Ang isa sa mga pangunahing aplikasyon ng op-amp ay ang summing amplifier o dagdag. Kapag malaki ang input impedance ng op-amp, higit sa isang input signal ay ibinibigay sa inverting amplifier upang idagdag ang ibinigay na signal sa output, na kilala bilang summing amplifier. Isa itong op-amp circuit kung saan idinaragdag ang iba't ibang signal ng input ng boltahe sa inverting amplifier sa isang solong output boltahe. Kaya, ang circuit na ito ay inuri sa dalawang uri batay sa tanda ng output; inverting summing amplifier at non-inverting summing amplifier. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng maikling impormasyon sa isang inverting summing amplifier , paggana nito, at mga aplikasyon nito.
Ano ang Inverting Summing Amplifier?
Ang inverting summing amplifier ay isa sa mga pangunahing op-amp configuration kung saan ang mga input signal ay summed at inverted sa output. Binabaligtad ng amplifier na ito ang phase o polarity ng output signal kumpara sa input signal. Sa pagsasaayos ng amplifier na ito, nakukuha ng inverting input ng op-amp ang input voltage at ang non-inverting input ay konektado sa GND. Kaya, ang pakinabang ng amplifier na ito ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagpili ng feedback resistor at input resistor values.
Tungkulin ng Op-Amp sa Summing Amplifier:
Sa summing amplifier circuit, ang op-amp o amplifier ng pagpapatakbo gumaganap ng mahalagang papel. Matutukoy ng pag-unawa sa op-amp ang gawi ng summing amplifier. Ang op-amp ay isang high-gain na boltahe na amplifier na may kasamang differential input at single-ended na output. Ang output boltahe sa op-amp ay proporsyonal sa pagkakaiba-iba sa loob ng dalawang input voltages.
Ang operational amplifier sa isang summing amplifier ay ginagamit sa dalawang magkaibang mode; boltahe tagasunod at inverter mode.
- Sa mode na tagasunod ng boltahe, ang boltahe ng output ng op-amp ay nagre-reproduce ng boltahe ng input upang gawing perpekto ang operational amplifier para sa signal buffering.
- Sa Inverter mode, ang op-amp output boltahe ay maaaring palakihin at baligtarin sa input boltahe.
Ang paggana ng summing amplifier ay lubos na nakadepende sa configuration ng Op Amp. Kaya ang pagpapatakbo ng operational amplifier sa summing amplifier ay nagbibigay ng tumpak, amplified at potensyal na baligtad na pagkalkula ng mga input voltage na ibinigay sa summing amplifier.
Gumagana ang Inverting Summing Amplifier
Gumagana ang inverting summing amplifier na ito sa pamamagitan ng pag-invert ng polarity (o) phase ng o/p signal ng amplifier para sa i/p signal. Kaya, ang input signal ng amplifier na ito ay ibinibigay sa inverting input at ang non-inverting input ay ibinibigay sa ground terminal. Ang amplified output signal na maaaring mabuo ay palaging 180° out of phase sa input. Ang isang positibong input ng amplifier na ito ay nagbubunga ng isang negatibong output at vice versa. Maaaring kontrolin ang gain ng amplifier na ito sa pamamagitan ng pagpili ng feedback resistor at input resistor value. An inverting summing amplifier output Ang boltahe ay maaaring ipahayag bilang:
Vout = -(Rf/R1)*Vin + -(Rf/R2)*Vin2+…+-(Rf/Rn)*Vinputn
Ang makakuha ng inverting summing amplifier ay Gain (Av) = Vout/Vin = -Rf/Rin
Dito mahalagang tandaan na, ang op-amp summing amplifier ay maaari ding idisenyo sa pamamagitan ng Non-Inverting configuration. Ngunit ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng Inverting at Non-Inverting summing amplifier ay ang input impedance . Ang isang Inverting Summing Amplifier ay may mas kaunting input impedance kumpara sa isang Non-Inverting Summing Amplifier dahil sa feedback network. Kaya ang mga input signal ng amplifier na ito ay maaaring palakihin batay sa mga resistors na konektado sa op-amp at ang kabuuan ng amplified input signal ay maaaring baligtarin at makita sa op-amp.
Inverting Summing Amplifier Circuit
Ang inverting summing amplifier ay isang malawak na bersyon ng inverting amplifier na disenyo na nangangahulugang maraming input ang ibinibigay sa inverting terminal ng op-amp habang ang non-inverting terminal ay konektado sa GND. Ang inverting summing amplifier circuit ay ipinapakita sa ibaba. Ang circuit na ito ay may ilang input voltage na konektado sa inverting input terminal ng amplifier at ang output ay ang halaga ng lahat ng inilapat na input voltages ngunit baligtad.
Sa circuit sa itaas, kapag ang Non-Inverting terminal ay konektado sa GND, ang Inverting terminal ay nasa virtual GND. Kaya, ang inverting input node ay magiging isang mainam na node pangunahin para sa pagbubuod ng i/p currents.
Inverting Summing Amplifier Equation
Ang inverting summing amplifier gamit ang op-amp ay ipinapakita sa ibaba. Sa circuit na ito, ang lahat ng idinagdag na input signal ay maaaring ibigay sa inverting input terminal. Kaya, ang circuit na may dalawang input
Sa circuit sa itaas, ang non-inverting terminal o point B ay pinagbabatayan, dahil sa virtual na konsepto ng GND, ang node-A ay maaari ding nasa virtual na potensyal na GND.
VA = VB = 0 —— (I)
Mula sa input side ng circuit na ito;
I1 = V1-VA/R1 = V1/R1 —— (ii)
I2 = V2-VA/R2 = V2/ R2 —— (iii)
Ang paglalapat sa node-A at kasalukuyang sa input op-amp ay zero.
I = I1 + I2—— (iv)
Mula sa output ng amplifier,
I = VA-Vo/Rf = -Vo/Rf————– (v)
Palitan ang ii, iii equation sa iv.
-Vo/Rf = V1/R1 + V2/R2.
Vo = -Rf (V1/R1 + V2/R2).
Vo = – ((Rf /R1) V1 + (Rf /R2) V2).
Kung ang tatlong R1, R2 & Rf resistances ay pantay, R1= R2 = Rf, kaya ang equation sa itaas ay magiging bilang;
Vo = – (V1 + V2)………(Vi)
Sa pamamagitan ng tamang pagpili sa R1, R2 & Rf, makakakuha tayo ng timbang na pagdaragdag ng mga input signal tulad ng; aV1 + bV2 na ipinahiwatig ng Vi equation. Sa totoo lang sa ganoong paraan, idinagdag ang mga boltahe ng input ng 'n'.
Samakatuwid, ang magnitude ng output boltahe ay ang halaga ng mga boltahe ng input at sa gayon ang circuit na ito ay kilala bilang isang adder o summer circuit. Sa output, dahil sa negatibong indikasyon ng kabuuan ito ay kilala bilang inverting summing amplifier.
Paano Kunin ang Inverting Summing Amplifier Transfer Function
Ang amplifier na ito ay nagdaragdag ng mga input signal at binabaligtad ang output. Ang mga input signal sa amplifier na ito ay idinagdag kasama ng kanilang nakuha. Ipinapakita ng sumusunod na circuit ang inverting summing amplifier kasama ang dalawang input. Ang transfer function ng amplifier na ito ay ipinapakita sa ibaba.
Vout = -[V1(Rf/R1)+V2(Rf/R2)]
Gamit ang superposition theorem , magsimula tayo sa paggawa ng V2 input na zero tulad ng ipinapakita sa sumusunod na figure. Narito ang pangunahing punto ay upang maunawaan na ang antas ng boltahe sa inverting input ng op-amp ay zero volts dahil ang non-inverting input ay konektado sa GND.
Itatakda ng operational amplifier na ito ang o/p level sa isang boltahe na magdadala sa inverting input nito sa isang katulad na range sa noninverting input. Kaya ito ay dahil sa napakataas na differential gain ng op-amp na ito tulad ng 100,000. Kung ang o/p ay ilang volts (5V), ang differential voltage sa input ng operational amplifier ay dapat
Vd = 5V/100,000 = 50uV.
Ang inverting at non-inverting input ay isinasaalang-alang sa isang katulad na potensyal na may kaunting microvolts sa pagitan ng mga input ng op-amp. Ang virtual GND sa loob ng inverting input ay tumutulong sa pagtukoy ng boltahe drop sa 'Rf' feedback resistor. Dahil ang inverting input ay nasa 0V, ang pagbaba ng boltahe sa itaas ng Rf ay katulad ng Vout. Kaya, ang kasalukuyang sa buong Rf, Kung maaaring isulat bilang;
Kung = Vout/Rf
Ang daloy ng kasalukuyang sa buong R1 risistor ay kasalukuyang 'I1' at maaaring isulat tulad ng sumusunod na equation.
I1=V1/R1
Tamang-tama ang Operational Amplifier
Ang operational amplifier ay maaaring ituring na perpekto, kaya ang input bias kasalukuyang 'Ib' ay napakalapit sa zero. Bilang karagdagan, ang risistor 'R2' ay konektado sa isang solong binti sa GND samantalang ang kabilang binti ay konektado sa isang virtual na GND node. Ang daloy ng kasalukuyang sa buong risistor 'R2' ay napakalapit sa zero. Dito sinasabi ng kasalukuyang batas ng Kirchoff na ang kabuuan ng lahat ng mga alon sa loob ng isang node ay zero, kaya maaari nating isulat iyon,
Kung + I1 + I2 + Ib = 0
Pagkatapos palitan ang 'If' at I1,
Vout/Rf = -V1/R1 o -V1 (Rf/R1)
Ang equation sa itaas ay mukhang katulad ng op amp transfer function sa isang inverting configuration. Ang amplifier kasama ang V1 sa i/p nito ay isang regular na inverter dahil ang daloy ng kasalukuyang sa buong 'R2' ay zero.
Sa mga sumusunod na kondisyon ng superposition theorem, iniimbak namin ang 'V2' at ginagawa ang 'V1'zero. Ang mga sumusunod na katulad na ideya tulad ng para sa 'V1', ang o/p boltahe na Vout2 tuwing mayroon lamang 'V2' sa loob ng input amplifier ay;
Vout2 = -V2 (Rf/R1)
Paglipat ng Function:
Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng dalawang o/p na boltahe, ang T.F ng inverting summing amplifier
Vout = Vout1 + Vout2
Vout = – [V1 (Rf/R1) + V2 (Rf/R2)]
Ang transfer function ng amplifier na ito na may 'n' input signal ay
Vout = – [V1 (Rf/R1) + V2 (Rf/R2) +…+ Vn (Rf/Rn)]
Halimbawa1:
Ipagpalagay natin ang mga halaga ng resistors para sa inverting summing amplifier Rf = 100KOhms, R1=10KOhms & R2=10KOhms. Ang input audio signal ng amplifier na ito ay 'Vinput1 = 1V at Vinput2 = 2V, kaya kalkulahin ang Vout para sa amplifier na ito.
Alam natin na Rf = 100KOhms, R1=10KOhms & R2=10KOhms.
Vinput1 = 1V at Vinput2 = 2V
Kung papalitan natin ang mga halagang ito sa summing amplifier equation, makukuha natin;
Vout = – (Rf/R1) * Vinput1 – (Rf/R2) * Vinput2
= – (100/10) * 1 – (100/10) * 2
= – (10) * 1 – (10) * 2 = – 10 * – 20 = -30V.
Ang output boltahe ay -30Volts, na isang amplified at summate ng mga input signal pagkatapos ng pagsasaayos ng mga halaga ng resistensya. Ang iba't ibang mga kadahilanan ay nagbabago sa output ng isang amplifier tulad ng; makakuha ng produkto ng bandwidth, supply ng boltahe at mga epekto sa paglo-load. Gayunpaman, ang halimbawa sa itaas ng isang summing amplifier ay nagbibigay ng insight sa pangunahing arithmetic at interaksyon ng mga bahagi na nagtutulak sa amplifier na ito. Ang proseso ng summing at amplifying signal ay maaaring palakihin upang maisama ang iba't ibang signal nang magkakasama.
Halimbawa2:
Ano ang magiging output boltahe para sa sumusunod na summing amplifier circuit kung tatlong audio signal ang nagtutulak sa amplifier na ito?
Para sa bawat channel sa itaas na circuit, ang closed-loop boltahe nadagdag ay maaaring masukat bilang;
ACL1 = – (Rf / R1) => – (100 Kilo Ohms / 20 Kilo Ohms) => – 5 Kilo Ohms.
ACL2 = – (Rf / R2) => – (100 Kilo Ohms / 10 Kilo Ohms) => ACL2 = – 10 Kilo Ohms.
ACL3 = – (Rf / R3) => – (100 Kilo Ohms / 50 Kilo Ohms) => ACL3 = – 2 Kilo Ohms.
Ang boltahe ng o/p para sa summing amplifier na ito ay maaaring ibigay bilang;
VOUT => (ACL1 V1 + ACL2 V1 + ACL3 V1)
= – [(5 * 100 mVolts) + (10 * 200 mVolts) + (2 * 300 mVolts)]
= – (0.5 Volts + 2 Volts + 0.6 Volts) => – 3.1 Volts.
Mga Kalamangan at Kahinaan
Ang mga pakinabang ng pag-invert ng summing amplifier isama ang mga sumusunod.
- Ang summing point sa amplifier na ito ay nasa earth potential at sa gayon ang mga setting pati na rin ang mga signal mula sa bawat iba't ibang channel ay hindi nakakaimpluwensya sa isa't isa. Tulad nito, ang bawat channel ay halo-halong o summed bukod sa antas ng signal, atbp.
- Ang amplifier na ito ay nagbibigay-daan sa mga eksperto sa audio na pagsamahin ang mga signal mula sa iba't ibang channel at i-reproduce ang mga ito sa isang track lamang. Ang bawat solong audio input ay naka-configure nang hiwalay nang hindi nakakagambala sa output.
Ang ganitong uri ng amplifier ay nagbibigay ng paghihiwalay sa pagitan ng mga indibidwal na input at output dahil sa virtual na GND nito sa node.
Ang disadvantages ng inverting isang summing amplifier isama ang mga sumusunod.
- Ang pangunahing kawalan ng isang inverting summing amplifier ay mayroon itong medyo mas mababang pakinabang kumpara sa non-inverting type .
- Ang amplifier na ito ay sensitibo sa ingay kaya pinababa nito ang ratio ng S/N at binabawasan ang katumpakan ng signal ng output.
- Nagiging kumplikado ang pagkalkula ng amplifier na ito kapag tumaas ang bilang ng mga input.
- Ang pagbabaligtad ng kabuuan sa amplifier na ito ay maaaring hindi kanais-nais sa ilang mga kaso.
Mga aplikasyon
Ang inverting summing amplifier applications isama ang mga sumusunod.
- Ang pag-invert ng summing amplifier ay nakakatulong sa pag-invert ng polarity (o) phase ng o/p signal ng amplifier na may input signal.
- Ito ay isang napaka-espesyal na pagsasaayos ng amplifier saanman ang mga input signal ay summed at baligtad sa output.
- Ang ganitong uri ng summing amplifier ay ginagamit para sa pagdaragdag ng mga signal.
- Ginagamit ang amplifier na ito para sa pagdaragdag ng iba't ibang signal na may katumbas na mga dagdag sa audio mixer.
- Ang summing amplifier na ito ay ginagamit upang maglapat ng DC offset voltage sa pamamagitan ng AC signal voltage.
- Maaari rin itong gumana bilang subtractor sa pamamagitan lamang ng pagbibigay ng o/p boltahe na katumbas ng pagkakaiba-iba ng dalawang boltahe.
Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng isang inverting amplifier, mga circuit, gumagana, derivation, mga pakinabang, disadvantages, at mga application. Ang pangunahing pag-andar ng amplifier na ito ay upang baligtarin ang bahagi ng signal ng o/p. Ang mga ito mga amplifier may mababang output impedance, mataas na input impedance, at napaka-flexible na mga halaga ng circuit na madaling iakma para mahawakan ang bawat input signal na nakuha.
Ang operational amplifier sa summing Tinutukoy ng amplifier circuit ang ugali nito. Ang op-amp sa amplifier na ito ay gumagana sa voltage follower o inverter mode. Ang equation ng amplifier na ito ay nagpapahiwatig lamang ng boltahe ng o/p na nauugnay sa mga boltahe ng input pati na rin ang mga resistor sa loob ng circuit. Ang mga summing amplifier na ito ay ginagamit sa iba't ibang praktikal na aplikasyon tulad ng; mga audio mixer, saanman ang iba't ibang input signal ay pinagsama sa isang output. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang non-inverting summing amplifier?
