加法放大器

在本教程中，我们将学习求和放大器，其配置，求和放大器的类型(反相和非反相)和求和放大器的一些应用。

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，累加放大器是一种基于运算放大器的电路，将多个不同电压的输入信号相加。

关于运算放大器的基础知识，请阅读运算放大器的基本知识．

简介

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。这种需求的一个最好的例子是音乐录制和广播应用程序。在典型的音乐重新编码设置中，它有多个麦克风的多个输入，但输出是立体声的(左和右)。

这就是求和放大器派上用场的地方，因为它将几个输入组合成一个共同的信号，没有噪声或干扰。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叠加。

反相放大器求和

最常用的求和放大器是扩展版的反相放大器即运放的反相输入端有多个输入，而非反相输入端接地。由于这种配置，电压加法器电路的输出失相180^o对于输入。

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

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接地，因此运放的反相输入端虚地。因此，反向的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，而不是使用单个输入电阻。这样的电路将每个输入信号放大。每个输入的增益由反馈电阻R的比值给出_f到各支路的输入电阻。

反相加和放大器输出电压计算

让R₁为输入阻抗和V₁为第一通道的输入电压。同样,R₂- - - - - - V₂为第二个通道，R_3.- - - - - - V_3.第三通道，一直到R_n- - - - - - V_nn^th通道。

已经说过，一个求和放大器基本上是一个在反相输入端有一个以上电压的反相放大器。每个通道的输出电压可以单独计算，最终输出电压将是所有单独输出的总和。

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，并对每个通道使用基本的反相放大器输出电压公式。

如果除第一通道外的所有通道都接地，则第一通道的输出为:

V_着干活= - (R_f/ R₁V)₁

在那里,- (R_f/ R₁）第一个通道(A_V1）.

同理，如果除第二个通道外，其他通道都接地，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(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）.

输出信号是单个输出的代数和换句话说就是所有输入乘以各自增益的总和。

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

在一个累加放大器中，如果输入电阻不相等，该电路被称为缩放累加放大器。但是如果所有的输入电阻被选择为相等的大小，那么总和放大器被称为具有一个等权重配置，其中每个输入通道的增益是相同的。

有时，有必要只增加输入电压而不放大它们。在这种情况下，输入电阻的值R₁, R₂, R_3.等电阻必须选择与反馈电阻R相等的电阻_f．因此，放大器的增益将是统一的。因此，输出电压将是输入电压的一个加法。

理论上，我们可以在求和放大器的输入端应用任意多的输入信号。然而，必须注意的是，所有的输入电流都是加起来的，然后通过电阻R反馈回来_f，所以我们应该了解电阻的额定功率。

非反相放大器求和

非反相求和放大器也可以使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，通过分压偏置反馈的一部分输出反馈到反相输入端。

非反相求和放大器的电路如下图所示。为了方便起见，下面的电路只有三个输入，但可以增加更多的输入。

首先，即使这也是一个求和放大器，计算也不像反相求和放大器那样直接，因为在非反相求和放大器中没有虚拟地求和节点的优势。

非反相加和放大器输出电压计算

为了了解非逆变加法器的工作原理，我们将电路分为两部分:

• 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，那么这个被应用在运放的非反相端。由上面的电路，我们可以计算出V_在作为输入和R_f和R_我反馈分频电阻如下:

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_3.三个主要的输入源和R₁, R₂和R_3.它们的输入电阻是V_三机一体, V_IN2和V_IN3为对应通道接地时对应通道的输入。所以,

V_在= V_三机一体+ V_IN2+ V_IN3

因为这里没有虚拟场地的概念，所以所有的渠道都会对其他渠道产生影响。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.均接地时，其对应的电阻不可忽略，形成分压器网络。所以,

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

同样，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)))}

如果考虑特殊的等权条件，即所有电阻的值都相同，则输出电压为:

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

通过设计具有所需电压增益的非反相放大器，探讨了非反相求和电路的设计。然后选择尽可能大的输入电阻，以适应所用运放的类型。

电压加法器的例子

如下电路所示，三个音频信号驱动一个求和放大器。输出电压是多少?

各通道闭环电压增益的计算公式为:

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) =>

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

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 + 2v + 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合并时，如在音频混音应用中，求和放大器是一种有用的电路。来自不同乐器的声音可以转换成特定的电压水平，使用传感器，并连接到一个求和放大器的输入。

这些不同的信号源将通过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。如下图所示为作为音频混频器的求和放大器的示例电路图。

该加和放大器可作为多个声道的多声道混频器。不会发生干扰(从一个通道反馈到另一个通道的输入)，因为每个信号都是通过一个电阻施加的，其另一端连接到接地端子。

数字模拟转换器(DAC)

数字模拟转换器(DAC)将应用于其输入的二进制数据转换为等效的模拟电压值。实时工业控制应用经常使用微型计算机。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。

最简单的数字模拟转换电路使用求和放大器和加权电阻网络。使用求和放大器的典型4位DAC电路如下图所示。

上面所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，用0v表示逻辑0。

如果每个支路的输入电阻的选择使每个输入电阻的值是前一个输入支路输入电阻值的两倍，那么输入端的数字逻辑电压将产生一个输入电压加权和的输出。

这种数字到模拟转换电路的精度受所使用的电阻器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频。一个2输入的求和放大器可以作为一个电平移位器，其中一个输入是交流信号，第二个输入是直流信号。

交流信号会被输入的直流信号抵消。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

一个完整的初学者教程的总和放大器或其他被称为加法器电路。学习了求和放大器的基本知识，逆变和非逆变求和放大器，输出电压的计算，一个示例电路和一些重要的应用。