Sčítací obvod zesilovače nebo sčítače operační zesilovače

Operační zesilovače (Opamp) mají tolik zajímavých aplikací a již jsme vytvořili mnoho obvodů pomocí operačních zesilovačů. Dnes budeme studovat ještě jednu aplikaci Opamp, což je přidání dvou nebo více vstupních napětí a obvod se nazývá Summing amplifier nebo Opamp Adder. Zde použijeme LM358 Opamp k předvedení obvodu Adder.

Požadované komponenty:

Duální operační zesilovače LM358
Rezistor 1KΩ -4Nos
Napájení (pro operační zesilovač + Vcc & -Vcc) 9 Vdc
Dva zdroje vstupního napětí (jejich součet by měl být <napájecí napětí)
Digitální multimetr DMM pro testování

Než se pustíme do podrobností, nejprve se seznámíme s operačními zesilovači a LM385.

Operační zesilovač (operační zesilovač)

LM358 je operační zesilovač s duálním nízkým šumem, který má uvnitř dva nezávislé komparátory napětí. Jedná se o operační zesilovač pro všeobecné použití, který lze konfigurovat v mnoha režimech, jako je komparátor, letní režim, integrátor, zesilovač, diferenciátor, invertující režim, neinvertující režim atd.

Chcete-li se dozvědět více o LM358, projděte různé obvody LM358 jako zesilovač a komparátor.

Invertování konfigurace provozního zesilovače

Zde budujeme obvod sčítače pomocí invertujícího zesilovače. Abychom pochopili obvod Summing Inverting Opamp, musíme se nejprve podívat na to, jak invertující operační zesilovač pracuje v konfiguraci uzavřené smyčky. Obvody uzavřené smyčky invertujícího operační zesilovače jsou velmi užitečné a mají dvě nejdůležitější vlastnosti, díky nimž se operační zesilovač používá v různých aplikacích a jsou následující: -

V konfiguraci s uzavřenou smyčkou

Do vstupních svorek neteče žádný proud
Diferenciální vstupní napětí je nula, protože V1 = V2 = 0 (Virtual Earth), NEBO se operační zesilovač snaží udržet oba vstupy na stejné úrovni nebo stejné hodnotě, i když je jeden ze svorek neuzemněn.

Níže je uveden uzavřený obvod invertující obvod OpAmp, který má negativní zpětnou vazbu z výstupu na vstup. A kvůli této negativní zpětné vazbě se napětí na invertujícím vstupu rovná napětí na neinvertujícím vstupu, a tím vytváří virtuální zem.

Ze vzorců Inverting Op-amp Gain víme, Zisk (Av) = Vout / Vin = (Rf / Rin)

Obvod invertorového sčítače / sumační zesilovač pracuje:

Obvod invertorové sčítačky je podobný výše uvedenému invertujícímu zesilovači, ve kterém jsou vstupní napětí dána invertující svorce a neinvertující svorka je uzemněna, ale rozdíl v obvodu invertující sčítače je v tom, že má více vstupů na své invertující svorce. Níže je uveden obvod Inverting Adder Circuit se dvěma vstupy na invertujícím vstupu.

V obvodu je neinvertující svorka uzemněna a jak je vidět v konfiguraci uzavřené smyčky, napětí v bodě B bude stejné jako napětí v bodě A, 0V. Proto proud I1 a I2 bude proudit do rezistoru Rf (vyšší potenciál), nikoli do invertující svorky (nižší potenciál) op-amp. Získané výstupní napětí bude součtem vstupů a bude mít zápornou povahu, protože vstup je přiveden na neinvertující svorku.

Zde je praktická implementace obvodu sčítače Opamp pomocí LM358. Pro dvě vstupní napětí jsme použili dvě samostatné baterie (≈4 Vdc a ≈2,6 Vdc) a součet dvou vstupních napětí (6,89v) v multimetru vidíte na obrázku níže.

Analýza obvodu invertoru sčítacího zesilovače:

Zisková rovnice pro invertující zesilovač je, Vout = (Rf / R) Vin

Použití KCL na obvod, I1 + I2 = If (V1-0 / R1) + (V2-0 / R2) = (0-Vo / Rf) (V1 / R1) + (V2 / R2) = - Vo / Rf Vo = - Rf * { (V1 / R1) + (V2 / R2)} ……… Rovnice-1 Vo = - {(RfV1 / R1) + (RfV2 / R2)},

Pokud existuje n vstupů, pak

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

Uvažujme R1 = R2 = Rf = R

Vo = - (V1 + V2); když R1 = R2 = Rf = R Vo = - (V1 + V2 …… + Vn); (pro n počet vstupů)

Tomu se říká invertní zmije jednoty

A pokud R1 = R2 = R ≠ Rf, pak

Vo = - (Rf / R) (V1 + V2); Vo = - (Rf / R) (V1 + V2 …… + Vn); (pro n počet vstupů)

Takže v operačním zesilovači je výstupní napětí úměrné součtu vstupních napětí.

Takto lze invertující operační zesilovač v konfiguraci s uzavřenou smyčkou s více vstupy použít jako obvod zesilovače Adder nebo Summing. Podobně můžeme postavit operační zesilovač s neinvertujícími operačními zesilovači.