加法放大器

在本教程中,我们将学习求和放大器,其配置,求和放大器的类型(反相和非反相)以及求和放大器的一些应用。

操作放大器的重要应用之一是Subming放大器,否则称为加法器。顾名思义,求和放大器是基于OP-AMP的电路,其中添加了不同电压的多个输入信号。

有关OP-AMP基础知识的信息,请阅读运算放大器的基本知识

介绍

电子电路中的许多应用需要两个或多个模拟信号相加或组合成一个信号。这种需求的一个最好的例子是音乐录制和广播应用程序。在典型的音乐录制设置中,它有来自多个麦克风的几个输入,但输出是立体声的(左边和右边)。

这就是求和放大器方便的地方,因为它将几个输入组合成一个没有噪声或干扰的共同信号。由于这个原因,求和放大器也被称为电压加法器,因为它的输出是其输入端的电压的加法。

反相放大器求和

最常用的求和放大器是扩展版本的反相放大器配置,即多个输入作用于运放的反相输入端,而非反相输入端接地。由于这种配置,电压加法器电路的输出相位相差180o关于输入。

求和放大器的一般设计如下电路所示。普通反相放大器电路仅在其反相输入端子处仅具有一个电压/输入。如果如图所示连接到反相输入端子的更多输入电压,则产生的输出将是所施加的所有输入电压的总和,但反转。

求和放大器电路图

在分析上述电路之前,让我们讨论此设置中的一个重要点:虚拟地面的概念。由于上述电路的非反相输入连接到地,运算放大器的反相输入端位于虚拟地面。结果,反相输入节点成为用于求和输入电流的理想节点。

求和放大器的电路图如图所示。所有的输入源都有自己的输入驱动电阻,而不是使用单个输入电阻。这样的电路会放大每个输入信号。每个输入的增益由反馈电阻的比率R给出f到相应分支中的输入电阻。

逆变求和放大器输出电压计算

让R.1为输入阻抗,V1为第一通道的输入电压。同样,R2- - - - - - V2第二通道R3.- - - - - - V3.第三个通道,以此类推,直到Rn- - - - - - Vn对于N.th渠道。

已经说过,求和放大器基本上是反相放大器的反相放大器,反相输入端子处具有多于一个电压。每个通道的输出电压都可以单独计算,最终输出电压将是所有单个输出的总和。

为了计算一个特定通道的输出电压,我们必须对所有剩余通道接地,并使用每个通道的基本反相放大器输出电压公式。

如果除第一通道外的所有通道都接地,则第一通道的输出为:

VOUT1.= - (Rf/ R1V)1

在那里,- (Rf/ R1)是第一通道的电压增益(aV1)。

同样,如果除第二通道外的所有通道都接地,则第二通道的输出为:

VOUT2.= - (Rf/ R2V)2

在那里,- (Rf/ R2)第二个通道(AV2)。

同样,n的输出th频道由:

Vout= - (Rf/ RnV)n

- (Rf/ Rn)n的电压增益是多少th通道(VN.)。

输出信号是单个输出的代数和,或者换句话说,它是所有输入乘以它们各自的增益的和。

V出去= V.OUT1.+ VOUT2.+…+ Vout

V出去((R = -f/ R1V)1+ (Rf/ R2V)2+…+ (Rf/ RnV)n]

V出去= V.1一个V1+ V2一个V2+…+ Vn一个VN.

在求和放大器中,如果输入电阻不相等,则该电路称为缩放求和放大器。但是如果所有的输入电阻都是相等的大小,那么加法放大器就被称为具有等权配置,其中每个输入通道的增益是相同的。

有时,有必要只增加输入电压而不放大它们。在这种情况下,输入电阻R的值1,R.2,R.3.等必须选择等于反馈电阻R的f。结果,放大器的增益将是统一的。因此,输出电压将增加输入电压。

从理论上讲,我们可以根据需要将尽可能多的输入信号应用于求和放大器的输入。但是,必须注意,添加所有输入电流,然后通过电阻器r反馈f,所以我们应该了解电阻器的功率等级。

非反相放大器求和

也可以使用非反相求和放大器使用非反相放大器这里,输入电压作用于运放的非反相输入端,输出的一部分通过分压偏压反馈反馈到反相输入端。

非反相求和放大器的电路如下图所示。为了方便起见,下面的电路只有三个输入,但是可以增加更多的输入。

Non-Inv-Sum-Amp

首先,即使这也是一个求和放大器,计算不像反相求放大器一样直向前向前,因为非反相求和放大器中的虚拟地面求和节点没有任何优点。

非反相求和放大器输出电压计算

为了理解非反相求和放大器的工作原理,我们必须把电路分成两部分:

  • 输入电阻/源部分
  • 非反相放大器部分

如果V是所有输入信号的组合,那么这在运算放大器的非反相终端处应用。从上述电路,我们可以使用V的非反相放大器的输出电压计算作为输入和Rf和R作为反馈分频器电阻如下:

V出去= V.(1 + (Rf/ R)))

随着输出电压的设计,我们必须确定v的值。如果V1,V.2和V3.三个主要输入源和R1,R.2和R3.是它们的输入抗性,然后是v三机一体,V.IN2和VIN3当其他相应的通道接地时是各个信道的输入。所以,

V= V.三机一体+ VIN2+ VIN3

随着虚拟地面的概念在此处不适用,所有通道都将对其他频道产生影响。让我们计算V.三机一体V形部分并且通过简单的数学,我们可以容易地推导出其他两个值i.e.,vIN2和VIN3

来到V.三机一体,当V.2和V3.接地后,其对应的电阻不可忽略,形成分压器网络。所以,

V三机一体= V.1((R2||R.3.) / (R1+ (R2||R.3.))]

同样,我们可以计算其他两个值vIN2和VIN3作为

VIN2= V.2((R1||R.3.) / (R2+ (R1||R.3.))]

VIN3= V.3.((R1||R.2) / (R3.+ (R1||R.2))]

所以,

V= V.三机一体+ VIN2+ VIN3

V= V.1((R2||R.3.) / (R1+ (R2||R.3.))) + V2((R1||R.3.) / (R2+ (R1||R.3.))) + V3.((R1||R.2) / (R3.+ (R1||R.2))]

最后,我们可以计算输出电压V出去作为

V出去= V.(1 + (Rf/ R)))

V出去=(1 +(rf/ RV)) {1((R2||R.3.) / (R1+ (R2||R.3.))) + V2((R1||R.3.) / (R2+ (R1||R.3.))) + V3.((R1||R.2) / (R3.+ (R1||R.2)))]}

如果考虑所有电阻具有相同值的特殊等权条件,则输出电压为:

V出去=(1 +(rf/ R))((v1+ V2+ V3.) / 3)

通过首先设计非反相放大器以具有所需的电压增益,实现非反相汇总电路的设计。然后选择输入电阻尽可能大,以适应所用的OP-AMP的类型。

电压加法器示例

如下图所示,三个音频信号驱动一个求和放大器。输出电压是多少?

3.加法放大器的例子

各通道闭环电压增益可计算为:

一个cl1.= - (Rf/ R1) = - (100 kΩ / 20 kΩ) = - 5

一个CL2.= - (Rf/ R2)= - (100kΩ/10kΩ)=> ACL2 = - 10

一个CL3.= - (Rf/ R3.) = - (100 kΩ / 50 kΩ) => acl3 = - 2

求和放大器的输出电压为:

V出去= (cl1.V1+ A.CL2.V1+ A.CL3.V1)

= - [(5 * 100 mV) + (10 * 200 mV) + (2 * 300 mV)]

= - (0.5 v + 2 v + 0.6 v)

V出去= - 3.1 v

加法放大器应用程序

混音器

和放大器是一个有用的电路,当两个或更多的信号需要添加或组合,就像在音频混音应用。来自不同乐器的声音可以通过传感器转换成特定的电压电平,并作为输入连接到求和放大器。

这些不同的信号源将被求和放大器组合在一起,组合后的信号被发送到音频放大器。下图是作为音频混频器的求和放大器的电路图示例。

5.求和放大器音频混音器

该加和放大器可以作为多个音频通道的多通道音频混频器。没有干扰(反馈从一个通道到另一个通道的输入)将发生,因为每个信号通过一个电阻应用,其另一端连接到地终端。

数字到模拟转换器(DAC)

数字模拟转换器(DAC)将应用于其输入的二进制数据转换为等效的模拟电压值。实时工业控制应用通常使用微型计算机。这些微型计算机输出的数字数据需要转换成模拟电压来驱动电机、继电器、执行器等。

最简单的数模转换器电路使用求和放大器和加权电阻网络。使用求和放大器的典型4位DAC电路如下图所示。

4.使用SUMPING放大器对anlog转换器的特点

上述求和放大器的输入是二进制数据Q一个,问:B,问:C和问D,这通常为5 V表示逻辑1和0 V表示逻辑0。

如果输入电阻在每个分支选择,每个输入电阻的值是双电阻在之前输入的值分支,然后在输入数字逻辑电压将产生一个输出的加权和输入电压应用。

这种数字到模拟转换器电路的准确性受到所用电阻值的精度的限制以及表示逻辑电平的变化。

水平移动装置

求和放大器的另一个重要应用是换档器。2输入求和放大器可以充当电平移位器,其中一个输入是AC信号,第二输入是直流信号。

交流信号将被输入的直流信号抵消。这种电平移器的主要应用之一是在直流偏置控制的信号发生器。

结论

一个完整的初学者教程对求和放大器或其他被称为加法器电路。学习了求和放大器、反相和非反相求和放大器、输出电压计算、电路实例和一些重要应用。

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