wagę napięć wejściowych. Następnie wzmacniacz sumuje wszystkie ważone dane wejściowe i generuje sygnał wyjściowy.

Przesunięcie prądu stałego wzmacniacza sumującego

Wzmacniacz sumujący jest zasilany napięciem offsetowym DC z napięciem zmiennym. Ten zasilacz pomaga utrzymać diody LED w obwodzie modulacji LED, pracując w zakresie liniowym.

Przykład wzmacniacza sumującego

Niektóre przykłady wzmacniaczy sumujących to miksery audio, przetworniki cyfrowo-analogowe, modulacje LED, sumator napięcia itp.

Sumowanie skalowania i uśredniania wzmacniacza

Wzmacniacz odwracający ma trzy rodzaje konfiguracji. Są to - sumowanie, uśrednianie i skalowanie. Omówiliśmy odwracanie wzmacniacza sumującego. Teraz opiszemy skalowanie i uśrednianie.

Równanie wyjściowe odwracającego wzmacniacza sumującego to:

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Teraz obserwujcie. Opór związany z napięciami wejściowymi przyczynia się do wzmocnienia i wpływa na wyjście. Zmiana oporu zmieni moc wyjściową. To jest wzmacniacz skalujący.

Teraz, jeśli R1 = R2 =… = Rn = R,

Następnie Vo = - [(V1 * Rf / R) + (Rf * V2 / R) +… + (Rf * Vn / R)

Lub Vo = - (Rf / R) [V1 + V2 +… + Vn]

Teraz, jeśli (Rf / R) = 1 / n, gdzie n jest liczbą danych wejściowych, to równanie ma postać: Vo = - (1 / n) [V1 + V2 +… + Vn]

Można powiedzieć, że to równanie przedstawia średnią całego sygnału wejściowego. To jest wzmacniacz uśredniający.

Układ sumujący-wzmacniacza na płytce stykowej

Podsumowującwzmacniacz (odwracające lub nieodwracające), dodając dwa napięcia, można zaprojektować za pomocą płytki prototypowej. Elementy potrzebne do wykonania połączeń są następujące:

1. IC741 (1)
2. Wiele źródeł napięcia
3. Rezystancje (5kohm x 2, 1kohm x 3)
4. Podłączanie przewodów
5. CRO

Połączenie jest zakończone za pomocą schematu obwodu odwracającego wzmacniacza sumującego. Poniższy rysunek przedstawia połączenie płytki prototypowej wzmacniacza sumującego.

PYTANIA I ODPOWIEDZI

1. Co robi wzmacniacz sumujący

Odpowiedź: Głównym celem wzmacniacza sumującego jest dodanie wszystkich napięć wejściowych dostarczonych na zacisku odwracającym lub nieodwracającym i dostarczenie wyjścia, które zawiera ważoną sumę wszystkich wejść.

2. Jak działa wzmacniacz sumujący?

Odpowiedź: Działanie wzmacniacza sumującego jest proste. Wejścia są podawane na jednym z zacisków wejściowych. Rezystancje zwiększają wagę napięć wejściowych. Następnie wzmacniacz sumuje wszystkie ważone dane wejściowe i generuje sygnał wyjściowy.

3. Wzmacniacz sumujący z kondensatorem

Odpowiedź: Kondensatory są umieszczone we wzmacniaczu sumującym, aby blokować składową DC sygnału. Kondensator dopuszcza tylko części AC sygnałów przychodzących i wychodzących.

4. Dlaczego sumujący wzmacniacz operacyjny nazywany jest ważonym wzmacniaczem sumującym?

Odpowiedź: Wzmacniacz sumujący jest często nazywany ważonym wzmacniaczem sumującym, ponieważ wyjście wzmacniacza sumującego składa się z ważonych napięć wejściowych. Masa pochodzi z rezystancji związanych z napięciami wejściowymi.

5. Jakie są zalety i wady odwracania wzmacniacza sumującego

Odpowiedź: Zalety wzmacniacza sumującego to: i) Ma wyższą stabilność z powodu ujemnego sprzężenia zwrotnego. ii) Posiada trzy typy konfiguracji wzmacniacza sumującego: sumowanie, skalowanie i uśrednianie.

Jedyną wadą wzmacniacza sumującego odwracającego jest to, że ma on stosunkowo mniejsze wzmocnienie niż wzmacniacz nieodwracający.

6. Jaki jest wzór na obliczenie wartości rezystora sprzężenia zwrotnego Rf w obwodzie wzmacniacza sumującego?

Odpowiedź: Ogólnie wartość Rf jest dostarczana do obwodu. Jeśli nie są dostępne, ale masz wartości dla innych parametrów, możesz łatwo znaleźć wartość Rf z równania wyjściowego. Równanie wyjściowe wzmacniacza odwracającego podano poniżej.

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

7. Dlaczego aktywny przystanek zespołu filtry są zaprojektowane przy użyciu wzmacniacza sumującego

Odpowiedź: Wzmacniacze sumujące są używane do projektowania aktywnych filtrów pasmowych zatrzymujących, ponieważ wzmacniacz sumujący oferuje liniowy obszar roboczy i zapewnia wirtualną masę.

Więcej artykułów związanych z elektroniką kliknij tutaj

Sudipta Roy

Cześć, jestem Sudipta Roy. Zrobiłem B. Tech w elektronice. Jestem entuzjastą elektroniki i obecnie zajmuję się dziedziną elektroniki i komunikacji. Interesuję się nowoczesnymi technologiami, takimi jak sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe. Moje teksty skupiają się na dostarczaniu dokładnych i aktualnych danych wszystkim uczniom. Pomaganie komuś w zdobywaniu wiedzy sprawia mi ogromną przyjemność.
Połączmy się poprzez LinkedIn –