Elektrotechnik und Elektronik
Rechner für Summier- und Differenzverstärker
Berechne gewichtete Summen oder Spannungsdifferenzen, wähle passende Widerstandspaare und prüfe Ausgangsgrenzen.
Deine Eingaben
Deine Ergebnisse
- Ideale Ausgangsspannung
- —
- Geschätzter begrenzter Ausgang
- —
- G1 · V1 → Vout
- —
- G2 · V2 → Vout
- —
- Gleichtaktverstärkung
- —
—Gewichtete Summen und Ausgänge von Differenzverstärkern vergleichen
Berechnen Sie eine ideale invertierende Summe mehrerer Spannungen oder einen Differenzverstärker mit zwei Eingängen. Beziehen Sie eine Referenzspannung ein, betrachten Sie die Verstärkung jedes Eingangs und legen Sie bei Bedarf Ausgangsgrenzen fest. Der Differenzmodus zeigt außerdem die Gleichtaktverstärkung und ob die nominalen Widerstandsverhältnisse übereinstimmen. Die Berechnung ist ein statisches ideales Modell; Widerstandstoleranzen, Verstärkeroffset, endliche Bandbreite, Einschränkungen des Eingangsbereichs und lastabhängige Ausgangsaussteuerung werden nicht berücksichtigt.
Schritt für Schritt
- Wählen Sie Summier- oder Differenzmodus. Geben Sie Eingangsspannungen und Referenzspannung in V ein. Der Summiermodus unterstützt 2 bis 4 Eingänge mit jeweils eigenem Widerstand; der Differenzmodus verwendet genau 2 Eingänge und die vier im Schaltbild gezeigten Widerstände.
- Geben Sie die Widerstandswerte in kΩ ein. Wählen Sie im Summiermodus den Rückkopplungswiderstand Rf. Geben Sie im Differenzmodus R1 bis R4 ein oder wählen Sie eine Zielverstärkung und die Reihe E12, E24 oder E96, bevor Sie ein nominal abgeglichenes Widerstandspaar anwenden.
- Prüfen Sie den idealen Ausgang und die einzelnen Verstärkungen. Wenn Ausgangsgrenzen aktiviert sind, geben Sie eine untere Grenze unterhalb der oberen Grenze ein und vergleichen Sie den begrenzten mit dem idealen Ausgang. Prüfen Sie im Differenzmodus auch die Gleichtaktverstärkung und die Meldung zum Verhältnisabgleich.
Einstellungen und Grenzen
- Summiergewichte und Referenz
- Jeder Summiereingang hat das Gewicht −Rf / Ri. Der Ausgang beträgt Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)], sodass eine Änderung der Referenz den gesamten Ausdruck beeinflusst. Gleiche Eingangswiderstände ergeben gleiche Gewichte; unterschiedliche Werte erlauben eine unabhängige Skalierung der Eingänge. Nur die gewählte Anzahl an Eingangszeilen wird berücksichtigt.
- Differenzverhältnisse und Abgleich
- Wenn R2/R1 = R4/R3 gilt, beträgt der ideale Ausgang Vref + (R2/R1) × (V2 − V1). Ungleiche Verhältnisse verändern die Verstärkung des positiven Eingangs und hinterlassen eine von null verschiedene Gleichtaktverstärkung. Ein Abgleich der nominalen Verhältnisse beziffert die tatsächliche Gleichtaktunterdrückung bei vorhandenen Widerstandstoleranzen und Verstärkerfehlern nicht.
- Paare aus Normreihen und Ausgangsgrenzen
- Die Paarsuche untersucht Normwerte im Bereich des eingegebenen R1 und setzt dasselbe nominale Paar in beiden Zweigen ein. Die daraus gerundete Verstärkung kann den Zielwert verfehlen. Ausgangsgrenzen sind von Ihnen vorgegebene Werte und werden nicht aus den Versorgungsschienen abgeleitet; das Werkzeug begrenzt den idealen Ausgang, ohne die Erholung nach Übersteuerung zu modellieren.
Durchgerechnetes Beispiel
Verwenden Sie zum Summieren 2 Eingänge: V1 = 1 V über 10 kΩ und V2 = 2 V über 20 kΩ, mit Rf = 10 kΩ und Vref = 0 V. Die Gewichte betragen −1 und −0.5 und ergeben einen idealen Ausgang von −2 V. Aktivieren Sie Grenzen von −1.5 V und 3.3 V, um einen begrenzten Ausgang von −1.5 V zu erhalten.
| Σ / Δ | G1 | G2 | Vout,ideal | Vout | GCM |
|---|---|---|---|---|---|
| Σ | −1 | −0.5 | −2 V | −1.5 V | — |
| Δ | −2 | 2 | 2 V | 2 V | 0 V/V |
| Δ; R4 = 22 kΩ | −2 | 2.0625 | 2.125 V | 2.125 V | 0.0625 V/V |
Behalten Sie im Differenzmodus V1 = 1 V, V2 = 2 V und Vref = 0 V bei. Setzen Sie R1 = R3 = 10 kΩ und R2 = R4 = 20 kΩ. Der Ausgang beträgt 2 V und die Gleichtaktverstärkung 0. Eine Änderung nur von R4 auf 22 kΩ ergibt einen Ausgang von 2.125 V und eine Gleichtaktverstärkung von 0.0625 V/V; dies veranschaulicht, wie ungleiche Verhältnisse das Ergebnis verändern.
Fragen und Fehlerbehebung
Warum ist der summierte Ausgang negativ?
Dies ist eine invertierende Summierschaltung. Bei einer Referenz von null tragen positive Eingänge negative gewichtete Terme bei. Eine reale Umsetzung mit einfacher Versorgung benötigt eine geeignete Referenz und einen passenden Ausgangsbereich; verwenden Sie realistische Grenzen, wenn Sie prüfen, ob die ideale Summe erreichbar ist.
Warum ergeben gleiche Differenzeingänge einen von null verschiedenen Ausgang?
Bei abgeglichenen Verhältnissen entspricht der Ausgang der Referenz, wenn die Eingänge gleich sind. Ungleiche Verhältnisse fügen zusätzlich einen Gleichtaktanteil hinzu. Prüfen Sie die Referenz und alle vier Widerstände, bevor Sie das Ergebnis als Differenzsignal interpretieren.
Bleiben meine Referenz und Spannungen beim Anwenden eines Paars aus der Normreihe erhalten?
Die Schaltfläche ersetzt die vier Widerstandswerte des Differenzmodus durch nominal abgeglichene Paare und berechnet mit den aktuellen Eingängen, der Referenz und den Ausgangsgrenzen neu. Prüfen Sie die resultierenden Verstärkungen und den Ausgang erneut; sie wählt keinen Baustein aus und passt diese anderen Einstellungen nicht für Sie an.