33 Fatti sull'amplificatore sommatore: inversione, non inversione

  1. amplificatore operazionale sommatore
  2. sommando la definizione dell'amplificatore
  3. amplificatore sommatore non invertente
  4. amplificatore sommatore invertente
  5. circuito amplificatore sommatore
  6. circuito amplificatore sommatore invertente
  7. circuito amplificatore sommatore non invertente
  8. amplificatore sommatore con ingresso AC e DC
  9. sommando l'uscita dell'amplificatore
  10. sommando la forma d'onda dell'amplificatore
  11. sommando la forma d'onda di uscita dell'amplificatore
  12. guadagno di un amplificatore sommatore
  13. determinare la tensione di uscita dell'amplificatore sommatore
  14. derivazione dell'amplificatore sommatore
  15. formula dell'amplificatore sommatore invertente
  16. derivazione dell'amplificatore sommatore non invertente
  17. somma della formula del guadagno dell'amplificatore
  18. amplificatore sommatore ic
  19. sommando lo schema dell'amplificatore
  20. amplificatore sommatore analogico
  21. teoria della somma e dell'amplificatore di differenza
  22. amplificatore sommatore audio
  23. amplificatore sommatore di corrente
  24. differenza tra amplificatore sommatore invertente e non invertente
  25. amplificatore sommatore convertitore da digitale ad analogico
  26. funzione dell'amplificatore sommatore
  27. amplificatore sommatore a singola alimentazione
  28. applicazioni dell'amplificatore sommatore
  29. sommando il mixer audio dell'amplificatore
  30. somma dell'offset cc dell'amplificatore
  31. sommando il design dell'amplificatore
  32. esempio di amplificatore sommatore
  33. sommando la scala e l'amplificatore di calcolo della media
  34. sommando il circuito dell'amplificatore sulla breadboard
  35.  FAQ

Amplificatore operazionale sommatore

Un amplificatore sommatore è una delle applicazioni dell'amplificatore operazionale, che esegue operazioni di somma o addizione. Più tensioni di ingresso vengono fornite all'amplificatore e l'uscita fornisce una somma amplificata delle tensioni. Gli amplificatori sommatori trovano varie applicazioni nell'elettronica. Ha anche due tipi: amplificatore sommatore invertente e amplificatore sommatore non invertente. In dettaglio, discuteremo l'analisi dell'amplificatore sommatore nel seguente articolo.

amplificatore sommatore
amplificatore sommatore
Credito immagine: Wikipedia in comune

Definizione dell'amplificatore sommatore

Un amplificatore sommatore può essere definito come un amplificatore, che accetta più ingressi su uno dei terminali di ingresso e fornisce la somma ponderata di tutti gli ingressi.

Amplificatore sommatore non invertente con amplificatore operazionale

L'amplificatore sommatore non invertente è uno dei tipi di amplificatori sommatori. In questo tipo di operazioni, le tensioni di ingresso sono fornite nel terminale non invertente dell'amplificatore. La polarità dell'uscita rimane la stessa degli ingressi e per questo motivo viene definita amplificatore sommatore non invertente.

Amplificatore sommatore invertente

L'amplificatore sommatore invertente è un altro tipo di amplificatore sommatore in cui le tensioni di ingresso sono fornite nei terminali invertenti. La polarità delle tensioni di uscita viene modificata e per questo motivo è noto come amplificatore sommatore invertente.

Design dell'amplificatore sommatore

Un amplificatore sommatore è progettato con l'aiuto di una base op amp e resistenze. Può essere progettato in due configurazioni principali

  • sommatore invertente.
  • sommatore non invertente.

 Discuteremo la progettazione generale di un sommatore-amplificatore.

Per progettare un circuito con un amplificatore operazionale, dobbiamo tenere a mente le proprietà di base dell'amplificatore operazionale. Sono - alta impedenza di ingresso e il concetto di terra virtuale. Per la terra virtuale, dobbiamo fare un collegamento a terra in un qualsiasi terminale di ingresso (il modo convenzionale è quello di collegare la terra nel terminale opposto dove gli ingressi non sono forniti). Viene creato un percorso di feedback, tenendo presente l'elevato guadagno di ingresso. Generalmente, viene creato un percorso di feedback negativo per la stabilità del sistema. Gli ingressi sono dotati di resistenze. L'output viene raccolto dall'output, contenente la somma ponderata dell'input.

Circuito amplificatore sommatore | Progettazione del circuito dell'amplificatore sommatore operazionale

Le immagini sottostanti rappresentano gli schemi circuitali dell'amplificatore sommatore. Il primo serve per invertire il circuito dell'amplificatore sommatore, e il secondo è per il circuito dell'amplificatore sommatore non invertente.

Circuito amplificatore sommatore invertente

Amplificatore invertitore operazionale 300px.svg
Immagine di: Carico induttivoAmplificatore invertente op-amp, contrassegnato come dominio pubblico, maggiori dettagli su Wikimedia Commons

Circuito amplificatore sommatore non invertente

Amplificatore non invertente amplificatore operazionale 300px.svg
Immagine di: Carico induttivoAmplificatore operazionale non invertente, contrassegnato come dominio pubblico, maggiori dettagli su Wikimedia Commons

Osservare sia lo schema del circuito in quanto è possibile osservare la differenza nell'applicazione delle tensioni di ingresso.

Amplificatore sommatore con ingresso ac e dc

Un amplificatore sommatore può essere fornito con tensione alternata o continua. I tipi di tensione di ingresso generalmente non hanno nel funzionamento dell'amplificatore.

Uscita amplificatore sommatore

L'uscita di un amplificatore sommatore fornisce le tensioni di ingresso sommate amplificate fornite a uno dei terminali di ingresso dell'amplificatore operazionale. La polarità della tensione di uscita dipende dalla selezione del terminale di ingresso e se l'ingresso è previsto nel terminale non invertente, l'uscita non sarà invertita. Tuttavia, se l'ingresso è fornito nel terminale invertente del circuito, ci sarà un cambio di polarità.

Somma della forma d'onda dell'amplificatore

Le tensioni di ingresso e di uscita di un amplificatore operazionale possono essere osservate e misurate utilizzando un CRO. I pin CRO sono collegati con i pin di ingresso e la massa per osservare le tensioni di ingresso.

Forma d'onda di uscita dell'amplificatore sommatore

Per osservare l'uscita, il jack positivo del CRO è collegato al pin di uscita e il jack negativo è collegato al pin di terra. Quindi possiamo osservare la tensione di uscita.

Guadagno di un amplificatore sommatore

L'amplificatore sommatore è anche un tipico amplificatore operazionale. Inoltre amplifica il segnale di ingresso e fornisce l'uscita. Ora, un sommatore-amplificatore esegue anche l'operazione di addizione. Quindi, amplifica la tensione di ingresso sommata. L'equazione generale (dell'amplificatore sommatore non invertente) può essere scritta come: Vo = k (V1 + V2 +… + Vn). Qui, Vo è l'equazione di uscita e V1, V2 ... Vn sono le tensioni di ingresso. "k" è il fattore di guadagno.

Come determinare la tensione di uscita dell'amplificatore sommatore?

È necessario seguire alcuni passaggi per determinare la tensione O / P dell'amplificatore sommatore. All'inizio dobbiamo usare il concetto di terreno virtuale. Usando questo, ci assicuriamo che le tensioni su entrambi i terminali di ingresso siano uguali. Quindi applicare la legge corrente di Kirchhoff per ottenere le equazioni di tensione dai terminali di ingresso. Successivamente, sostituire i termini necessari per ottenere l'uscita finale in tensioni di ingresso e resistenze. Di seguito sono riportate le derivazioni per entrambi i tipi invertenti e non invertenti.

Derivazione dell'amplificatore sommatore

La derivazione dell'amplificatore sommatore si riferisce alla derivazione dell'equazione di uscita. La derivazione include la scoperta dell'equazione corrente utilizzando KCL e utilizzando il concetto di terra virtuale e un'impedenza di ingresso elevata, ove applicabile. La derivazione dell'amplificatore sommatore invertente e non invertente viene eseguita di seguito.

Formula dell'amplificatore sommatore invertente

Determiniamo la formula di uscita per un amplificatore sommatore invertente, avente un numero "n" di ingressi. Osservare lo schema elettrico sopra riportato.

Utilizzando il concetto di terra virtuale, il potenziale del nodo A è identico al potenziale del nodo B. Applicando KCL, la corrente sarà

I1 + I2 + I3 +… + IN = IO

Oppure, V1 / R1 + V2 / R2 +… + Vn / Rn = - Vo / Rf

Oppure, Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Ora se R1 = R2 =… = Rn = Rf, allora possiamo scrivere -

Vo = - [V1 + V2 +… + Vn]

Questa è la formula dell'amplificatore sommatore invertente.

Derivazione amplificatore sommatore non invertente

Osservare lo schema elettrico dell'amplificatore sommatore non invertente. La resistenza di feedback è data come Rf. Le resistenze per ogni tensione di ingresso sono assunte come R1 = R2 = R3 = R. La resistenza per l'amplificatore sommatore invertente è R1. Usando il concetto di massa virtuale e KCL, l'equazione di output è: Vo = [1 + (Rf / R1)] * [(V1 + V2 + V3) / 3]

Formula del guadagno dell'amplificatore sommatore

L'equazione di uscita di un sommatore invertente è data come:

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Supponendo R1 = R2 =… = Rn,

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R1) +… + (Rf * Vn / R1)

Oppure, Vo = - (Rf / R1) [V1 + V2 +… + Vn]

Ora, l'equazione generale di un amplificatore invertente è:

Vo = - k (V1 + V2 +… + Vn), dove k è il guadagno.

Quindi, k = (Rf / R1)

È il fattore di guadagno di un amplificatore sommatore invertente.

IC amplificatore sommatore

Non è disponibile un amplificatore sommatore già pronto nella confezione IC. Sono costruiti utilizzando i circuiti integrati op-amp convenzionali. Per realizzare il circuito vengono utilizzati amplificatori operazionali, come l'LM358, che ha un doppio amplificatore operazionale implementato.  

Schema dell'amplificatore sommatore

Di seguito è riportato il diagramma schematico dell'amplificatore sommatore.

375px amplificatore operazionale interno.svg 2
Schema dei circuiti interni

Amplificatore sommatore analogico

L'amplificatore è un dispositivo analogico. Un amplificatore sommatore viene utilizzato anche per la conversione da digitale ad analogico. Ecco perché gli amplificatori sommatori sono chiamati amplificatori sommatori analogici.

Teoria degli amplificatori di somma e differenza

La teoria alla base della somma e dell'amplificatore delle differenze è solo le operazioni matematiche di addizione e sottrazione. Negli amplificatori sommatori, le tensioni di ingresso sono fornite a un'estremità e l'uscita, la somma delle tensioni, viene ricevuta con una certa amplificazione in uscita.

Lo stesso per l'amplificatore differenziale, due o più tensioni sono fornite allo stadio di ingresso e un'uscita, la differenza tra loro è fornita con amplificazioni.

Entrambi gli amplificatori sono anche amplificatori operazionali di base. Quindi, vengono seguiti anche la teoria ei principi degli amplificatori operazionali di base.

L'amplificatore sommatore utilizza

Un amplificatore sommatore è un dispositivo pratico. Come suggerisce il nome, l'amplificatore mescola i segnali come richiesto. Alcune delle applicazioni significative sono-

  • Mixer audio: Gli amplificatori sommatori vengono utilizzati nel missaggio audio per sommare vari ingressi con guadagni uguali.
  • DAC: Gli amplificatori sommatori vengono utilizzati anche nei convertitori da digitale ad analogico.
  • Elaborazione del segnale analogico: Gli amplificatori sommatori sono strumenti efficienti per l'elaborazione del segnale.

Amplificatore sommatore audio

L'amplificatore sommatore audio è una delle applicazioni significative degli amplificatori sommatori. Gli amplificatori audio mescolano voci, batteria, chitarre e altri suoni di altri strumenti. È uno dei dispositivi essenziali per la riproduzione delle registrazioni.

Amplificatore sommatore DC

L'amplificatore sommatore Dc è indicato come amplificatore sommatore alimentato con le tensioni CC in ingresso. In generale, gli amplificatori sommatori possono essere alimentati con tensioni alternate o continue per il loro funzionamento.

Differenza tra amplificatore sommatore invertente e non invertente

Gli amplificatori sommatori invertenti e non invertenti non sono altro che due diverse configurazioni di amplificatori sommatori e confronto intermedio come segue:

Oggetto di confronto Amplificatore sommatore invertente Amplificatore sommatore non invertente
Ingresso L'ingresso è applicato nel terminale invertente del circuito. L'ingresso è applicato all'amplificatore non invertente del circuito.
Uscita La polarità dell'uscita viene invertita dall'ingresso. La polarità di uscita rimane la stessa del segnale del terminale di ingresso.
Preferenze Comparativamente, un amplificatore sommatore invertente è più preferito. Un amplificatore sommatore non invertente viene utilizzato in applicazioni specifiche.

Amplificatore sommatore differenziale

Un amplificatore sommatore fornisce un'uscita che include la somma ponderata degli ingressi. Supponiamo ora che l'uscita di un amplificatore sommatore abbia sia l'ingresso di polarità negativa che le tensioni di polarità positiva. In tal caso, quell'amplificatore sommatore sarà noto come amplificatore sommatore differenziale. Tali amplificatori possono essere progettati e sono prontamente disponibili sul mercato.

Amplificatore sommatore da digitale ad analogico

Un convertitore da digitale ad analogico converte il segnale digitale fornito nel suo segnale analogico equivalente e per saperne di più sul convertitore da digitale ad analogico, Clicca qui.

Un amplificatore sommatore è un dispositivo essenziale per realizzare un convertitore da digitale ad analogico, lo schema del circuito di un DAC a 3 bit utilizzando un amplificatore sommatore è stato mostrato qui.

L'uscita del circuito è: Vo = -R [(V2 / R) + (V1 / 2R) + (V0 / 4R)]

Dopo aver semplificato l'equazione, possiamo scrivere:

Vo = -1/4 [4V2 + 2V1 + V0]

La tabella di output

V2 V1 V0 Valore digitale Vout (valore analogico)
0 0 0 0 0
0 0 1 1 all'0.25 ottobre
0 1 0 2 all'0.5 ottobre
0 1 1 3 all'0.75 ottobre
1 0 0 4 all'1.0 ottobre
1 0 1 5 all'1.25 ottobre
1 1 0 6 all'1.5 ottobre
1 1 1 7 all'1.75 ottobre

Funzione di sommatore-amplificatore

La funzione dell'amplificatore sommatore è quella di sommare tutte le tensioni di ingresso fornite al terminale invertente o non invertente e fornire l'uscita, che contiene la somma ponderata di tutti gli ingressi.

Come funziona un amplificatore sommatore

Il funzionamento di un sommatore-amplificatore è semplice. Gli ingressi sono forniti a uno dei terminali di ingresso. Le resistenze aggiungono peso alle tensioni di ingresso. L'amplificatore quindi somma tutto l'ingresso ponderato e produce l'uscita.

Offset cc dell'amplificatore sommatore

Un amplificatore sommatore viene fornito con una tensione di offset CC con una tensione CA. Questa alimentazione aiuta a mantenere i LED nel circuito di modulazione LED, funzionando in un intervallo lineare.

Esempio di amplificatore sommatore

Alcuni degli esempi di amplificatori sommatori sono mixer audio, convertitori da digitale ad analogico, modulazioni LED, sommatori di tensione, ecc.

Ridimensionamento della somma e amplificatore di media

L'amplificatore invertente ha tre tipi di configurazioni. Sono: somma, media e ridimensionamento. Abbiamo discusso dell'inversione dell'amplificatore sommatore. Ora descriveremo il ridimensionamento e la media.

L'equazione di uscita dell'amplificatore sommatore invertente è:

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Ora osserva. Il termine di resistenza associato alle tensioni di ingresso contribuisce al guadagno e all'effettuazione dell'uscita. Il cambiamento nella resistenza cambierà l'uscita. Questo è l'amplificatore di scala.

Ora, se R1 = R2 =… = Rn = R,

Quindi, Vo = - [(V1 * Rf / R) + (Rf * V2 / R) +… + (Rf * Vn / R)

Oppure, Vo = - (Rf / R) [V1 + V2 +… + Vn]

Ora, se (Rf / R) = 1 / n, dove n è il numero di input, allora l'equazione è: Vo = - (1 / n) [V1 + V2 +… + Vn]

Possiamo dire che questa equazione rappresenta la media di tutto il segnale in ingresso. Questo è l'amplificatore della media.

Circuito amplificatore sommatore su breadboard

Un riassunto-amplificatore (invertente o non invertente) la somma di due tensioni può essere progettata utilizzando una breadboard. I componenti necessari per effettuare i collegamenti sono i seguenti:

  1. IC741 (1)
  2. Sorgente di tensione multipla
  3. Resistenze (5kohm x 2, 1kohm x 3)
  4. Collegare i fili
  5. CRO

Il collegamento viene completato utilizzando lo schema elettrico dell'amplificatore sommatore invertente. L'immagine sotto mostra il collegamento della breadboard dell'amplificatore sommatore.

Circuito breadboard dell'amplificatore sommatore 2

Domande frequenti

1. Cosa fa un amplificatore sommatore

Risposta: L'obiettivo principale dell'amplificatore sommatore è quello di sommare tutte le tensioni di ingresso fornite al terminale invertente o non invertente e fornire l'uscita, che contiene la somma ponderata di tutti gli ingressi.

2. Come funziona un amplificatore sommatore

Risposta: Il funzionamento di un sommatore-amplificatore è semplice. Gli ingressi sono forniti a uno dei terminali di ingresso. Le resistenze aggiungono peso alle tensioni di ingresso. L'amplificatore quindi somma tutto l'ingresso ponderato e produce l'uscita.

3. Amplificatore sommatore con condensatore

Risposta: I condensatori sono posti in un sommatore-amplificatore per bloccare la componente CC dei segnali. Il condensatore consente solo le parti AC dei segnali in ingresso e in uscita.

4. Perché l'amplificatore operazionale sommatore è chiamato amplificatore sommatore ponderato

Risposta: L'amplificatore di somma è spesso chiamato amplificatore di somma ponderata, poiché l'uscita di un amplificatore di somma è costituita da tensioni di ingresso ponderate. Il peso deriva dalle resistenze collegate alle tensioni di ingresso.

5. Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dell'inversione di un amplificatore sommatore

Risposta: I vantaggi dell'amplificatore sommatore sono: i) Ha una maggiore stabilità a causa del feedback negativo. ii) Ha tre tipi di configurazioni per un sommatore-amplificatore: somma, scala e media.

L'unico svantaggio dell'amplificatore sommatore invertente è che ha un guadagno relativamente inferiore rispetto all'amplificatore non invertente.

6. Qual è la formula per calcolare il valore del resistore di feedback Rf in un circuito amplificatore sommatore?

Risposta: In generale, il valore di Rf viene fornito al circuito. Se non sono disponibili, ma hai valori per altri parametri, puoi facilmente trovare il valore di Rf dall'equazione di output. Di seguito viene fornita l'equazione di uscita di un amplificatore invertente.

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

7. Perché attivo arresto della banda i filtri sono progettati utilizzando un amplificatore sommatore

Risposta: Gli amplificatori sommatori vengono utilizzati per progettare i filtri di interruzione della banda attiva poiché l'amplificatore sommatore offre una regione operativa lineare e fornisce il terreno virtuale.

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