9. Sumowanie różnicowe

Sumowanie różnicowe

Rysunek 40 - Sumowanie różnicowe

Widzieliśmy, że wzmacniacz operacyjny może być skonfigurowany tak, aby produkować wyjście, które jest ważoną sumą wielu wejść. Jeśli suma zawiera zarówno znaki pozytywne, jak i negatywne, Dróżne podsumowanie wyników.
Konfiguracja op-amp na rysunku 40 wytwarza napięcie wyjściowe, vna zewnątrz, podane przez

(90)

 gdzie

(91)

Wybieramy rezystory, aby osiągnąć równowagę obciążenia, w następujący sposób:

(92)

Rezystancja wejściowa dla każdego wejścia odwracającego, vj, jest Rj.

Jeśli terminale odwracające i nieodwracające mają tylko jedno wejście, wynikiem jest a wzmacniacz różnicowy. Ilustruje to rysunek 41.

Wzmacniacz różnicowy

Rysunek 41 - Wzmacniacz różnicowy

Napięcie wyjściowe dla tej konfiguracji wynosi

(93)

Zauważ, że RA = Ra [patrz Równanie 91]. Aby osiągnąć równowagę stronniczości, wybieramy

(94)

Rezystancja wejściowa dla va terminal jest RA. Rezystancja wejściowa dla v1 terminal jest  , Gdzie Rin jest znalezione z równania (56)

(95)

Następnie Rin(W V1) jest w przybliżeniu R1+R2. Rna zewnątrz znajduje się w równaniu (52) i jest równy

(96)

Aby uzyskać różnicę wzmocnienia jednostki, gdzie wyjście jest podawane przez vna zewnątrz = v1 - va ustawiamy RA = RF = R1 = Rx. Jeśli używany jest wzmacniacz operacyjny 741, typową wartością dla tych czterech rezystorów jest 10 kΩ.

Opór wejściowy w vna zewnątrz jest wtedy 10 kΩ i do v1 rezystancja zacisku to 20 kΩ.

Przypuśćmy, że pożądane jest zróżnicowanie równego zysku, ale zyski nie muszą być jednością. Następnie ustawiamy R1 = RA i Rx = RF. Napięcie wyjściowe jest wtedy

(97)

Opór wejściowy w va terminal jest , i do nieodwracającego terminala, który jest w przybliżeniu RA + RF ponieważ Rin >> RF. Wartości rezystancji wejściowej i Rna zewnątrz są łatwe do określenia za pomocą równań (95) i (96).

Użyteczną modyfikacją konfiguracji wzmacniacza różnicowego na rysunku 41 jest przełącznik znaków jak pokazano na rysunku 42.

Przełącznik znaków

Rysunek 42 - Przełącznik znaków

Za pomocą przełącznika w pozycji pokazanej na rysunku 42 (a), vna zewnątrz = -vin, i dla przeciwnej pozycji przełącznika, vna zewnątrz = 2vin - vin = vin. Rezystancja wejściowa to 10 kΩ dla każdej pozycji, a odchylenie jest zrównoważone w każdej pozycji. Rysunek 42 (a) pokazuje jednobiegunowy przełącznik podwójnego rzutu. Przełączanie znaków można również wykonać za pomocą przełącznika pojedynczego rzutu, jak pokazano na rysunku 42 (b). Jednak dla tej implementacji, obciążenia i rezystancje wejściowe nie są równe w dwóch pozycjach przełącznika.

Przykład

Określ rezystancję wyjściową i rezystancję wejściową na każdym z wejść wielostopniowego wzmacniacza 741, który ma wyjście

Załóżmy, że wartość rezystancji na zaciskach + i - wynosi 10 kΩ.

Rozwiązanie: Korzystanie z większego X i (Y+ 1) daje mnożnik dla określenia RF.

, następnie

Obwód pokazano na rysunku 43.

Przykładowy układ 43