Sčítací obvod zosilňovača alebo sčítačky operačného zosilňovača

Operačné zosilňovače (Opamp) majú toľko zaujímavých aplikácií a už sme vytvorili veľa obvodov pomocou operačných zosilňovačov. Dnes budeme študovať ešte jednu aplikáciu Opampu, ktorá spočíva v pridaní dvoch alebo viacerých vstupných napätí a obvod sa bude nazývať Summing amplifier alebo Opamp Adder. Tu použijeme LM358 Opamp na demonštráciu obvodu sčítačky.

Požadované komponenty:

Duálne operačné zosilňovače LM358
Rezistor 1KΩ -4Nos
Napájanie (pre operačný zosilňovač + Vcc & -Vcc) 9 Vdc
Dva zdroje vstupného napätia (ich súčet by mal byť <napájacie napätie)
Digitálny multimetr DMM na testovanie

Než pôjdeme do podrobností, najskôr sa dozvieme o operačných zosilňovačoch a LM385.

Operačný zosilňovač (operačný zosilňovač)

LM358 je operačný zosilňovač s duálnym nízkym šumom, ktorý má vo vnútri dva nezávislé komparátory napätia. Toto je operačný zosilňovač na všeobecné použitie, ktorý je možné nakonfigurovať v mnohých režimoch, ako je komparátor, letný režim, integrátor, zosilňovač, diferenciátor, invertujúci režim, neinvertujúci režim atď.

Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o LM358, prejdite rôznymi obvodmi LM358 ako zosilňovač a komparátor.

Invertovanie konfigurácie operačného zosilňovača

Tu budujeme obvod sčítača pomocou inverzného zosilňovača. Aby sme pochopili obvod sčítania invertujúceho operačného zosilňovača, musíme sa najskôr pozrieť na to, ako invertujúci operačný zosilňovač funguje v konfigurácii s uzavretou slučkou. Obvody uzavretej slučky invertujúceho operačného zosilňovača sú veľmi užitočné a majú dve najdôležitejšie vlastnosti, vďaka ktorým sa operačný zosilňovač používa v rôznych aplikáciách, a sú tieto: -

V konfigurácii s uzavretou slučkou

Do vstupných svoriek netečie žiadny prúd
Diferenciálne vstupné napätie je nulové, pretože V1 = V2 = 0 (virtuálna zem), ALEBO sa operačný zosilňovač pokúsi udržať oba vstupy na rovnakej úrovni alebo rovnakej hodnote, aj keď nie je jeden zo svoriek uzemnený.

Ďalej je uvedený inverzný obvod OpAmp s uzavretou slučkou, ktorý má negatívnu spätnú väzbu od výstupu k vstupu. A kvôli tejto negatívnej spätnej väzbe sa napätie na invertujúcom vstupe rovná napätiu na neinvertujúcom vstupe, čím sa vytvára virtuálna zem.

Z inverzných vzorcov zosilnenia zosilňovača vieme, Zisk (Av) = Vout / Vin = (Rf / Rin)

Obvod invertorovej sčítačky / sčítací zosilňovač pracuje:

Obvod invertorovej sčítačky je podobný vyššie uvedenému invertujúcemu zosilňovaču, v ktorom sú vstupné napätia dané do invertujúcej svorky a neinvertujúca svorka je uzemnená, ale rozdiel v obvode invertnej sčítačky je v tom, že má na svojej invertujúcej svorke viac vstupov. Nižšie je uvedený obvod obvodu invertujúceho sčítača s dvoma vstupmi na invertujúcom vstupe.

V obvode je neinvertujúca svorka uzemnená a ako je vidieť v konfigurácii s uzavretou slučkou, napätie v bode B bude rovnaké ako napätie v bode A, 0V. Preto prúd I1 a I2 bude prúdiť do odporu Rf (vyšší potenciál) a nie do invertujúcej svorky (nižší potenciál) operačného zosilňovača. Získané výstupné napätie bude súčtom vstupov a bude mať negatívnu povahu, pretože vstup sa aplikuje na neinvertujúci terminál.

Tu je praktická implementácia obvodu sčítačky Opamp pomocou LM358. Pre dve vstupné napätia sme použili dve samostatné batérie (≈4 Vdc a ≈2,6 Vdc) a súčet dvoch vstupných napätí (6,89v) v multimetri vidíte na obrázku nižšie.

Analýza obvodu invertora sčítacieho zosilňovača:

Rovnica zosilnenia pre invertujúci zosilňovač je, Vout = (Rf / R) Vin

Aplikácia KCL na okruh, I1 + I2 = Ak (V1-0 / R1) + (V2-0 / R2) = (0-Vo / Rf) (V1 / R1) + (V2 / R2) = - Vo / Rf Vo = - Rf * { (V1 / R1) + (V2 / R2)} ……… Rovnica-1 Vo = - {(RfV1 / R1) + (RfV2 / R2)},

Ak existuje n vstupov, potom

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

Uvažujme R1 = R2 = Rf = R

Vo = - (V1 + V2); keď R1 = R2 = Rf = R Vo = - (V1 + V2 …… + Vn); (pre n počet vstupov)

Toto sa nazýva inverzná sčítačka zisku jednotky

A ak R1 = R2 = R ≠ Rf potom

Vo = - (Rf / R) (VI + V2); Vo = - (Rf / R) (V1 + V2 …… + Vn); (pre n počet vstupov)

Takže v operačnom zosilňovači je výstupné napätie úmerné súčtu vstupných napätí.

Takto je možné použiť invertujúci operačný zosilňovač v konfigurácii uzavretej slučky s viacerými vstupmi ako obvod zosilňovača Adder alebo Summing. Rovnako môžeme vytvoriť operačný zosilňovač s neinvertujúcimi operačnými zosilňovačmi.