Operationel forstærkere fås i forskellige konfigurationer. EN summerende forstærker er en af de typer, der bruges til at kombinere de tilgængelige spændinger på minimum to eller flere indgange til en enkelt o/p-spænding. Inverterende op-amp har en enkelt indgangsspænding, som leveres til den inverterende indgangsterminal. Hvis vi giver flere indgangsmodstande til den inverterende indgangsterminal, svarer hver indgang til den oprindelige indgangsmodstandsværdi, kendt som summeringsforstærkeren. Denne forstærker bearbejder addering og subtraktion af spændinger. Der findes to typer summeringsforstærkere; inverterende og ikke-inverterende. Denne artikel giver kort information om en ikke-inverterende summeringsforstærker , arbejde og dets applikationer.
Hvad er en ikke-inverterende summeringsforstærker?
En type af en Op-Amp kredsløbskonfiguration, der bruges til at give et summeret output med samme fase eller polaritet, er kendt som en ikke-inverterende summeringsforstærker. Disse typer af summeringsforstærkere anvender den direkte koblingsteknik, som indikerer, at kildesignalerne er forbundet og dirigeret til Op-Amp.
I denne type op-amp-konfiguration er op-ampens inverterende input jordet. Den ikke-inverterende indgang er forbundet med indgangsspændingen gennem en modstand eller direkte. Denne ikke-inverterende summeringsforstærkers udgangsspænding kan bestemmes ved at bruge følgende formel:
Vout = (1+Rf/R1)*Vin
Hvor 'Rf' er feedbackmodstanden, 'R1' er indgangsmodstanden og Vin er summen af påførte indgangsspændinger.
Ikke-inverterende summeringsforstærker virker
En ikke-inverterende summeringsforstærker giver en summeret o/p af i/p-signalerne inklusive den tilsvarende polaritet (eller) fase. Denne forstærker har flere indgangskilder og en enkelt udgang, hvor disse indgange er forbundet til dens ikke-inverterende terminal gennem modstande.
Hvert indgangssignal er direkte forbundet til en modstand, mens den anden ende af hver modstand blot er forbundet til den ikke-inverterende terminal på op-amp. Derefter forbindes summeringsforbindelsen til GND gennem en tilbagekoblingsmodstand. Så dette arrangement tillader ganske enkelt operationsforstærkeren at tilføje forskellige indgangsspændinger med den passende vægtning bestemt af værdierne af en modstand.
Den samlede udgang af denne forstærker er summen af alle de tilsluttede indgangsspændinger, hvor de enkelte vægte er afhængige af de tilsluttede modstande med de ækvivalente indgange. Så input & output af denne forstærker er i fase med 0°.
Ikke-inverterende summeringsforstærker ved hjælp af Op Amp
Det ikke-inverterende summeringsforstærkerkredsløbsdiagram er vist nedenfor. Denne forstærkerkonfiguration ligner den ikke-inverterende forstærker. Indgangsspændingerne til denne forstærker gives til Op Amps ikke-inverterende indgangsterminal. Udgangen fra denne forstærker føres tilbage gennem spændingsdelerens forspændingsfeedback til den inverterende indgangsterminal. Dette kredsløb har kun tre indgange for nemheds skyld, men antallet af indgange kan også tilføjes. Udgangsspændingsberegningen af denne forstærker er diskuteret nedenfor.
Hvis indgangsspændingen som 'VIN' er alle indgangssignalkombinationen, kan denne leveres ved den ikke-inverterende ben på op-amp. Ud fra ovenstående ikke-inverterende summerende forstærkerkredsløb kan vi beregne denne forstærkers udgangsspænding med indgangspin VIN & i feedbackdeleren bruges Rf- og Ri-modstande. Så udgangsspændingen bliver som;
VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))
Når udgangsspændingen af denne forstærker er regnet ud, skal vi bestemme VIN-værdien. Hvis de tre hovedindgangskilder er V1, V2 & V3, og inputmodstande er; R1, R2 & R3, så er de respektive kanalindgange VIN1, VIN2 & VIN3, når andre tilsvarende kanaler er jordet. Dermed,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
Her, når den virtuelle grundidé ikke gælder, påvirker alle kanaler de resterende kanaler. Først skal vi beregne VIN1-delen af VIN og ved let matematik; vi kan nemt få de resterende to værdier af VIN2 & VIN3.
Når V2 & V3 er jordet, når de kommer til VIN1, kan deres ækvivalente modstande ikke ignoreres, da de danner et spændingsdelernetværk. Følgelig,
VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]
Ligeledes kan vi beregne de to andre VIN2 & VIN3 værdier som
VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]
Derfor,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2)/(R3+ (R1|R2))].
Endelig kan vi beregne udgangsspændingen som;
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))]}
Hvis vi betragter den særlige ækvivalentvægtede tilstand, hvor som helst alle modstande med lignende værdier, derefter er VOUT:
VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)
Ikke-inverterende summeringskredsløbsdesign nærmes ved primært at designe denne forstærker til at have den nødvendige spændingsforstærkning. Derefter vælges indgangsmodstandene så store som muligt, så de passer til den anvendte type operationsforstærker.
Ikke-inverterende summeringsforstærker-overførselsfunktion
Det ikke-inverterende summerende forstærkerkredsløb med tre indgange er vist nedenfor. Hvis vi ønsker at tilføje tre indgangssignaler til forstærkeren, diskuteres overførselsfunktionen af en ikke-inverterende summeringsforstærker med tre input nedenfor.
Ved at bruge superpositionssætningen vil vi først blot lade 'V1' være i dette kredsløb, og V2 og V3 blev nul ved at forbinde R2 & R3 modstande til GND.
For en perfekt operationsforstærker betragtes indgangsstrømmen på den ikke-inverterende terminal som nul. Så R1, R2 & R3 modstande vil lave en spændingsdæmper gennem R2 & R3 modstande parallelt. Så 'Vp' er;
Vp = V1 R2 || R3/R1+ R2|| R3
Hvor med R2 || R3 har vi bemærket, at de parallelle R2 og R3 værdier.
Med V1-indgangskilden kan outputtet fra en operationsforstærker noteres gennem VOUT1 & det kan skrives som;
VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]
Ved at erstatte Vp-værdien i VOUT1-ligningen kan vi få;
VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
Ligeledes kan vi skrive VOUT2 & VOUT3, når indgangssignalerne kun er; V2 & V3 tilsvarende.
VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]
Ved at tilføje ovenstående VOUT1, VOUT2 & VOUT3 ligninger vil overførselsfunktionen af en ikke-inverterende forstærker, der inkluderer tre indgangssignaler blive som;
VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .
Forskellen mellem inverterende og ikke-inverterende summeringsforstærker
Hovedforskellen mellem inverterende og ikke-inverterende summeringsforstærkere diskuteres nedenfor.
| Inverterende summeringsforstærker | Ikke-inverterende summeringsforstærker |
| Alle indgangssignaler i dette kredsløb gives til den inverterende indgangsterminal på op-ampen, mens den ikke-inverterende terminal er jordet. | Alle indgangssignaler i dette kredsløb gives til den ikke-inverterende indgangsterminal på op-ampen, mens den inverterende terminal er jordet. |
| Denne summeringsforstærker fungerer ganske enkelt på samme måde som den inverterende op-amp | Denne ikke-inverterende summeringsforstærker fungerer på samme måde som den ikke-inverterende op-amp. |
| Invertering af summeringsforstærkeren inverterer udgangssignalets fase. | Ikke-inverterende summeringsforstærker bibeholder en fase svarende til indgangssignalet. |
| Denne forstærkerkonfiguration giver den negative sum af dens påførte indgangsspændinger. | Ikke-inverterende summeringsforstærkerkonfiguration giver den positive sum af dens påførte indgangsspændinger. |
| Faseforskellen i denne forstærker er 180° mellem indgangs- og udgangssignalet. | Faseforskellen i denne forstærker er 0° mellem indgangs- og udgangssignalet. |
| Feedbacken i denne forstærker er tilvejebragt, hvor indgangssignalet leveres. | Feedback- og indgangssignalet i denne forstærker er simpelthen forbundet til forskellige terminaler. |
| '+'-terminalen er forbundet til GND. | I denne forstærker er '-' terminalen forbundet til GND. |
| I denne forstærker kan feedback ikke forbindes til GND. | Feedbacken i denne forstærker er forbundet til GND med en modstand. |
| Denne forstærker giver et inverteret output med negativ (-ve) polaritet. | Udgangen produceret af denne forstærker er ikke-inverteret og udtrykt med +ve polaritet. |
| Forstærkningspolariteten på denne forstærker er (-) negativ. | Forstærkningspolariteten af en ikke-inverterende forstærker er (+) positiv. |
| Denne forstærkers forstærkning er < eller > eller = til enhed (1). | Forstærkningen er altid > 1. |
Fordele
Det fordelene ved en ikke-inverterende summeringsforstærker omfatte følgende.
- Denne summerende forstærkerspændingsforstærkning er positiv.
- Udgangssignalet kan opnås uden inversion af fase.
- Dens indgangsimpedansværdi er høj.
- Spændingsforstærkningen er variabel.
- I denne forstærker kan der opnås overlegen impedanstilpasning.
Det ulemper ved en ikke-inverterende summeringsforstærker omfatte følgende.
- Denne forstærker har en væsentlig ulempe, hvor kredsløbsforstærkningen vil være to gange for den resterende kanal tilsluttet, hvis en af indgangene er frakoblet.
- Det anbefales ikke at gå væk fra svævende ikke-inverterende stifter, mens alle indgange afmonteres.
- Mulig interferens mellem input og andre input kan være til stede med skiftende grad af sværhedsgrad.
- Introduktion af et tredje input kan resultere i et fald i forstærkningen inden for de første to kanaler, hvilket kan have konsekvenser baseret på den specifikke applikation.
- Hvis der er et link til en kilde, der har en variabel udgangsimpedansværdi, så påvirker det de resterende to kanalers forstærkning, som måske ikke er populær.
Ansøgninger
Det anvendelser af ikke-inverterende summeringsforstærkere omfatte følgende.
- Ikke-inverterende summerende op-amp-kredsløb er anvendelige, hvor der kræves høj indgangsimpedans.
- Disse kredsløb kan bruges som en spændingsfølger ved blot at give o/p til den inverterende input som en inverter.
- Disse kredsløb hjælper med at isolere de særlige kaskadede kredsløb.
- Denne forstærker bruges til at give et summeret output for de påførte indgangssignaler med samme fase eller polaritet.
Dette er således en oversigt over ikke-inverterende summering forstærkere, kredsløb, udledning , forskelle, overførselsfunktion, fordele, ulemper og deres anvendelser. Dette er en type summeringsforstærker med flere indgange til den +ve ikke-inverterende indgang. Summeringsforstærkeren kan bruges som en ikke-inverterende summeringsforstærker ved blot at forbinde forskellige indgangssignaler gennem modstande til op-forstærkerens ikke-inverterende indgang.
Udgangsspændingen på denne summeringsforstærker er mængden af indgangsspændingerne, forspændt af modstandens værdier. Hvert indgangssignal på denne forstærker kan simpelthen forbindes til en modstand, hvorimod den resterende terminal på hver modstand kan forbindes til den ikke-inverterende terminal på operationsforstærkeren. Derefter forbindes summeringsforbindelsen til GND gennem en tilbagekoblingsmodstand. Så dette arrangement tillader operationsforstærkeren at inkludere forskellige indgangsspændinger gennem den passende vægtning, der bestemmes gennem modstandsværdierne. Her er et spørgsmål til dig, hvad er en summeringsforstærker?
