Sähkö ja elektroniikka

Summa- ja erotusvahvistimen laskuri

Laske painotettuja summia tai jännite-eroja, valitse sovitetut vastusparit ja tarkista lähtörajat.

Syötetyt arvot

Laskentatapa

Vertailujännite · Vref · V

Tulojännite · V1 · V

Tulojännite · V2 · V

Tulojännite · V3 · V

Tulojännite · V4 · V

Tulojen määrä

Resistanssi · R1 · kΩ

Resistanssi · R2 · kΩ

Resistanssi · R3 · kΩ

Resistanssi · R4 · kΩ

Takaisinkytkentävastus · Rf · kΩ

Käytä lähtörajoja

Vähimmäisarvo · Vout · V

Enimmäisarvo · Vout · V

Käytä datalehden käyttökelpoisia lähtöjännitteitä, älä syöttöjännitteitä. Rajattu lähtö on arvio.

Ideaalinen DC-malli. Tarkista tulon yhteismuotoinen alue, kaistanleveys, kuorma ja vastustoleranssit datalehdestä.

Tulokset

Ideaalinen lähtöjännite: —

Rajattu lähtöarvio: —

G1 · V1 → Vout: —

G2 · V2 → Vout: —

Yhteismuotoinen vahvistus: —

Kaava—

Vertaile painotettuja summia ja erotusvahvistimen lähtöjä

Laske usean jännitteen ideaalinen invertoiva summa tai kahden tulon erotusvahvistimen lähtö. Lisää vertailujännite, tarkastele kunkin tulon vahvistusta ja käytä halutessasi lähtörajoja. Erotustila näyttää myös yhteismuotovahvistuksen ja sen, täsmäävätkö nimelliset vastussuhteet. Laskenta on staattinen ideaalinen malli; se ei huomioi vastustoleransseja, vahvistimen offsetia, äärellistä kaistanleveyttä, tuloalueen rajoituksia eikä kuormasta riippuvaa lähdön jännitealuetta.

Vaihe vaiheelta

Valitse summaus- tai erotustila. Anna tulojännitteet ja vertailujännite yksikössä V. Summaustila tukee 2–4 tuloa, joista kullakin on oma vastus; erotustila käyttää täsmälleen 2 tuloa ja kaaviossa näkyviä neljää vastusta.
Anna vastusarvot yksikössä kΩ. Valitse summaustilassa takaisinkytkentävastus Rf. Anna erotustilassa R1–R4 tai valitse tavoitevahvistus ja E12-, E24- tai E96-sarja ennen nimellisarvoiltaan sovitetun vastusparin käyttämistä.
Tarkastele ideaalista lähtöä ja yksittäisiä vahvistuksia. Jos lähtörajat ovat käytössä, anna alaraja, joka on ylärajaa pienempi, ja vertaa rajoitettua lähtöä ideaaliseen lähtöön. Tarkastele erotustilassa myös yhteismuotovahvistusta ja vastussuhteiden täsmäämisestä kertovaa viestiä.

Asetukset ja rajoitukset

Summauksen painokertoimet ja vertailujännite: Kunkin summaustulon painokerroin on −Rf / Ri. Lähtö on Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)], joten vertailujännitteen muuttaminen vaikuttaa koko lausekkeeseen. Samat tulovastukset antavat samat painokertoimet; eri arvoilla voit skaalata tuloja toisistaan riippumatta. Vain valittu määrä tulorivejä osallistuu laskentaan.
Erotuksen vastussuhteet ja sovitus: Kun R2/R1 = R4/R3, ideaalinen lähtö on Vref + (R2/R1) × (V2 − V1). Eri suhteet muuttavat positiivisen tulon vahvistusta ja jättävät yhteismuotovahvistuksen nollasta poikkeavaksi. Nimellisten suhteiden sovitus ei määritä todellista yhteismuotovaimennusta, kun mukana on vastustoleransseja ja vahvistimen virheitä.
Suositusarvoparit ja lähtörajat: Parihaku tarkastelee suositusarvoja annetun R1:n suuruusluokan ympäriltä ja asettaa saman nimellisen parin kumpaankin haaraan. Sen pyöristetty vahvistus voi poiketa tavoitteesta. Lähtörajat ovat itse antamiasi arvoja, eivät käyttöjänniterajoista johdettuja; työkalu rajoittaa ideaalista lähtöä mallintamatta ylikuormituksesta palautumista.

Esimerkkitehtävä

Käytä summaukseen 2 tuloa: V1 = 1 V vastuksen 10 kΩ kautta ja V2 = 2 V vastuksen 20 kΩ kautta, kun Rf = 10 kΩ ja Vref = 0 V. Painokertoimet ovat −1 ja −0.5, jolloin ideaalinen lähtö on −2 V. Ota käyttöön rajat −1.5 V ja 3.3 V, jolloin rajoitettu lähtö on −1.5 V.

Odotettu tulos
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

Säilytä erotustilassa V1 = 1 V, V2 = 2 V ja Vref = 0 V. Aseta R1 = R3 = 10 kΩ ja R2 = R4 = 20 kΩ. Lähtö on 2 V ja yhteismuotovahvistus 0. Pelkän R4:n muuttaminen arvoon 22 kΩ antaa lähdöksi 2.125 V ja yhteismuotovahvistukseksi 0.0625 V/V, mikä havainnollistaa eri suhteiden vaikutusta tulokseen.

Kysymykset ja ongelmanratkaisu

Miksi summattu lähtö on negatiivinen?

Tämä on invertoiva summauspiiri. Vertailujännitteen ollessa nolla positiiviset tulot tuottavat negatiivisia painotettuja termejä. Fyysinen yhden käyttöjännitteen toteutus tarvitsee sopivan vertailujännitteen ja lähtöalueen; käytä realistisia rajoja tarkistaessasi, voidaanko ideaalinen summa saavuttaa.

Miksi samat erotustulot tuottavat nollasta poikkeavan lähdön?

Sovitetuilla suhteilla lähtö on sama kuin vertailujännite, kun tulot ovat samat. Eri suhteet lisäävät myös yhteismuotoisen osuuden. Tarkista vertailujännite ja kaikki neljä vastusta ennen kuin tulkitset tulosta erotussignaaliksi.

Säilyvätkö vertailujännitteeni ja jännitteeni suositusarvoparia käytettäessä?

Painike korvaa erotustilan neljä vastusarvoa nimellisarvoiltaan sovitetuilla pareilla ja laskee uudelleen nykyisillä tuloilla, vertailujännitteellä ja lähtörajoilla. Tarkastele vahvistuksia ja lähtöä uudelleen; se ei valitse komponenttia eikä muuta näitä muita asetuksia puolestasi.