Једна од главних примена оп-амп је сабирни појачивач или збрајалица. Када је улазна импеданса оп-појачала огромна, инвертујуће појачало се даје изнад једног улазног сигнала да би се на излазу додао дати сигнал, познат као појачало за сумирање. Ово је коло оп-амп где год се на њега додају различити улазни сигнали напона инвертујуће појачало у један излазни напон. Дакле, ово коло је класификовано у два типа на основу предзнака излаза; инвертујуће сумирајуће појачало и неинвертујуће сумирајуће појачало. Овај чланак даје кратке информације о инвертујуће сумирајуће појачало , његов рад и његове примене.
Шта је инвертујуће сумирајуће појачало?
Инвертујуће сумирајуће појачало је једна од главних конфигурација оп-појачала где се улазни сигнали сумирају и инвертују на излазу. Ово појачало инвертује фазу или поларитет излазног сигнала у поређењу са улазним сигналом. У овој конфигурацији појачала, инвертујући улаз оп-појачала добија улазни напон, а неинвертујући улаз је повезан на ГНД. Дакле, појачање овог појачала може се контролисати избором повратног отпорника и вредности улазног отпорника.
Улога оперативног појачала у сумирајућем појачалу:
У кругу сумираног појачала, оп-амп или операциони појачавач игра кључну улогу. Разумевање оп-појачала ће одредити понашање сумирајућег појачала. Оп-појачало је напонско појачало са високим појачањем укључујући диференцијални улаз и једнострани излаз. Излазни напон у оп-амп је пропорционалан варијацији унутар два улазна напона.
Оперативни појачавач у сумирајућем појачавачу се користи у два различита режима; следбеник напона и инвертерски режим.
- У режиму праћења напона, излазни напон оп-амп репродукује улазни напон како би операциони појачавач био идеалан углавном за баферовање сигнала.
- У режиму претварача, излазни напон оп-појачала се може појачати и инвертовати у улазни напон.
Функционисање сумирајућег појачала изузетно зависи од конфигурације оперативног појачала. Дакле, рад операционог појачавача у појачивачу за сумирање обезбеђује прецизно, појачано и потенцијално инвертовано израчунавање улазних напона који се дају на сумирајући појачавач.
Инвертујуће сумирајуће појачало ради
Овај инвертујући сумирајући појачавач ради тако што инвертује поларитет (или) фазу о/п сигнала појачала за и/п сигнал. Дакле, улазни сигнал овог појачала се даје на инвертујући улаз, а неинвертујући улаз се даје терминалу за уземљење. Појачани излазни сигнал који се може генерисати је увек 180° ван фазе са улазом. Позитиван улаз овог појачала даје негативан излаз и обрнуто. Појачање овог појачала се може контролисати избором повратних вредности отпорника и улазног отпорника. Ан инвертујући излазни сабирни појачавач напон се може изразити као:
Воут = -(Рф/Р1)*Вин + -(Рф/Р2)*Вин2+…+-(Рф/Рн)*Винпутн
Тхе појачање инвертујућег сумирајућег појачала је Гаин (Ав) = Воут/Вин = -Рф/Рин
Овде је важно напоменути да се појачало за сумирање оп-амп такође може дизајнирати кроз конфигурацију без инвертовања. Али главна разлика између инвертујућег и неинвертујућег сумирајућег појачала је улаз отпор . Инвертујуће сумирајуће појачало има мању улазну импедансу у поређењу са неинвертујућим сумирајућим појачалом због мреже повратних информација. Дакле, улазни сигнали овог појачала могу се појачати на основу отпорника повезаних на оп-појачало и збир појачаних улазних сигнала може бити инвертован и доћи у вид на оп-појачалу.
Инвертујуће сумирајуће коло појачала
Инвертујуће сумирајуће појачало је екстензивна верзија дизајна инвертујућег појачала што значи да је неколико улаза обезбеђено на инвертујућем терминалу оп-појачала док је неинвертујући терминал повезан на ГНД. Коло инвертујућег сумирајућег појачала је приказано испод. Ово коло има неколико улазних напона који су повезани са инвертујућим улазним терминалом појачала и излаз ће бити количина свих примењених улазних напона, али инвертованих.
У горњем колу, када је неинвертујући терминал повезан на ГНД, терминал за инвертовање је на виртуелној ГНД. Тако ће инвертујући улазни чвор постати идеалан чвор углавном за сабирање и/п струја.
Инвертујућа сумирајућа једначина појачала
Инвертујуће сумирајуће појачало које користи оп-амп је приказано испод. У овом колу, сви додати улазни сигнали се могу дати на инвертујући улазни терминал. Дакле, коло са два улаза
У горњем колу, неинвертујући терминал или тачка Б је уземљен, због концепта виртуелне ГНД, чвор-А такође може бити на виртуелном ГНД потенцијалу.
ВА = ВБ = 0 —— (И)
Са улазне стране овог кола;
И1 = В1-ВА/Р1 = В1/Р1 —— (ии)
И2 = В2-ВА/Р2 = В2/ Р2 —— (иии)
Примена на чвору А и струја на улазном оп-појачалу је нула.
И = И1 + И2—— (ив)
Из излаза појачала,
И = ВА-Во/Рф = -Во/Рф————– (в)
Замените ии, иии једначине у ив.
-Во/Рф = В1/Р1 + В2/ Р2.
Во = -Рф (В1/Р1 + В2/ Р2).
Во = – ((Рф /Р1) В1 + (Рф /Р2) В2).
Ако су три отпора Р1, Р2 и Рф једнака онда је Р1= Р2 = Рф, тако да ће горња једначина бити као;
Во = – (В1 + В2)………(Ви)
Правилним одабиром Р1, Р2 & Рф, можемо добити пондерисано сабирање улазних сигнала као што су; аВ1 + бВ2 што је назначено Ви једначином. Заправо на такав начин се додају 'н' улазни напони.
Према томе, величина излазног напона је количина улазних напона и стога је ово коло познато као сабирач или летњи круг. На излазу, због негативне индикације збира, познат је као инвертујуће сумирајуће појачало.
Како извести функцију преноса појачала за инвертовање сумирањем
Ово појачало додаје улазне сигнале и инвертује излаз. Улазни сигнали у овом појачалу се сабирају са њиховим појачањем. Следеће коло приказује инвертујуће сумирајуће појачало укључујући два улаза. Функција преноса овог појачала је приказана испод.
Воут = -[В1(Рф/Р1)+В2(Рф/Р2)]
Помоћу теорема суперпозиције , хајде да почнемо тако што ћемо направити В2 улаз нула као што је приказано на следећој слици. Овде је главна ствар схватити да је ниво напона на инвертујућем улазу оп-појачала нула волти јер је неинвертујући улаз повезан на ГНД.
Ово операционо појачало ће поставити о/п ниво на напон који доводи његов инвертујући улаз у сличан опсег као неинвертујући улаз. Дакле, ово је због веома високог диференцијалног појачања овог оп-појачала као што је 100.000. Ако је о/п неколико волти (5В), диференцијални напон на улазу операционог појачавача мора бити
Вд = 5В/100.000 = 50уВ.
Инвертујући и неинвертујући улаз се сматра сличним потенцијалом са неколико микроволта између улаза оп-појачала. Виртуелна ГНД унутар инвертујућег улаза помаже у одређивању пада напона на отпорнику повратне спреге „Рф“. Пошто је инвертујући улаз на 0В, пад напона изнад Рф је сличан Воут. Дакле, струја кроз Рф, Иф се може написати као;
Ако = Воут/Рф
Ток струје кроз отпорник Р1 је струја 'И1' и може се написати као следећа једначина.
И1=В1/Р1
Оперативно појачало је идеално
Оперативни појачавач се може сматрати идеалним, тако да је улазна струја пристрасности 'Иб' веома близу нуле. Поред тога, отпорник „Р2“ је повезан са једном ногом на ГНД, док је друга нога повезана са виртуелним ГНД чвором. Проток струје кроз отпорник „Р2“ је веома близу нуле. Овде Кирхофов тренутни закон каже да је збир свих струја унутар чвора нула, тако да можемо записати да,
Ако је + И1 + И2 + Иб = 0
Након замене „Ако“ и И1,
Воут/Рф = -В1/Р1 или -В1 (Рф/Р1)
Горња једначина изгледа слично преносној функцији операцијског појачала у конфигурацији са инвертовањем. Појачало укључујући В1 у свом и/п је обичан инвертер пошто је проток струје кроз „Р2“ нула.
У следећим условима теореме суперпозиције, чувамо „В2“ и правимо „В1“ нулу. Следеће сличне идеје као за „В1“, о/п напон Воут2 кад год постоји само „В2“ унутар улазног појачала је;
Воут2 = -В2 (Рф/Р1)
Функција преноса:
Сабирањем два о/п напона, Т.Ф инвертујућег сумирајућег појачала
Воут = Воут1 + Воут2
Воут = – [В1 (Рф/Р1) + В2 (Рф/Р2)]
Преносна функција овог појачала са 'н' улазним сигналима је
Воут = – [В1 (Рф/Р1) + В2 (Рф/Р2) +…+ Вн (Рф/Рн)]
Пример 1:
Претпоставимо вредности отпорника за инвертујуће сумирајуће појачало Рф = 100КОхмс, Р1=10КОхмс & Р2=10КОхмс. Улазни аудио сигнали овог појачала су „Винпут1 = 1В и Винпут2 = 2В, па израчунајте Воут за ово појачало.
Знамо да је Рф = 100КОхмс, Р1=10КОхмс & Р2=10КОхмс.
Винпут1 = 1В и Винпут2 = 2В
Ако заменимо ове вредности у једначину сумираног појачавача, можемо добити;
Воут = – (Рф/Р1) * Винпут1 – (Рф/Р2) * Винпут2
= – (100/10) * 1 – (100/10) * 2
= – (10) * 1 – (10) * 2 = – 10 * – 20 = -30В.
Излазни напон је -30В, што је појачан и збир улазних сигнала након подешавања вредности отпора. Различити фактори мењају излаз појачала као што су; добити производ пропусног опсега, напон напајања и ефекте оптерећења. Међутим, горњи пример сумирајућег појачала пружа увид у основну аритметику и интеракцију компоненти које покрећу ово појачало. Процес сумирања и појачавања сигнала може се повећати тако да укључује различите сигнале заједно.
Пример 2:
Колики ће бити излазни напон за следеће коло сумираног појачала ако три аудио сигнала покрећу ово појачало?
За сваки канал у горњем колу, појачања напона затворене петље могу се измерити као;
АЦЛ1 = – (Рф / Р1) => – (100 кило ома / 20 кило ома) => – 5 кило ома.
АЦЛ2 = – (Рф / Р2) => – (100 кило ома / 10 кило ома) => АЦЛ2 = – 10 кило ома.
АЦЛ3 = – (Рф / Р3) => – (100 кило ома / 50 кило ома) => АЦЛ3 = – 2 кило ома.
О/п напон за овај сумирајући појачавач може се дати као;
ВОУТ => (АЦЛ1 В1 + АЦЛ2 В1 + АЦЛ3 В1)
= – [(5 * 100 мВ) + (10 * 200 мВ) + (2 * 300 мВ)]
= – (0,5 В + 2 В + 0,6 В) => – 3,1 В.
Предности Мане
Тхе предности инвертовања сумирајућег појачавача укључи следеће.
- Тачка сумирања у овом појачалу је виртуелно на потенцијалу земље и стога подешавања као и сигнали са сваког различитог канала не утичу једни на друге. На овај начин, сваки канал се меша или сумира осим нивоа сигнала, итд.
- Ово појачало омогућава аудио стручњацима да споје сигнале са различитих канала и репродукују их у једину нумеру. Сваки појединачни аудио улаз се конфигурише засебно без ометања излаза.
Ова врста појачала даје изолацију између појединачних улаза и излаза због свог виртуелног ГНД-а на чвору.
Тхе недостаци инвертовања сумирајућег појачавача укључи следеће.
- Главни недостатак инвертног сумирајућег појачала је то што има прилично ниже појачање у поређењу са неинвертујући тип .
- Ово појачало је осетљиво на шум тако да деградира С/Н однос и смањује прецизност излазног сигнала.
- Прорачун овог појачавача постаје сложен када се број улаза повећа.
- Инверзија збира у овом појачалу можда није пожељна у неким случајевима.
Апликације
Тхе апликације за инвертујуће сумирајуће појачало укључи следеће.
- Инвертовање сумирајућег појачала помаже у инвертовању поларитета (или) фазе о/п сигнала појачала са улазним сигналом.
- Ово је веома специјализована конфигурација појачала где год се улазни сигнали сумирају и инвертују на излазу.
- Овај тип сумирајућег појачала се користи за сабирање сигнала.
- Ово појачало се користи за додавање различитих сигнала са еквивалентним појачањима у аудио миксеру.
- Ово сумирајуће појачало се користи за примену ДЦ оффсет напона кроз напон наизменичног сигнала.
- Такође може да ради као одузимање тако што једноставно обезбеди о/п напон који је еквивалентан варијацији два напона.
Дакле, ово је преглед инвертујућег појачала, кола, рада, извођења, предности, мана и примене. Главна функција овог појачала је да инвертује фазу о/п сигнала. Ове појачала имају ниску излазну импедансу, високу улазну импедансу и веома флексибилне вредности кола које се могу лако подесити да би се носиле са појачањем сваког улазног сигнала.
Оперативни појачавач у збрајању коло појачала одређује његово понашање. Оп-појачало у овом појачалу ради у режиму следбеника напона или инвертера. Једначина овог појачала једноставно указује на о/п напон који је релативан у односу на улазне напоне као и отпорнике унутар кола. Ови сабирни појачивачи се користе у различитим практичним апликацијама као што су; аудио миксери, где год се различити улазни сигнали спајају у један излаз. Ево питања за вас, шта је неинвертујуће сумирајуће појачало?
