Amplificador de suma no inversor: circuit, derivació, funció de transferència, vs sumador inversor i les seves aplicacions

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





Operatiu amplificadors estan disponibles en diferents configuracions. A amplificador sumador és un dels tipus, que s'utilitza per combinar les tensions disponibles en un mínim de dues entrades o més en una única tensió o/p. L'amplificador operatiu inversor té una única tensió d'entrada que es proporciona al terminal d'entrada inversor. Si donem diverses resistències d'entrada al terminal d'entrada inversor, cada entrada és equivalent al valor de la resistència d'entrada original, conegut com a amplificador sumador. Aquest amplificador processa la suma i la resta de voltatges. Hi ha dos tipus d'amplificadors sumadors; invertir i no invertir. Aquest article proporciona informació breu sobre a amplificador sumador no inversor , funcionament i les seves aplicacions.


Què és un amplificador sumador no inversor?

Un tipus de configuració de circuit Op-Amp que s'utilitza per proporcionar una sortida sumada, amb la mateixa fase o polaritat es coneix com a amplificador sumador no inversor. Aquests tipus d'amplificadors sumadors utilitzen la tècnica d'acoblament directe, que indica que els senyals font estan connectats i dirigits a l'amplificador operatiu.



En aquest tipus de configuració d'amplificador operacional, l'entrada inversora de l'amplificador operatiu està connectada a terra. L'entrada no inversora es connecta amb la tensió d'entrada mitjançant una resistència o directament. La tensió de sortida d'aquest amplificador sumador no inversor es pot determinar mitjançant la fórmula següent:

Vout = (1+Rf/R1)*Vin



On 'Rf' és la resistència de retroalimentació, 'R1' és la resistència d'entrada i Vin és la suma de les tensions d'entrada aplicades.

Funcionament de l'amplificador sumador no inversor

Un amplificador sumador no inversor proporciona una suma o/p dels senyals i/p inclosa la polaritat (o) fase similar. Aquest amplificador té diverses fonts d'entrada i una única sortida on aquestes entrades es connecten al seu terminal no inversor mitjançant resistències.

  PCBWay

Cada senyal d'entrada està connectat directament a una resistència, mentre que l'altre extrem de cada resistència es connecta simplement al terminal no inversor de l'amplificador operatiu. Després d'això, la unió sumadora es connecta a GND mitjançant una resistència de retroalimentació. Per tant, aquesta disposició simplement permet a l'amplificador operacional afegir diverses tensions d'entrada amb la ponderació adequada decidida pels valors d'una resistència.

La sortida total d'aquest amplificador és la suma de totes les tensions d'entrada connectades on els pesos individuals depenen de les resistències connectades amb les entrades equivalents. Així, l'entrada i la sortida d'aquest amplificador estan en fase amb 0°.

Amplificador sumador no inversor que utilitza Op Amp

A continuació es mostra el diagrama de circuit de l'amplificador sumador no inversor. Aquesta configuració de l'amplificador és similar a l'amplificador no inversor. Les tensions d'entrada a aquest amplificador es donen al terminal d'entrada no inversor de l'amplificador operacional. La sortida d'aquest amplificador es retroalimenta mitjançant la retroalimentació de polarització del divisor de tensió al terminal d'entrada inversor. Aquest circuit té tres entrades només per facilitar-ho, però també es pot afegir el nombre d'entrades. El càlcul de la tensió de sortida d'aquest amplificador es discuteix a continuació.

  Amplificador sumador no inversor amb amplificador operacional
Amplificador sumador no inversor amb amplificador operacional

Si la tensió d'entrada com 'VIN' és tota la combinació de senyals d'entrada, es pot proporcionar al pin no inversor de l'amplificador operatiu. A partir del circuit amplificador de suma no inversor anterior, podem calcular la tensió de sortida d'aquest amplificador amb el pin d'entrada VIN i al divisor de retroalimentació, s'utilitzen resistències Rf i Ri. Així, la tensió de sortida es convertirà en;

VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))

Sempre que es descobriu la tensió de sortida d'aquest amplificador, hem de decidir el valor VIN. Si les tres fonts d'entrada principals són V1, V2 i V3, i les resistències d'entrada són; R1, R2 i R3, les entrades de canal respectives són VIN1, VIN2 i VIN3 quan altres canals equivalents estan connectats a terra. Així,

VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3

Aquí, quan la idea del terreny virtual no s'aplica, tots els canals afecten els canals restants. En primer lloc, hem de calcular la part VIN1 del VIN i mitjançant matemàtiques fàcils; podem obtenir fàcilment els dos valors restants de VIN2 i VIN3.

Sempre que V2 i V3 es posen a terra arribant a VIN1, les seves resistències equivalents no es poden ignorar perquè formen una xarxa divisora ​​de tensió. Conseqüentment,

VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]

De la mateixa manera, podem calcular els altres dos valors VIN2 i VIN3 com

VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]

Per tant,

VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3

VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))].

Finalment, podem calcular la tensió de sortida com;

VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) {V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3) ))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]}

Si considerem l'estat especial ponderat equivalent on totes les resistències amb valors similars, després d'això, el VOUT és:

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)

El disseny del circuit sumador no inversor es planteja dissenyant principalment aquest amplificador per tenir el guany de tensió necessari. Després d'això, les resistències d'entrada es trien tan grans com sigui possible per adaptar-se al tipus d'amplificador operacional utilitzat.

Funció de transferència de l'amplificador sumador no inversor

A continuació es mostra el circuit amplificador sumador no inversor amb tres entrades. Si volem afegir tres senyals d'entrada a l'amplificador, a continuació s'explica la funció de transferència de l'amplificador sumador no inversor de tres entrades.

Utilitzant el teorema de superposició, primer, deixarem simplement 'V1' dins d'aquest circuit, i V2 i V3 van fer zero connectant les resistències R2 i R3 a GND.

Per a un amplificador de funcionament perfecte, el corrent d'entrada del terminal no inversor es considera zero. Per tant, les resistències R1, R2 i R3 faran un atenuador de tensió a través de les resistències R2 i R3 en paral·lel. Així que 'Vp' és;

Vp = V1 R2 || R3/ R1+ R2|| R3

On amb R2 || R3 hem observat que els valors paral·lels R2 i R3.

Amb la font d'entrada V1, la sortida d'un amplificador operacional es pot observar mitjançant VOUT1 i es pot escriure com;

VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]

Substituint el valor de Vp a l'equació VOUT1, podem obtenir;

VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

De la mateixa manera, podem escriure VOUT2 i VOUT3 quan només els senyals d'entrada són; V2 i V3 corresponentment.

VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]

En afegir les equacions VOUT1, VOUT2 i VOUT3 anteriors, la funció de transferència d'un amplificador no inversor que inclou tres senyals d'entrada es convertirà en:

VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .

Diferència entre amplificador sumador inversor i no inversor

La diferència principal entre els amplificadors sumadors inversors i no inversors es discuteix a continuació.

Amplificador sumador inversor Amplificador sumador no inversor
Tots els senyals d'entrada d'aquest circuit es donen al terminal d'entrada inversor de l'amplificador operatiu mentre que el terminal no inversor està connectat a terra. Tots els senyals d'entrada d'aquest circuit es donen al terminal d'entrada no inversor de l'amplificador operatiu, mentre que el terminal inversor està connectat a terra.
Aquest amplificador sumador funciona simplement de manera semblant a l'amplificador operatiu inversor Aquest amplificador sumador no inversor funciona de manera similar a l'amplificador operatiu no inversor.
Invertint l'amplificador sumador inverteix la fase del senyal de sortida. L'amplificador sumador no inversor manté una fase similar al senyal d'entrada.
Aquesta configuració de l'amplificador dóna la suma negativa de les seves tensions d'entrada aplicades. La configuració de l'amplificador sumador no inversor dóna la suma positiva de les seves tensions d'entrada aplicades.
La diferència de fase en aquest amplificador és de 180° entre el senyal d'entrada i sortida. La diferència de fase en aquest amplificador és de 0° entre el senyal d'entrada i sortida.
La retroalimentació en aquest amplificador es proporciona on es proporciona el senyal d'entrada. La retroalimentació i el senyal d'entrada d'aquest amplificador es connecten simplement a diferents terminals.
El terminal ‘+’ està connectat a GND. En aquest amplificador, el terminal '-' està connectat a GND.
En aquest amplificador, la retroalimentació no es pot connectar a GND. La retroalimentació d'aquest amplificador està connectada a GND amb una resistència.
Aquest amplificador proporciona una sortida invertida amb polaritat negativa (-ve). La sortida produïda per aquest amplificador no és invertida i s'expressa amb +ve polaritat.
La polaritat de guany d'aquest amplificador és (-) negativa. La polaritat de guany d'un amplificador no inversor és (+) positiva.
El guany d'aquest amplificador és < o > o = a la unitat (1). El guany és sempre > 1.

Avantatges

El avantatges d'un amplificador sumador no inversor incloure el següent.

  • Aquest guany de tensió de l'amplificador sumador és positiu.
  • El senyal de sortida es pot obtenir sense inversió de fase.
  • El seu valor d'impedància d'entrada és alt.
  • El guany de tensió és variable.
  • En aquest amplificador, es pot aconseguir una concordança d'impedància superior.

El desavantatges d'un amplificador sumador no inversor incloure el següent.

  • Aquest amplificador té un inconvenient principal en què el guany del circuit serà el doble per al canal restant connectat si una de les entrades es desconnecta.
  • No es recomana allunyar-se de la flotació dels pins que no s'inverteixen mentre desconnecteu totes les entrades.
  • La possible interferència entre l'entrada i altres entrades podria estar present amb un grau de gravetat variable.
  • La introducció d'una tercera entrada pot provocar una caiguda del guany dins dels dos primers canals, la qual cosa podria tenir implicacions en funció de l'aplicació concreta.
  • Si hi ha un enllaç a qualsevol font que tingui un valor d'impedància de sortida variable, afecta l'amplificació dels dos canals restants, que pot ser que no sigui popular.

Aplicacions

El aplicacions dels amplificadors sumadors no inversors incloure el següent.

  • Els circuits d'amplificador operacional sumadors no inversors són aplicables sempre que es requereixi una alta impedància d'entrada.
  • Aquests circuits es poden utilitzar com a seguidor de tensió simplement proporcionant l'o/p a l'entrada inversora com un inversor.
  • Aquests circuits ajuden a aïllar els circuits en cascada particulars.
  • Aquest amplificador s'utilitza per proporcionar una sortida sumada per als senyals d'entrada aplicats amb la mateixa fase o polaritat.

Per tant, aquesta és una visió general de la suma no inversora amplificadors, circuits, derivació , diferències, funció de transferència, avantatges, inconvenients i les seves aplicacions. Aquest és un tipus d'amplificador sumador amb diverses entrades a l'entrada no inversora +ve. L'amplificador sumador es pot utilitzar com a amplificador sumador no inversor simplement connectant diversos senyals d'entrada a través de les resistències a l'entrada no inversora de l'amplificador operatiu.

La tensió de sortida d'aquest amplificador sumador és la quantitat de les tensions d'entrada, polaritzada pels valors de la resistència. Cada senyal d'entrada d'aquest amplificador es pot connectar simplement a una resistència, mentre que el terminal restant de cada resistència es pot connectar al terminal no inversor de l'amplificador operacional. Després d'això, la unió sumadora es connecta a GND mitjançant una resistència de retroalimentació. Per tant, aquesta disposició permet que l'amplificador operacional inclogui diverses tensions d'entrada mitjançant la ponderació adequada decidida a través dels valors de la resistència. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és un amplificador sumador?