加法放大器

在本教程中，我们将学习和放大器，它的配置，和类型的和放大器(反相和非反相)和一些应用和放大器。

运算放大器的一个重要应用是求和放大器，也被称为加法器。顾名思义，加和放大器是一种基于运算放大器的电路，它添加了多个不同电压的输入信号。

有关运算放大器的基础知识，请阅读运算放大器的基本知识．

介绍

电子电路中的许多应用需要将两个或两个以上的模拟信号相加或合并成一个信号。这种需求的最佳示例之一是音乐录制和广播应用程序。在一个典型的音乐录音设置的情况下，它有几个输入来自多个麦克风，但输出是立体声(左和右)。

这就是和放大器的便利之处，因为它将几个输入组合成一个没有噪声或干扰的共同信号。由于这个原因，求和放大器也被称为电压加法器，因为它的输出是输入端电压的相加。

反相放大器求和

最常用的和放大器是放大器的扩展版本反相放大器配置，即运放的反相输入端有多个输入，非反相输入端接地。由于这种配置，电压加法器电路的输出相位差为180^o相对于输入。

和放大器的一般设计如下电路所示。正常的反相放大器电路在其反相输入端只有一个电压/输入。如果更多的输入电压被连接到反输入端，结果输出将是所有输入电压的总和，但反输入。

在分析上述电路之前，让我们讨论一下这个设置中的一个重要点:虚拟地面的概念。由于上述电路的非反相输入端与地相连，运放的反相输入端位于虚地。因此，反相输入节点成为求和输入电流的理想节点。

求和放大器的电路图如图所示。所有的输入源都有自己的输入驱动电阻，而不是使用单一的输入电阻。这样的电路放大每个输入信号。每个输入的增益由反馈电阻R的比值给出_f到相应支路的输入电阻。

反相和放大器输出电压计算

让R₁为输入阻抗，V₁是第一个通道的输入电压。同样,R₂- - - - - - V₂第二通道为R_3.- - - - - - V_3.第三通道，以此类推直到R_n- - - - - - V_nn^th通道。

我们已经说过，求和放大器基本上是一个反相放大器，在反相输入端有多个电压。每个通道的输出电压可以单独计算，最终的输出电压将是所有单个输出的总和。

为了计算特定通道的输出电压，我们必须将所有剩余通道接地，并使用每个通道的基本反相放大器输出电压公式。

如果除第一个通道外，所有通道都接地，则第一个通道的输出为:

V_着干活= - (R_f/ R₁V)₁

在那里,- (R_f/ R₁）第一通道的电压增益(A_V1）.

同样，如果除第二个通道外，其他通道均接地，则第二个通道的输出为:

V_OUT2= - (R_f/ R₂V)₂

在那里,- (R_f/ R₂）是第二个通道的电压增益(A_V2）.

同样，n的输出^th通道由:

V_OUTn= - (R_f/ R_nV)_n

和- (R_f/ R_n）是n的电压增益吗^th通道(_Vn）.

输出信号是各个输出的代数和，或者换句话说，它是所有输入的和乘以它们各自的增益。

V_出= V_着干活+ V_OUT2+…+ V_OUTn

V_出((R = -_f/ R₁V)₁+ (R_f/ R₂V)₂+…+ (R_f/ R_nV)_n］

V_出= V₁一个_V1+ V₂一个_V2+…+ V_n一个_Vn

在求和放大器中，如果输入电阻不相等，则电路称为缩放求和放大器。但是如果所有的输入电阻都被选择为相等的大小，那么求和放大器被称为具有相等权重的配置，其中每个输入通道的增益是相同的。

有时，只增加输入电压而不放大它们是必要的。在这种情况下，输入电阻的值R₁, R₂, R_3.等等必须被选择为等于反馈电阻R_f．因此，放大器的增益将是单位的。因此，输出电压将是输入电压的相加。

理论上，我们可以根据需要将尽可能多的输入信号应用到求和放大器的输入端。然而，必须注意的是，所有的输入电流都被加入，然后通过电阻R反馈回来_f，所以我们应该知道电阻的额定功率。

非反相放大器求和

非反相和放大器也可以用非反相放大器在这里，输入电压加到运放的非反相输入端，部分输出通过分压偏置反馈反馈到反相输入端。

一个非逆变和放大器的电路如下图所示。为了方便起见，下面的电路只包含三个输入，但是可以增加更多的输入。

首先，尽管这也是一个和放大器，但计算并不像反相和放大器那样简单，因为在非反相和放大器中没有虚拟地和节点的优势。

非逆变和放大器输出电压计算

为了理解非逆变和放大器的工作原理，我们必须将电路分为两部分:

• 输入电阻/源部分
• 非反相放大器部分

如果V_在是所有输入信号的组合，然后加到运放的非反相端。由上述电路，我们可以用V_在作为输入和R_f和R_我作为反馈分压器电阻如下:

V_出= V_在(1 + (R_f/ R_我）)

随着输出电压的计算，我们现在要确定V的值_在．如果V₁, V₂和V_3.三个主要输入源和R₁, R₂和R_3.是它们的输入电阻，那么V_三机一体, V_IN2和V_IN3为其他相应通道接地时各自通道的输入。所以,

V_在= V_三机一体+ V_IN2+ V_IN3

由于虚拟地面的概念在这里并不适用，所有的通道都会对其他通道产生影响。我们来计算V_三机一体V的部分_在通过简单的数学运算，我们可以很容易地推导出另外两个值，即V_IN2和V_IN3．

来到V_三机一体,当V₂和V_3.接地后，它们对应的电阻不能被忽略，形成一个分压器网络。所以,

V_三机一体= V₁((R₂| | R_3.) / (R₁+ (R₂| | R_3.)))

类似地，我们可以计算另外两个值V_IN2和V_IN3作为

V_IN2= V₂((R₁| | R_3.) / (R₂+ (R₁| | R_3.)))

V_IN3= V_3.((R₁| | R₂) / (R_3.+ (R₁| | R₂)))

所以,

V_在= V_三机一体+ V_IN2+ V_IN3

V_在= V₁((R₂| | R_3.) / (R₁+ (R₂| | R_3.))) + V₂((R₁| | R_3.) / (R₂+ (R₁| | R_3.))) + V_3.((R₁| | R₂) / (R_3.+ (R₁| | R₂)))

最后，我们可以计算出输出电压V_出作为

V_出= V_在(1 + (R_f/ R_我）)

V_出= (1 + (r_f/ R_我V)) {₁((R₂| | R_3.) / (R₁+ (R₂| | R_3.))) + V₂((R₁| | R_3.) / (R₂+ (R₁| | R_3.))) + V_3.((R₁| | R₂) / (R_3.+ (R₁| | R₂)))}

如果考虑所有电阻值相同的特殊等加权条件，则输出电压为:

V_出= (1 + (r_f/ R_我)) ((V₁+ V₂+ V_3.) / 3)

非反相加和电路的设计首先要将非反相放大器设计成具有要求的电压增益。然后，输入电阻的选择尽可能大，以适应所使用的运放类型。

电压加法器的例子

三个音频信号驱动如下电路所示的求和放大器。输出电压是多少?

各通道的闭环电压增益可计算为:

一个_CL1= - (R_f/ R₁) = - (100 kΩ / 20 kΩ) = - 5

一个_{这有点难度}= - (R_f/ R₂) = - (100 kΩ / 10 kΩ) => acl2 = - 10

一个_CL3= - (R_f/ R_3.) = - (100 kΩ / 50 kΩ) => acl3 = - 2

求和放大器的输出电压为:

V_出= (_CL1V₁+一个_{这有点难度}V₁+一个_CL3V₁）

= - [(5 * 100 mV) + (10 * 200 mV) + (2 * 300 mV)]

= - (0.5 v + 2 v + 0.6 v)

V_出= - 3.1 v

加法放大器应用程序

混音器

当两个或两个以上的信号需要相加或组合时，求和放大器是一种有用的电路，例如在音频混音应用中。不同乐器的声音可以通过传感器转换到特定的电压水平，并连接到求和放大器的输入端。

这些不同的信号源将由求和放大器组合在一起，并将组合后的信号发送到音频放大器。作为混音器的求和放大器的示例电路图如下图所示。

求和放大器可以作为多个音频通道的多通道音频混频器。没有干扰(从一个通道反馈到另一个通道的输入)将发生，因为每个信号通过一个电阻施加，其另一端连接到接地端子。

数模转换器(DAC)

一个数模转换器(DAC)将应用于其输入的二进制数据转换成等效模拟电压值。实时工业控制应用通常使用微型计算机。这些微型计算机输出的数字数据需要转换成模拟电压来驱动电机、继电器、执行器等。

最简单的数字到模拟转换器电路使用一个求和放大器和一个加权电阻网络。使用求和放大器的典型4位DAC电路如下图所示。

上面显示的求和放大器的输入是二进制数据Q_一个,问_B,问_C和问_D，通常用5v表示逻辑1,0v表示逻辑0。

如果输入电阻在每个分支选择,每个输入电阻的值是双电阻在之前输入的值分支,然后在输入数字逻辑电压将产生一个输出的加权和输入电压应用。

这种数字-模拟转换电路的精度受到所用电阻值的精度和表示逻辑电平的变化的限制。

水平移动装置

求和放大器的另一个重要应用是电平移位器。2输入和放大器可以作为电平移频器，其中一个输入是交流信号，第二个输入是直流信号。

交流信号将被输入的直流信号偏移。这种电平移位器的主要应用之一是用于直流偏置控制的信号发生器。

结论

这是一本关于加法放大器或加法器电路的初学者教程。你学习了一些基本的求和放大器，反相和非反相求和放大器，输出电压计算，一个示例电路和一些重要的应用。