Άθροισμα ενισχυτή ή κύκλωμα αθροιστή op amp

Οι λειτουργικοί ενισχυτές (Opamp) έχουν τόσες πολλές ενδιαφέρουσες εφαρμογές και έχουμε ήδη δημιουργήσει πολλά κυκλώματα χρησιμοποιώντας op-amp. Σήμερα πρόκειται να μελετήσουμε μια ακόμη εφαρμογή του Opamp που είναι να προσθέσουμε δύο ή περισσότερες τάσεις εισόδου και το κύκλωμα ονομάζεται Summing ενισχυτής ή Opamp Adder. Εδώ θα χρησιμοποιήσουμε το LM358 Opamp για να δείξουμε το Adder Circuit.

Απαιτούμενα συστατικά:

Ενισχυτές διπλής λειτουργίας LM358
Αντίσταση 1KΩ -4Nos
Τροφοδοσία (για opamp + Vcc & -Vcc) 9 Vdc
Δύο πηγές τάσης εισόδου (το άθροισμά τους πρέπει να είναι <τάση τροφοδοσίας)
Ψηφιακό πολυμέτρο DMM για δοκιμή

Πριν πάμε σε λεπτομέρειες θα μάθουμε πρώτα για τους λειτουργικούς ενισχυτές και το LM385.

Op-amp (Λειτουργικός ενισχυτής)

Ο LM358 είναι ένας διπλός λειτουργικός ενισχυτής χαμηλού θορύβου που έχει δύο ανεξάρτητους συγκριτές τάσης στο εσωτερικό. Πρόκειται για έναν γενικό σκοπό ενισχυτή που μπορεί να διαμορφωθεί σε πολλούς τρόπους όπως συγκριτικό, καλοκαίρι, ολοκληρωτής, ενισχυτής, διαφοροποιητής, λειτουργία αντιστροφής, λειτουργία μη αναστροφής κ.λπ.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το LM358, δείτε LM358 διάφορα κυκλώματα ως ενισχυτής και συγκριτής.

Αντιστροφή της διαμόρφωσης λειτουργικού ενισχυτή

Εδώ χτίζουμε κύκλωμα Adder χρησιμοποιώντας Inverting Amplifier. Για να κατανοήσουμε λοιπόν το κύκλωμα Summing του Inverting Opamp, πρέπει πρώτα να δούμε πώς λειτουργεί ένα opamp αντιστροφής σε διαμόρφωση κλειστού βρόχου. Το κύκλωμα κλειστού βρόχου της αντιστροφής του opamp είναι πολύ χρήσιμο και έχει δύο πιο σημαντικά χαρακτηριστικά, γεγονός που καθιστά ένα opamp για χρήση σε διάφορες εφαρμογές και έχουν ως εξής:

Σε διαμόρφωση κλειστού βρόχου,

Δεν υπάρχουν τρέχουσες ροές στα τερματικά εισόδου
Η διαφορική τάση εισόδου είναι μηδέν ως V1 = V2 = 0 (Εικονική γη), Ή το opamp προσπαθεί να διατηρήσει και τις δύο εισόδους στο ίδιο επίπεδο ή την ίδια τιμή, ακόμη και αν δεν είναι γειωμένο.

Παρακάτω είναι ένα κύκλωμα OpAmp αντιστροφής κλειστού βρόχου που είναι αρνητική ανατροφοδότηση δίνεται από την έξοδο στην είσοδο. Και εξαιτίας αυτής της αρνητικής ανάδρασης, η τάση στην είσοδο αναστροφής γίνεται ίση με την τάση στην είσοδο χωρίς αναστροφή, δημιουργώντας έτσι μια εικονική γείωση.

Γνωρίζουμε από τους τύπους Inverting Op-amp Gain, Κέρδος (Av) = Vout / Vin = (Rf / Rin)

Εργαλείο αναστροφής Adder Circuit / Summing Amplifier:

Το κύκλωμα αντιστρεπτικής προσθήκης είναι παρόμοιο με τον παραπάνω ενισχυτή αντιστροφής στον οποίο οι τάσεις εισόδου δίδονται στον ακροδέκτη αντιστροφής και ο ακροδέκτης μη αναστροφής είναι γειωμένος, αλλά η διαφορά στο κύκλωμα αντιστροφής αντιστροφέων είναι ότι έχει πολλαπλές εισόδους στον ακροδέκτη αντιστροφής του. Παρακάτω είναι το κύκλωμα του Inverting Adder Circuit με δύο εισόδους στην αναστροφή εισόδου.

Στο κύκλωμα ο ακροδέκτης μη αναστροφής είναι γειωμένος και όπως φαίνεται στη διαμόρφωση κλειστού βρόχου, η τάση στο σημείο Β θα είναι ίδια με την τάση στο σημείο Α, 0V. Επομένως, τα τρέχοντα I1 και I2 θα ρέουν στην αντίσταση Rf (το υψηλότερο δυναμικό) και όχι στο τερματικό αντιστροφής (το χαμηλότερο δυναμικό) του op-amp. Η ληφθείσα τάση εξόδου θα είναι το άθροισμα των εισόδων και θα έχει αρνητικό χαρακτήρα δεδομένου ότι η είσοδος εφαρμόζεται στο τερματικό που δεν αναστρέφει.

Εδώ είναι η πρακτική εφαρμογή του κυκλώματος αθροιστή Opamp χρησιμοποιώντας LM358. Έχουμε χρησιμοποιήσει δύο ξεχωριστές μπαταρίες (≈4 Vdc και.62.6 Vdc) για δύο τάσεις εισόδου και μπορείτε να δείτε το άθροισμα των δύο τάσεων εισόδου (6.89v) σε Πολύμετρο στην παρακάτω εικόνα.

Ανάλυση Ανάλυσης κυκλώματος Adder Op-amp:

Η εξίσωση κέρδους για αναστροφή ενισχυτή είναι, Vout = (Rf / R) Vin

Εφαρμογή KCL στο κύκλωμα, I1 + I2 = Εάν (V1-0 / R1) + (V2-0 / R2) = (0-Vo / Rf) (V1 / R1) + (V2 / R2) = - Vo / Rf Vo = - Rf * { (V1 / R1) + (V2 / R2)} ……… Εξίσωση-1 Vo = - {(RfV1 / R1) + (RfV2 / R2)},

Εάν υπάρχουν n εισόδους τότε

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

Ας εξετάσουμε το R1 = R2 = Rf = R

Vo = - (V1 + V2); όταν R1 = R2 = Rf = R Vo = - (V1 + V2 …… + Vn); (για n αριθμό εισόδων)

Αυτό ονομάζεται ενότητα κέρδος αντιστρέφοντας αθροιστής

Και αν R1 = R2 = R ≠ Rf τότε

Vo = - (Rf / R) (V1 + V2); Vo = - (Rf / R) (V1 + V2 …… + Vn); (για n αριθμό εισόδων)

Έτσι, στην τάση εξόδου του ad-op adder είναι ανάλογη με το άθροισμα των τάσεων εισόδου.

Έτσι λοιπόν μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια αντιστροφή Op-amp σε διαμόρφωση κλειστού βρόχου με πολλές εισόδους ως κύκλωμα ενισχυτή Adder ή Summing. Παρομοίως, μπορούμε να δημιουργήσουμε το πρόσθετο Op-amp με μη αντιστρεπτικούς op-amp.