- Zahtevane komponente:
- Op-amp (operacijski ojačevalnik)
- Pretvorba konfiguracije operacijskega ojačevalnika
- Inverting Adder Circuit / Summing Ojačevalnik deluje:
- Invertiranje analize vezja op-amp adderja:
Operacijski ojačevalniki (Opamp) imajo toliko zanimivih aplikacij in že smo ustvarili veliko vezij z uporabo op-ojačevalnikov. Danes bomo preučevali še eno aplikacijo Opampa, to je dodajanje dveh ali več vhodnih napetosti, vezje pa se imenuje Summing amplifier ali Opamp Adder. Tu bomo uporabili LM358 Opamp za prikaz seštevalnega vezja.
Zahtevane komponente:
- LM358 Dvojno delujoči ojačevalniki
- Upor 1KΩ -4Št
- Napajanje (za opamp + Vcc & -Vcc) 9 Vdc
- Dva vira vhodne napetosti (njihova vsota mora biti <napajalna napetost)
- Digitalni večmetrski DMM za testiranje
Preden se spustimo v podrobnosti, se bomo najprej seznanili z operacijskimi ojačevalniki in LM385.
Op-amp (operacijski ojačevalnik)
LM358 je dvojni operacijski ojačevalnik z nizkim šumom, ki ima v sebi dva neodvisna primerjalnika napetosti. To je splošni opcijski ojačevalnik, ki ga je mogoče konfigurirati v številnih načinih, kot so primerjalnik, poletje, integrator, ojačevalnik, diferenciator, invertirni način, neinvertirni način itd.
Če želite izvedeti več o LM358, pojdite skozi različna vezja LM358 kot ojačevalnik in primerjalnik.
Pretvorba konfiguracije operacijskega ojačevalnika
Tu gradimo Adder vezje z uporabo Inverting ojačevalnika. Da bi razumeli seštevalno vezje Inverting Opamp, moramo najprej pogledati, kako deluje invertirajoči opamp v konfiguraciji z zaprto zanko. Vezje z zaprto zanko invertirajočega opampa je zelo koristno in ima dve najpomembnejši značilnosti, zaradi česar je opamp mogoče uporabiti v različnih aplikacijah, in sicer so:
V konfiguraciji z zaprto zanko,
- Noben tok ne teče v vhodne terminale
- Diferencialna vhodna napetost je nič kot V1 = V2 = 0 (Virtual Earth), ALI opamp poskuša obdržati oba vhoda na isti ravni ali isti vrednosti, tudi če je eden od terminalov brez ozemljitve.
Spodaj je obrnjeno vezje OpAmp v zaprti zanki, ki ima negativne povratne informacije od izhoda do vhoda. In zaradi te negativne povratne informacije napetost na invertirajočem vhodu postane enaka napetosti na neinvertirajočem vhodu, s čimer se ustvari navidezno ozemljitev.
Iz formul Inverting Op-amp Gain vemo, Dobiček (Av) = Vout / Vin = (Rf / Rin)
Inverting Adder Circuit / Summing Ojačevalnik deluje:
Invertirno seštevalno vezje je podobno zgornjemu invertirnemu ojačevalniku, v katerem so vhodne napetosti podane na invertirni terminal in neinvertirni terminal je ozemljen, razlika v Inverting seštevalnem vezju pa je, da ima na svojem invertirnem terminalu več vhodov. Spodaj je vezje Inverting Adder Circuit z dvema vhodoma na obrnjenem vhodu.
V tokokrogu je neinvertirni terminal ozemljen in, kot je razvidno iz konfiguracije z zaprto zanko, bo napetost na točki B enaka napetosti na točki A, 0V. Zato bosta tok I1 in I2 stekla v upor Rf (višji potencial) in ne v obratni terminal (spodnji potencial) op-amp. Pridobljena izhodna napetost bo vsota vhodov in bo negativne narave, saj se vhod nanaša na neinvertirajoči terminal.
Tu je praktična izvedba vezja seštevalnika Opamp z uporabo LM358. Za dve vhodni napetosti smo uporabili dve ločeni bateriji (≈4 Vdc in ≈2,6 Vdc) in v Multimeterju na spodnji sliki lahko vidite vsoto dveh vhodnih napetosti (6,89 v).
Invertiranje analize vezja op-amp adderja:
Enačba ojačenja za obrnjeni ojačevalnik je, Vout = (Rf / R) Vin
Uporaba KCL na vezje, I1 + I2 = Če je (V1-0 / R1) + (V2-0 / R2) = (0-Vo / Rf) (V1 / R1) + (V2 / R2) = - Vo / Rf Vo = - Rf * { (V1 / R1) + (V2 / R2)} ……… Enačba-1 Vo = - {(RfV1 / R1) + (RfV2 / R2)},
Če je n vhodov, potem
Vo = - Rf * {(V1 / R1) + (V2 / R2) + ……….. + (V2 / Rn)}
Upoštevajmo R1 = R2 = Rf = R
Vo = - (V1 + V2); kadar je R1 = R2 = Rf = R Vo = - (V1 + V2 …… + Vn); (za n število vhodov)
To se imenuje invertirni seštevalnik dobička enotnosti
In če je R1 = R2 = R ≠ Rf, potem
Vo = - (Rf / R) (V1 + V2); Vo = - (Rf / R) (V1 + V2 …… + Vn); (za n število vhodov)
Torej je v sesalniku op-amp izhodna napetost sorazmerna z vsoto vhodnih napetosti.
Tako se lahko obrnjeni Op-amp v konfiguraciji z zaprto zanko z več vhodi uporabi kot Adder ali Summing ojačevalno vezje. Podobno lahko zgradimo seštevek Op-amp z neinvertirajočimi ojačevalniki.