Operationeel versterkers zijn verkrijgbaar in verschillende configuraties. A sommerende versterker is een van de typen die wordt gebruikt voor het combineren van de beschikbare spanningen op minimaal twee of meer ingangen tot een enkele o/p-spanning. Inverterende op-amp heeft een enkele ingangsspanning die wordt geleverd aan de inverterende ingangsterminal. Als we meerdere ingangsweerstanden aan de inverterende ingangsterminal geven, is elke ingang gelijk aan de oorspronkelijke ingangsweerstandswaarde, ook wel de optelversterker genoemd. Deze versterker verwerkt het optellen en aftrekken van spanningen. Er zijn twee soorten sommerende versterkers; inverterend en niet-inverterend. Dit artikel geeft korte informatie over a niet-inverterende sommerende versterker , werken en de toepassingen ervan.
Wat is een niet-inverterende somversterker?
Een type Op-Amp-circuitconfiguratie dat wordt gebruikt om een gesommeerde uitvoer te leveren, met dezelfde fase of polariteit, staat bekend als een niet-inverterende sommerende versterker. Dit soort optelversterkers maakt gebruik van de directe koppelingstechniek, die aangeeft dat de bronsignalen zijn aangesloten en naar de Op-Amp worden gestuurd.
Bij dit type op-amp-configuratie is de inverterende ingang van de op-amp geaard. De niet-inverterende ingang is via een weerstand of rechtstreeks met de ingangsspanning verbonden. De uitgangsspanning van deze niet-inverterende optelversterker kan worden bepaald met behulp van de volgende formule:
Vuit = (1+Rf/R1)*Vin
Waar ‘Rf’ de feedbackweerstand is, is ‘R1’ de ingangsweerstand en Vin de som van de toegepaste ingangsspanningen.
Niet-inverterende optelversterker werkt
Een niet-inverterende somversterker levert een opgetelde o/p van de i/p-signalen, inclusief de fase met vergelijkbare polariteit (of). Deze versterker heeft verschillende ingangsbronnen en een enkele uitgang waarbij deze ingangen via weerstanden zijn verbonden met de niet-inverterende aansluiting.
Elk ingangssignaal is rechtstreeks verbonden met een weerstand, terwijl het andere uiteinde van elke weerstand eenvoudigweg is verbonden met de niet-inverterende aansluiting van de op-amp. Daarna wordt de sommeerjunctie via een feedbackweerstand met GND verbonden. Met deze opstelling kan de operationele versterker dus eenvoudig verschillende ingangsspanningen toevoegen, waarbij de geschikte weging wordt bepaald door de waarden van een weerstand.
Het totale vermogen van deze versterker is de som van alle aangesloten ingangsspanningen waarbij de individuele gewichten afhankelijk zijn van de aangesloten weerstanden met gelijkwaardige ingangen. De in- en uitgang van deze versterker zijn dus in fase met 0°.
Niet-inverterende optelversterker met opamp
Het schakelschema van de niet-inverterende optelversterker wordt hieronder weergegeven. Deze versterkerconfiguratie is vergelijkbaar met de niet-inverterende versterker. De ingangsspanningen voor deze versterker worden doorgegeven aan de niet-inverterende ingangsterminal van Op Amp. De uitgang van deze versterker wordt via de biasfeedback van de spanningsdeler teruggekoppeld naar de inverterende ingangsklem. Deze schakeling heeft voor het gemak slechts drie ingangen, maar het aantal ingangen kan ook worden opgeteld. De uitgangsspanningsberekening van deze versterker wordt hieronder besproken.
Als de ingangsspanning zoals 'VIN' de combinatie van alle ingangssignalen is, kan deze worden geleverd op de niet-inverterende pin van de op-amp. Uit het bovenstaande niet-inverterende optelversterkercircuit kunnen we de uitgangsspanning van deze versterker berekenen met ingangspin VIN en in de feedbackdeler worden Rf- en Ri-weerstanden gebruikt. De uitgangsspanning wordt dus als;
VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))
Telkens wanneer de uitgangsspanning van deze versterker wordt bepaald, moeten we de VIN-waarde bepalen. Als de drie belangrijkste ingangsbronnen V1, V2 en V3 zijn, en de ingangsweerstanden zijn; R1, R2 & R3, dan zijn de respectievelijke kanaalingangen VIN1, VIN2 & VIN3 wanneer andere gelijkwaardige kanalen geaard zijn. Dus,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
Wanneer het virtuele grondidee hier niet van toepassing is, hebben alle kanalen invloed op de overige kanalen. Eerst moeten we het VIN1-gedeelte van het VIN berekenen en met eenvoudige wiskunde; we kunnen gemakkelijk de resterende twee waarden van VIN2 en VIN3 verkrijgen.
Wanneer V2 en V3 geaard zijn en naar VIN1 komen, kunnen hun equivalente weerstanden niet worden genegeerd omdat ze een spanningsdelernetwerk vormen. Vervolgens,
VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]
Op dezelfde manier kunnen we de andere twee VIN2- en VIN3-waarden berekenen als
VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]
Daarom,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))].
Eindelijk kunnen we de uitgangsspanning berekenen als;
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))]}
Als we de speciale equivalente gewogen toestand beschouwen waar alle weerstanden met vergelijkbare waarden zijn, dan is de VOUT:
VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)
Het ontwerp van niet-inverterende optelcircuits wordt benaderd door deze versterker in de eerste plaats zo te ontwerpen dat hij de noodzakelijke spanningsversterking heeft. Daarna worden de ingangsweerstanden zo groot mogelijk gekozen, passend bij het soort operationele versterker dat wordt gebruikt.
Niet-inverterende optelversterkeroverdrachtsfunctie
Het niet-inverterende optelversterkercircuit met drie ingangen wordt hieronder weergegeven. Als we drie ingangssignalen aan de versterker willen toevoegen, wordt hieronder de overdrachtsfunctie van een niet-inverterende optelversterker met drie ingangen besproken.
Door eerst de superpositiestelling te gebruiken, laten we eenvoudigweg ‘V1’ binnen dit circuit achter, en V2 en V3 worden nul door R2- en R3-weerstanden op GND aan te sluiten.
Voor een perfecte operationele versterker wordt de ingangsstroom van de niet-inverterende terminal als nul beschouwd. R1-, R2- en R3-weerstanden zullen dus een spanningsverzwakker maken via parallelle R2- en R3-weerstanden. Dus ‘Vp’ is;
Vp = V1 R2 || R3/R1+R2|| R3
Waar met R2 || R3 hebben we gemerkt dat de parallelle R2- en R3-waarden.
Met de V1-ingangsbron kan de uitvoer van een operationele versterker worden genoteerd via VOUT1 en kan deze worden geschreven als;
VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]
Door de Vp-waarde in de VOUT1-vergelijking te vervangen, kunnen we krijgen;
VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Tf2/Rf1]
Op dezelfde manier kunnen we VOUT2 & VOUT3 schrijven als de ingangssignalen alleen zijn; V2 en V3 dienovereenkomstig.
VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Tf2/Rf1]
VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Tf2/Rf1]
Door de bovenstaande VOUT1-, VOUT2- en VOUT3-vergelijkingen toe te voegen, wordt de overdrachtsfunctie van een niet-inverterende versterker inclusief drie ingangssignalen als;
VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .
Verschil tussen inverterende en niet-inverterende optelversterker
Het belangrijkste verschil tussen inverterende en niet-inverterende somversterkers wordt hieronder besproken.
| Omkerende optelversterker | Niet-inverterende optelversterker |
| Alle ingangssignalen in dit circuit worden gegeven aan de inverterende ingangsterminal van de op-amp, terwijl de niet-inverterende terminal geaard is. | Alle ingangssignalen in dit circuit worden gegeven aan de niet-inverterende ingangsterminal van de op-amp, terwijl de inverterende terminal geaard is. |
| Deze sommerende versterker werkt eenvoudigweg hetzelfde als de inverterende op-amp | Deze niet-inverterende optelversterker werkt op dezelfde manier als de niet-inverterende op-amp. |
| Het inverteren van de optelversterker keert de fase van het uitgangssignaal om. | Een niet-inverterende optelversterker handhaaft een fase die vergelijkbaar is met die van het ingangssignaal. |
| Deze versterkerconfiguratie geeft de negatieve som van de aangelegde ingangsspanningen. | Niet-inverterende optelversterkerconfiguratie geeft de positieve som van de aangelegde ingangsspanningen. |
| Het faseverschil in deze versterker is 180° tussen het ingangs- en uitgangssignaal. | Het faseverschil in deze versterker is 0° tussen het ingangs- en uitgangssignaal. |
| De terugkoppeling in deze versterker vindt plaats op de plaats waar het ingangssignaal wordt geleverd. | Het feedback- en ingangssignaal in deze versterker worden eenvoudig op verschillende aansluitingen aangesloten. |
| De ‘+’ terminal is verbonden met GND. | Bij deze versterker is de ‘-’ aansluiting verbonden met GND. |
| Bij deze versterker kan de feedback niet op GND worden aangesloten. | De terugkoppeling in deze versterker is met een weerstand verbonden met GND. |
| Deze versterker geeft een omgekeerde uitvoer met negatieve (-ve) polariteit. | De output geproduceerd door deze versterker is niet-geïnverteerd en uitgedrukt met +ve polariteit. |
| De versterkingspolariteit van deze versterker is (-) negatief. | De versterkingspolariteit van een niet-inverterende versterker is (+) positief. |
| De versterking van deze versterker is < of > of = tot eenheid (1). | De winst is altijd > 1. |
Voordelen
De voordelen van een niet-inverterende optelversterker omvatten het volgende.
- Deze optelversterkerspanningsversterking is positief.
- Het uitgangssignaal kan worden verkregen zonder fase-omkering.
- De ingangsimpedantiewaarde is hoog.
- De spanningsversterking is variabel.
- Met deze versterker kan een superieure impedantie-aanpassing worden bereikt.
De nadelen van een niet-inverterende sommerende versterker omvatten het volgende.
- Deze versterker heeft een belangrijk nadeel: de circuitversterking zal tweemaal bedragen voor het resterende aangesloten kanaal als een van de ingangen wordt losgekoppeld.
- Er wordt niet voorgesteld om af te stappen van het zweven van niet-inverterende pinnen terwijl alle ingangen worden losgekoppeld.
- Mogelijke interferentie tussen de invoer en andere invoer kan aanwezig zijn in wisselende mate van ernst.
- Het introduceren van een derde ingang kan resulteren in een daling van de versterking binnen de eerste twee kanalen, wat gevolgen kan hebben op basis van de specifieke toepassing.
- Als er een link is naar een bron met een variabele uitgangsimpedantiewaarde, heeft dit invloed op de versterking van de resterende twee kanalen, wat misschien niet populair is.
Toepassingen
De toepassingen van niet-inverterende sommerende versterkers omvatten het volgende.
- Niet-inverterende sommerende op-amp-circuits zijn overal toepasbaar waar een hoge ingangsimpedantie vereist is.
- Deze circuits kunnen worden gebruikt als spanningsvolger door eenvoudigweg de o/p aan de inverterende ingang te leveren, zoals een omvormer.
- Deze circuits helpen bij het isoleren van de specifieke gecascadeerde circuits.
- Deze versterker wordt gebruikt om een gesommeerde uitvoer te leveren voor de aangeboden ingangssignalen met dezelfde fase of polariteit.
Dit is dus een overzicht van niet-inverterende optelling versterkers, circuits, afleiding , verschillen, overdrachtsfunctie, voordelen, nadelen en hun toepassingen. Dit is een type sommerende versterker met meerdere ingangen naar de +ve niet-inverterende ingang. De optelversterker kan worden gebruikt als een niet-inverterende optelversterker door eenvoudigweg verschillende ingangssignalen via weerstanden aan te sluiten op de niet-inverterende ingang van de op-amp.
De uitgangsspanning van deze optelversterker is de hoeveelheid ingangsspanningen, beïnvloed door de waarden van de weerstand. Elk ingangssignaal van deze versterker kan eenvoudig worden aangesloten op een weerstand, terwijl de resterende aansluiting van elke weerstand kan worden aangesloten op de niet-inverterende aansluiting van de operationele versterker. Daarna wordt de sommeerjunctie via een feedbackweerstand met GND verbonden. Deze opstelling maakt het dus mogelijk dat de operationele versterker verschillende ingangsspanningen kan opnemen via de geschikte weging die wordt bepaald via de weerstandswaarden. Hier is een vraag voor jou: wat is een sommerende versterker?
