연산 증폭기의 주요 응용 분야 중 하나는 가산 증폭기 또는 가산기. 연산 증폭기의 입력 임피던스가 크면 위의 입력 신호가 반전 증폭기에 제공되어 주어진 신호를 출력에 추가하는 합산 증폭기라고 합니다. 이것은 서로 다른 전압 입력 신호가 추가되는 연산 증폭기 회로입니다. 반전 증폭기 단일 출력 전압으로 변환됩니다. 따라서 이 회로는 출력의 부호에 따라 두 가지 유형으로 분류됩니다. 반전 합산 증폭기 및 비반전 합산 증폭기. 이 문서에서는 다음 사항에 대한 간략한 정보를 제공합니다. 반전 합산 증폭기 , 작업 및 응용 프로그램.
반전 합산 증폭기란 무엇입니까?
반전 합산 증폭기는 입력 신호가 합산되어 출력에서 반전되는 주요 연산 증폭기 구성 중 하나입니다. 이 증폭기는 입력 신호와 비교하여 출력 신호의 위상 또는 극성을 반전시킵니다. 이 증폭기 구성에서 연산 증폭기의 반전 입력은 입력 전압을 얻고 비반전 입력은 GND에 연결됩니다. 따라서 이 증폭기의 이득은 피드백 저항 및 입력 저항 값을 선택하여 제어할 수 있습니다.
합산 증폭기에서 연산 증폭기의 역할:
합산 증폭기 회로에서 연산 증폭기 또는 연산 증폭기 핵심적인 역할을 합니다. 연산 증폭기를 이해하면 합산 증폭기 동작이 결정됩니다. 연산 증폭기는 차동 입력 및 단일 종단 출력을 포함하는 고이득 전압 증폭기입니다. 연산 증폭기의 출력 전압은 두 입력 전압 내의 변화에 비례합니다.
합산 증폭기의 연산 증폭기는 두 가지 모드로 사용됩니다. 전압 팔로어 및 인버터 모드.
- 전압 팔로워 모드에서 연산 증폭기 출력 전압은 입력 전압을 재현하여 연산 증폭기를 주로 신호 버퍼링에 이상적으로 만듭니다.
- 인버터 모드에서는 연산 증폭기 출력 전압을 증폭하여 입력 전압으로 반전시킬 수 있습니다.
합산 증폭기의 기능은 연산 증폭기 구성에 따라 크게 달라집니다. 따라서 합산 증폭기의 연산 증폭기 작동은 합산 증폭기에 제공되는 입력 전압의 정밀하고 증폭된 잠재적으로 반전된 계산을 제공합니다.
반전 합산 증폭기 작동
이 반전 합산 증폭기는 i/p 신호에 대한 증폭기의 o/p 신호의 극성(또는) 위상을 반전시켜 작동합니다. 따라서 이 증폭기의 입력 신호는 반전 입력에 제공되고 비반전 입력은 접지 단자에 제공됩니다. 생성될 수 있는 증폭된 출력 신호는 항상 입력과 위상이 180° 다릅니다. 이 증폭기의 양극 입력은 음극 출력을 생성하며 그 반대도 마찬가지입니다. 이 증폭기의 이득은 피드백 저항 및 입력 저항 값을 선택하여 제어할 수 있습니다. 안 반전 합산 증폭기 출력 전압은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Vout = -(Rf/R1)*Vin + -(Rf/R2)*Vin2+…+-(Rf/Rn)*Vinputn
그만큼 반전 합산 증폭기의 이득 이득(Av) = Vout/Vin = -Rf/Rin
“납산 배터리 충전 회로 ”
여기서 중요한 점은 연산 증폭기 합산 증폭기가 비반전 구성을 통해 설계될 수도 있다는 점입니다. 그러나 반전 및 비반전 합산 증폭기의 주요 차이점은 입력입니다. 임피던스 . 반전 합산 증폭기는 피드백 네트워크로 인해 비반전 합산 증폭기에 비해 입력 임피던스가 낮습니다. 따라서 이 증폭기의 입력 신호는 연산 증폭기에 연결된 저항을 기반으로 증폭될 수 있으며, 증폭된 입력 신호의 합은 반전되어 연산 증폭기에서 볼 수 있습니다.
반전 합산 증폭기 회로
반전 합산 증폭기는 반전 증폭기 설계의 확장 버전으로, 비반전 단자가 GND에 연결되어 있는 동안 연산 증폭기의 반전 단자에 여러 입력이 제공된다는 의미입니다. 반전 합산 증폭기 회로는 다음과 같습니다. 이 회로에는 증폭기의 반전 입력 단자에 연결된 여러 입력 전압이 있으며 출력은 반전된 모든 적용된 입력 전압의 양이 됩니다.
위 회로에서 Non-Inverting 단자가 GND에 연결되면 Inverting 단자는 가상 GND가 됩니다. 따라서 반전 입력 노드는 주로 i/p 전류를 합산하는 데 이상적인 노드가 됩니다.
반전 합산 증폭기 방정식
연산 증폭기를 사용한 반전 합산 증폭기는 다음과 같습니다. 이 회로에서는 추가된 모든 입력 신호를 반전 입력 단자에 제공할 수 있습니다. 따라서 입력이 2개인 회로는
위 회로에서 비반전 단자 또는 B 지점은 접지되어 있습니다. 가상 GND 개념으로 인해 노드 A도 가상 GND 전위에 있을 수 있습니다.
VA = VB = 0 —— (나)
이 회로의 입력 측에서;
I1 = V1-VA/R1 = V1/R1 —— (ii)
I2 = V2-VA/R2 = V2/R2 —— (iii)
노드 A에 적용하고 입력 연산 증폭기의 전류는 0입니다.
나는 = I1 + I2—— (iv)
증폭기의 출력으로부터,
I = VA-Vo/Rf = -Vo/Rf————– (v)
iv에서 ii, iii 방정식을 대체합니다.
-Vo/Rf = V1/R1 + V2/R2.
Vo = -Rf(V1/R1 + V2/R2).
Vo = – ((Rf /R1) V1 + (Rf /R2) V2).
세 개의 R1, R2 및 Rf 저항이 동일하면 R1= R2 = Rf이므로 위 방정식은 다음과 같습니다.
Vo = - (V1 + V2)………(Vi)
R1, R2 & Rf를 적절하게 선택하면 다음과 같은 입력 신호에 가중치를 추가할 수 있습니다. Vi 방정식으로 표시되는 aV1 + bV2. 실제로 이러한 방식으로 'n'개의 입력 전압이 추가됩니다.
따라서 출력전압의 크기는 입력전압의 크기이므로 이 회로는 가산기 또는 합산회로로 알려져 있다. 출력에서는 합이 음수로 표시되므로 반전 합산 증폭기라고 합니다.
반전 합산 증폭기 전달 함수를 도출하는 방법
이 증폭기는 입력 신호를 추가하고 출력을 반전시킵니다. 이 증폭기의 입력 신호에는 이득이 추가됩니다. 다음 회로는 두 개의 입력을 포함하는 반전 합산 증폭기를 보여줍니다. 이 증폭기의 전달 함수는 아래와 같습니다.
Vout = -[V1(Rf/R1)+V2(Rf/R2)]
사용하여 중첩 정리 , 다음 그림과 같이 V2 입력을 0으로 만드는 것부터 시작하겠습니다. 여기서 중요한 점은 비반전 입력이 GND에 연결되어 있기 때문에 연산 증폭기의 반전 입력의 전압 레벨이 0V라는 것을 이해하는 것입니다.
이 연산 증폭기는 반전 입력을 비반전 입력과 유사한 범위로 만드는 전압에서 o/p 레벨을 설정합니다. 이는 이 연산 증폭기의 차동 이득이 100,000과 같이 매우 높기 때문입니다. o/p가 수 볼트(5V)인 경우 연산 증폭기 입력의 차동 전압은 다음과 같아야 합니다.
Vd = 5V/100,000 = 50uV.
반전 및 비반전 입력은 연산 증폭기의 입력 사이에 몇 마이크로볼트의 유사한 전위로 간주됩니다. 반전 입력 내의 가상 GND는 'Rf' 피드백 저항기의 전압 강하를 결정하는 데 도움이 됩니다. 반전 입력이 0V이므로 Rf 이상의 전압 강하는 Vout과 유사합니다. 따라서 Rf 전체의 전류, If는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
만약 = Vout/Rf
R1 저항 전체에 흐르는 전류는 전류 'I1'이며 다음 방정식과 같이 작성할 수 있습니다.
I1=V1/R1
연산 증폭기가 이상적입니다.
연산 증폭기는 이상적인 것으로 간주될 수 있으므로 입력 바이어스 전류 'Ib'는 0에 매우 가깝습니다. 또한 저항 'R2'는 한쪽 다리가 GND에 연결되고 다른 쪽 다리는 가상 GND 노드에 연결됩니다. 저항기 'R2' 전체의 전류 흐름은 0에 매우 가깝습니다. 여기서 Kirchoff 전류 법칙은 노드 내의 모든 전류의 합이 0이라고 말하므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
+ I1 + I2 + Ib = 0인 경우
If'와 I1을 교체한 후,
Vout/Rf = -V1/R1 또는 -V1(Rf/R1)
위의 방정식은 반전 구성의 연산 증폭기 전달 함수와 유사해 보입니다. i/p에 V1을 포함하는 증폭기는 'R2' 전체에 흐르는 전류가 0이므로 일반 인버터입니다.
다음 중첩 정리 조건에서 'V2'를 저장하고 'V1'을 0으로 만듭니다. 다음은 'V1'과 유사한 아이디어로, 입력 증폭기 내에 'V2'만 있을 때마다 o/p 전압 Vout2는 다음과 같습니다.
Vout2 = -V2(Rf/R1)
전달 기능:
두 개의 o/p 전압을 추가함으로써 반전 합산 증폭기의 T.F
Vout = Vout1 + Vout2
Vout = - [V1(Rf/R1) + V2(Rf/R2)]
'n' 입력 신호를 갖는 이 증폭기의 전달 함수는 다음과 같습니다.
Vout = – [V1(Rf/R1) + V2(Rf/R2) +…+ Vn(Rf/Rn)]
예1:
반전 합산 증폭기용 저항 값 Rf = 100KOhms, R1=10KOhms & R2=10KOhms라고 가정해 보겠습니다. 이 증폭기의 입력 오디오 신호는 ' Vinput1 = 1V 및 Vinput2 = 2V이므로 이 증폭기의 Vout을 계산하십시오.
우리는 Rf = 100KOhms, R1=10KOhms 및 R2=10KOhms를 알고 있습니다.
Vinput1 = 1V & Vinput2 = 2V
합산 증폭기 방정식에 이 값을 대입하면 다음을 얻을 수 있습니다.
Vout = – (Rf/R1) * Vinput1 – (Rf/R2) * Vinput2
= - (100/10) * 1 - (100/10) * 2
= – (10) * 1 – (10) * 2 = – 10 * – 20 = -30V.
출력 전압은 -30Volts이며, 이는 저항 값 조정 후 입력 신호를 증폭하고 합산한 것입니다. 다양한 요인에 따라 증폭기의 출력이 변경됩니다. 대역폭 곱, 전압 공급 및 로딩 효과를 얻습니다. 그러나 위의 합산 증폭기 예는 이 증폭기를 구동하는 구성 요소의 기본 산술 및 상호 작용에 대한 통찰력을 제공합니다. 합산 및 증폭 신호 프로세스는 다양한 신호를 함께 포함하도록 확장될 수 있습니다.
예2:
세 개의 오디오 신호가 이 증폭기를 구동한다면 다음 합산 증폭기 회로의 출력 전압은 얼마입니까?
위 회로의 모든 채널에 대해 폐쇄 루프 전압 이득은 다음과 같이 측정될 수 있습니다.
ACL1 = – (Rf / R1) => – (100킬로옴 / 20킬로옴) => – 5킬로옴.
ACL2 = – (Rf / R2) => – (100킬로옴 / 10킬로옴) => ACL2 = – 10킬로옴.
ACL3 = – (Rf / R3) => – (100킬로옴 / 50킬로옴) => ACL3 = – 2킬로옴.
이 합산 증폭기의 o/p 전압은 다음과 같이 주어질 수 있습니다.
VOUT => (ACL1 V1 + ACL2 V1 + ACL3 V1)
= – [(5 * 100mVolts) + (10 * 200mVolts) + (2 * 300mVolts)]
= – (0.5볼트 + 2볼트 + 0.6볼트) => – 3.1볼트.
장점 단점
그만큼 합산 증폭기 반전의 장점 다음을 포함합니다.
- 이 앰프의 합산점은 사실상 접지 전위에 있으므로 모든 다른 채널의 설정과 신호는 서로 영향을 미치지 않습니다. 이와 같이 신호 레벨 등을 제외한 모든 채널이 혼합되거나 합산됩니다.
- 이 증폭기를 사용하면 오디오 전문가가 여러 채널의 신호를 병합하여 유일한 트랙으로 재생할 수 있습니다. 각 단일 오디오 입력은 출력을 방해하지 않고 별도로 구성됩니다.
이러한 종류의 증폭기는 노드의 가상 GND로 인해 개별 입력과 출력 사이에 절연을 제공합니다.
그만큼 합산 증폭기 반전의 단점 다음을 포함합니다.
- 반전 합산 증폭기의 가장 큰 단점은 반전 합산 증폭기에 비해 이득이 상당히 낮다는 것입니다. 비반전형 .
- 이 증폭기는 잡음에 민감하므로 S/N 비율을 저하시키고 출력 신호의 정밀도를 감소시킵니다.
- 이 증폭기의 계산은 입력 수가 증가하면 복잡해집니다.
- 어떤 경우에는 이 증폭기의 합을 반전시키는 것이 바람직하지 않을 수도 있습니다.
응용
그만큼 반전 합산 증폭기 애플리케이션 다음을 포함합니다.
- 합산 증폭기를 반전시키는 것은 입력 신호와 함께 증폭기의 o/p 신호의 극성(또는) 위상을 반전시키는 데 도움이 됩니다.
- 이는 입력 신호가 출력에서 합산되고 반전되는 매우 특수한 앰프 구성입니다.
- 이 유형의 합산 증폭기는 신호를 추가하는 데 사용됩니다.
- 이 증폭기는 오디오 믹서에서 동일한 이득을 갖는 다양한 신호를 추가하는 데 사용됩니다.
- 이 합산 증폭기는 AC 신호 전압을 통해 DC 오프셋 전압을 인가하는데 활용됩니다.
- 또한 두 전압의 변화에 해당하는 o/p 전압을 간단히 제공함으로써 감산기로도 작동할 수 있습니다.
따라서 이것은 반전 증폭기, 회로, 작동, 파생, 장점, 단점 및 응용에 대한 개요입니다. 이 증폭기의 주요 기능은 o/p 신호의 위상을 반전시키는 것입니다. 이것들 증폭기 낮은 출력 임피던스, 높은 입력 임피던스 및 각 입력 신호의 게인을 처리하기 위해 쉽게 조정할 수 있는 매우 유연한 회로 값을 갖습니다.
합산의 연산 증폭기 증폭기 회로가 결정합니다. 그 행동. 이 증폭기의 연산 증폭기는 전압 팔로워 또는 인버터 모드에서 작동합니다. 이 증폭기의 방정식은 입력 전압 및 회로 내의 저항기에 상대적인 o/p 전압을 나타냅니다. 이 합산 증폭기는 다음과 같은 다양한 실제 응용 분야에 사용됩니다. 다양한 입력 신호가 단일 출력으로 병합되는 오디오 믹서. 비반전 합산 증폭기란 무엇입니까?
