2. Суммирующие схемы

Инвертирующий сумматор

Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму двух напряжений и меняет знак на обратный.

Схема алгебраического сумматора на два входа:

Рис. 2.1

Если R_вх ОУ достаточно велико и ток смещения пренебрежительно мал по сравнению с током обратной связи (ОС), то по закону Кирхгофа :

I₁+ I₂= I_ос

Если коэффициент усиления без ОС также достаточно велик, так что U_д= 0, то

; ; ; R₁= R₂= R_ос= R,

тогда

, U₁+ U₂= - U_вых или U_вых= -( U₁+ U₂).

Для n- входов

U_вых = - ( U₁+ U₂+ ... + U_n) ,

где n- число входов.

Суммирующие схемы могут работать как при постоянных, так и при переменных напряжениях.

Суммирующая схема с масштабными коэффициентами.

Если отдельным входным напряжениям надо принять различные веса, то используется схема суммирования с масштабными коэффициентами.

Если ток смещения усилителя пренебрежительно мал, то согласно закону Кирхгофа

I₁+ I₂+ I₃= I_ос

Рис. 2.2

Если коэффициент усиления без ОС достаточно велик, так как U_д= 0, получим

; ; и ,

откуда

Решая это уравнение относительно U_вых получим

.

Для n-входов

Если в последней схеме положить

R₁=R₂=R₃= ... =R_nи R_ос = ,

где n-число входов схемы, получим

.

Такая схема окажется схемой усреднения.

Схема сложения-вычитания.

Схема на два входа:

Рис. 2.3

Эта схема представляет собой обобщение схемы усилителя с дифференциальным входом. Общее выражение для выходного напряжения схемы сложения вычитания очень громоздкое, рассмотрим условия необходимые для правильной работы этой схемы.

Эти условия сводятся к тому, чтобы сумма коэффициентов усиления инвертирующей части схемы была равна сумме коэффициентов усиления ее неинвертирующей части. То есть инвертирующий и неинвертирующий коэффициенты усиления должны быть сбалансированы.

Символически это можно oбозначить следующим образом:

где m - число инвертирующих входов, n - число неинвертирующих входов.

Отсюда имеем:

Неинвертирующий сумматор.

Схема на два входа:

Рис. 2.4

В данной схеме U_вых= U₁+ U₂, если

; ; и R_ос' = R₁' = R₂',

Можно также осуществить суммирование с весами, при этом обязательно соблюдение условия

,

где n - число входов.

Выводы

Таким образом :

1. Инвертирующий сумматор суммирует входные напряжения и инвертиpyeт результат.

2. Инвертирующая схема суммирует с масштабными коэффициентами - это вариант инвертирующего сумматора, в котором каждому входу придается собственный вес .

3. Схема усреднения - это еще один вариант инвертирующего сумматора. Выходное напряжение этой схемы paвнo среднемy арифметическому напряжений на ее выходах.

4. Схема cложения - вычетания может одновременно складывать и вычитать, то есть производить алгебраическое суммирование сигналов, но сумма ее инвертирующих коэффициентов усиления должна быть равна сумме неинвертирующих коэффициентов.

5. Неинвертирующий сумматор - это вариант схемы сложения-вычитания, в котором использованы только неинвертирующие входы.

6. Суммирующие схемы можно использовать при решении алгебраических уравнений и для построения пропорциональных регуляторов.