- Обязательные компоненты:
- Операционный усилитель (операционный усилитель)
- Инвертирование конфигурации рабочего усилителя
- Схема инвертирования сумматора / работа суммирующего усилителя:
- Анализ схемы сумматора с инвертирующим операционным усилителем:
Операционные усилители (операционные усилители) имеют так много интересных приложений, и мы уже создали множество схем с использованием операционных усилителей. Сегодня мы собираемся изучить еще одно применение операционного усилителя, которое заключается в суммировании двух или более входных напряжений, и схема называется суммирующим усилителем или сумматором операционных усилителей. Здесь мы будем использовать операционный усилитель LM358, чтобы продемонстрировать схему сумматора.
Обязательные компоненты:
- Двухоперационные усилители LM358
- Резистор 1KΩ -4Nos
- Источник питания (для операционных усилителей + Vcc и -Vcc) 9 В постоянного тока
- Два источника входного напряжения (их сумма должна быть <напряжения питания)
- Цифровой мультиметр DMM для тестирования
Прежде чем вдаваться в подробности, мы сначала узнаем об операционных усилителях и LM385.
Операционный усилитель (операционный усилитель)
LM358 - это двойной малошумящий операционный усилитель, который имеет внутри два независимых компаратора напряжения. Это операционный усилитель общего назначения, который может быть настроен во многих режимах, таких как компаратор, сумматор, интегратор, усилитель, дифференциатор, инвертирующий режим, неинвертирующий режим и т. Д.
Чтобы узнать больше о LM358, просмотрите различные схемы LM358, такие как усилитель и компаратор.
Инвертирование конфигурации рабочего усилителя
Здесь мы создаем схему сумматора, используя инвертирующий усилитель. Итак, чтобы понять схему суммирования инвертирующего операционного усилителя, мы должны сначала взглянуть на то, как инвертирующий операционный усилитель работает в конфигурации с обратной связью. Схема с обратной связью инвертирующего операционного усилителя очень полезна и имеет две наиболее важные характеристики, которые позволяют использовать операционный усилитель в различных приложениях, а именно:
В конфигурации с замкнутым контуром
- Нет тока во входных клеммах
- Дифференциальное входное напряжение равно нулю, так как V1 = V2 = 0 (виртуальная земля), ИЛИ операционный усилитель пытается поддерживать оба входа на одном уровне или одном и том же значении, даже если один из выводов не заземлен.
Ниже представлена схема инвертирующего операционного усилителя с обратной связью, в которой с выхода на вход подается отрицательная обратная связь. И из-за этой отрицательной обратной связи напряжение на инвертирующем входе становится равным напряжению на неинвертирующем входе, тем самым создавая виртуальную землю.
Мы знаем из формул инвертирующего усиления ОУ, Усиление (Av) = Vout / Vin = (Rf / Rin)
Схема инвертирования сумматора / работа суммирующего усилителя:
Схема инвертирующего сумматора аналогична описанному выше инвертирующему усилителю, в котором входные напряжения подаются на инвертирующий вывод, а неинвертирующий вывод заземлен, но разница в схеме инвертирующего сумматора состоит в том, что у него есть несколько входов на инвертирующем выводе. Ниже представлена схема инвертирующего сумматора с двумя входами на инвертирующем входе.
В схеме неинвертирующий заземлен, и, как показано в конфигурации с замкнутым контуром, напряжение в точке B будет таким же, как напряжение в точке А, 0В. Следовательно, ток I1 и I2 будет течь в резистор Rf (более высокий потенциал), а не на инвертирующий вывод (более низкий потенциал) операционного усилителя. Получаемое выходное напряжение будет суммой входных сигналов и будет иметь отрицательный характер, так как входные сигналы подаются на неинвертирующий контакт.
Вот практическая реализация схемы сумматора на операционном усилителе с использованием LM358. Мы использовали две отдельные батареи (≈4 В постоянного тока и ≈2,6 В постоянного тока) для двух входных напряжений, и вы можете увидеть сумму двух входных напряжений (6,89 В) в мультиметре на рисунке ниже..
Анализ схемы сумматора с инвертирующим операционным усилителем:
Уравнение усиления для инвертирующего усилителя:
Vout = (Rf / R) Vin
Применяя KCL к схеме, I1 + I2 = Если (V1-0 / R1) + (V2-0 / R2) = (0-Vo / Rf) (V1 / R1) + (V2 / R2) = - Vo / Rf Vo = - Rf * { (V1 / R1) + (V2 / R2)} ……… Уравнение-1 Vo = - {(RfV1 / R1) + (RfV2 / R2)},
Если есть n входов, то
Vo = - Rf * {(V1 / R1) + (V2 / R2) + ……….. + (V2 / Rn)}
Рассмотрим R1 = R2 = Rf = R
Vo = - (V1 + V2); когда R1 = R2 = Rf = R Vo = - (V1 + V2 …… + Vn); (для n количества входов)
Это называется инвертирующим сумматором с единичным усилением.
И если R1 = R2 = R ≠ Rf, то
Vo = - (Rf / R) (V1 + V2); Vo = - (Rf / R) (V1 + V2 …… + Vn); (для n количества входов)
Таким образом, выходное напряжение сумматора операционного усилителя пропорционально сумме входных напряжений.
Таким образом, инвертирующий операционный усилитель в замкнутой конфигурации с несколькими входами может использоваться в качестве схемы сумматора или суммирующего усилителя. Точно так же мы можем построить сумматор операционного усилителя с неинвертирующими операционными усилителями.