Listrik dan elektronika

Kalkulator penjumlah dan penguat diferensial op-amp

Hitung jumlah berbobot atau selisih tegangan, pilih pasangan resistor cocok dan periksa batas keluaran.

Nilai masukan

Mode perhitungan

Tegangan referensi · Vref · V

Tegangan masukan · V1 · V

Tegangan masukan · V2 · V

Tegangan masukan · V3 · V

Tegangan masukan · V4 · V

Jumlah masukan

Resistansi · R1 · kΩ

Resistansi · R2 · kΩ

Resistansi · R3 · kΩ

Resistansi · R4 · kΩ

Resistor umpan balik · Rf · kΩ

Terapkan batas keluaran

Minimum · Vout · V

Maksimum · Vout · V

Gunakan tegangan keluaran yang dapat dipakai dari lembar data, bukan rel catu. Keluaran terbatas adalah perkiraan.

Model DC ideal. Periksa rentang masukan mode bersama, lebar pita, beban dan toleransi pada lembar data.

Hasil Anda

Tegangan keluaran ideal: —

Perkiraan keluaran terbatas: —

G1 · V1 → Vout: —

G2 · V2 → Vout: —

Penguatan mode bersama: —

Rumus—

Bandingkan jumlah berbobot dan keluaran penguat selisih

Hitung penjumlahan membalik ideal dari beberapa tegangan atau penguat selisih dengan dua masukan. Sertakan tegangan referensi, periksa penguatan setiap masukan, dan terapkan batas keluaran jika diinginkan. Mode selisih juga menunjukkan penguatan mode bersama dan apakah rasio resistor nominal cocok. Perhitungan ini merupakan model ideal statis; toleransi resistor, offset penguat, lebar pita berhingga, pembatasan rentang masukan, dan ayunan keluaran yang bergantung pada beban tidak disertakan.

Langkah demi langkah

Pilih mode penjumlahan atau selisih. Masukkan tegangan masukan dan tegangan referensi dalam V. Mode penjumlahan mendukung 2 hingga 4 masukan, masing-masing dengan resistor sendiri; mode selisih menggunakan tepat 2 masukan dan empat resistor yang ditunjukkan pada diagramnya.
Masukkan nilai resistor dalam kΩ. Dalam mode penjumlahan, pilih resistansi umpan balik Rf. Dalam mode selisih, masukkan R1 hingga R4, atau pilih target penguatan dan seri E12, E24, atau E96 sebelum menerapkan pasangan resistor nominal yang cocok.
Tinjau keluaran ideal dan penguatan masing-masing masukan. Jika batas keluaran diaktifkan, masukkan batas bawah yang lebih rendah daripada batas atas dan bandingkan keluaran terbatas dengan keluaran ideal. Dalam mode selisih, periksa juga penguatan mode bersama dan pesan kecocokan rasio.

Pengaturan dan batas

Bobot penjumlahan dan referensi: Setiap masukan penjumlahan memiliki bobot −Rf / Ri. Keluarannya adalah Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)], sehingga perubahan referensi memengaruhi seluruh ekspresi. Resistor masukan yang sama memberikan bobot yang sama; nilai berbeda memungkinkan penskalaan masukan secara terpisah. Hanya jumlah baris masukan yang dipilih yang ikut dihitung.
Rasio selisih dan pencocokan: Ketika R2/R1 = R4/R3, keluaran ideal adalah Vref + (R2/R1) × (V2 − V1). Rasio yang tidak sama mengubah penguatan masukan positif dan menyisakan penguatan mode bersama yang tidak nol. Kecocokan rasio nominal tidak mengukur penolakan mode bersama sebenarnya ketika toleransi resistor dan kesalahan penguat ada.
Pasangan nilai pilihan dan batas keluaran: Pencarian pasangan memeriksa nilai pilihan di sekitar skala R1 yang dimasukkan dan menetapkan pasangan nominal yang sama pada kedua cabang. Penguatan yang dibulatkan dapat meleset dari target. Batas keluaran adalah nilai yang Anda berikan, bukan batas yang diturunkan dari rel catu; alat membatasi keluaran ideal tanpa memodelkan pemulihan setelah beban berlebih.

Contoh pengerjaan

Untuk penjumlahan, gunakan 2 masukan: V1 = 1 V melalui 10 kΩ dan V2 = 2 V melalui 20 kΩ, dengan Rf = 10 kΩ dan Vref = 0 V. Bobotnya −1 dan −0.5, menghasilkan keluaran ideal −2 V. Aktifkan batas −1.5 V dan 3.3 V untuk memperoleh keluaran terbatas −1.5 V.

Hasil yang diharapkan
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

Untuk mode selisih, pertahankan V1 = 1 V, V2 = 2 V, dan Vref = 0 V. Tetapkan R1 = R3 = 10 kΩ dan R2 = R4 = 20 kΩ. Keluaran adalah 2 V dan penguatan mode bersama 0. Mengubah hanya R4 menjadi 22 kΩ menghasilkan keluaran 2.125 V dan penguatan mode bersama 0.0625 V/V, memperlihatkan bagaimana rasio yang tidak sama mengubah hasil.

Pertanyaan dan pemecahan masalah

Mengapa keluaran penjumlahan negatif?

Ini adalah rangkaian penjumlah membalik. Dengan referensi nol, masukan positif menyumbangkan suku berbobot negatif. Implementasi fisik dengan catu tunggal membutuhkan referensi dan rentang keluaran yang sesuai; gunakan batas realistis saat memeriksa apakah jumlah ideal dapat dicapai.

Mengapa masukan selisih yang sama menghasilkan keluaran tidak nol?

Dengan rasio yang cocok, keluaran sama dengan referensi ketika kedua masukan sama. Rasio yang tidak sama juga menambahkan kontribusi mode bersama. Periksa referensi dan keempat resistor sebelum menafsirkan hasil sebagai sinyal diferensial.

Apakah menerapkan pasangan nilai pilihan mempertahankan referensi dan tegangan saya?

Tombol mengganti keempat nilai resistor mode selisih dengan pasangan nominal yang cocok dan menghitung ulang menggunakan masukan, referensi, dan batas keluaran saat ini. Periksa kembali penguatan dan keluaran yang dihasilkan; tombol itu tidak memilih perangkat atau mengubah pengaturan lain tersebut untuk Anda.