Elettricità ed elettronica
Calcolatore per amplificatore sommatore e differenziale
Calcola somme pesate o differenze di tensione, scegli coppie di resistori abbinate e verifica i limiti di uscita.
I tuoi dati
I tuoi risultati
- Tensione d’uscita ideale
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- Stima dell’uscita limitata
- —
- G1 · V1 → Vout
- —
- G2 · V2 → Vout
- —
- Guadagno di modo comune
- —
—Confrontare somme ponderate e uscite di amplificatori differenziali
Calcola una somma invertente ideale di più tensioni o un amplificatore differenziale a due ingressi. Includi una tensione di riferimento, esamina il guadagno di ciascun ingresso e applica facoltativamente limiti di uscita. La modalità differenziale mostra anche il guadagno di modo comune e se i rapporti nominali dei resistori coincidono. Il calcolo è un modello ideale statico; esclude la tolleranza dei resistori, la tensione di scostamento dell’amplificatore, la larghezza di banda finita, le restrizioni dell’intervallo di ingresso e l’escursione di uscita dipendente dal carico.
Passo dopo passo
- Scegli la modalità sommatore o differenziale. Inserisci le tensioni di ingresso e la tensione di riferimento in V. La modalità sommatore supporta da 2 a 4 ingressi, ciascuno con il proprio resistore; la modalità differenziale usa esattamente 2 ingressi e i quattro resistori mostrati nel suo schema.
- Inserisci i valori dei resistori in kΩ. In modalità sommatore, scegli la resistenza di retroazione Rf. In modalità differenziale, inserisci da R1 a R4, oppure scegli un guadagno obiettivo e la serie E12, E24 o E96 prima di applicare una coppia di resistori con rapporti nominali corrispondenti.
- Esamina l’uscita ideale e i guadagni individuali. Se i limiti di uscita sono abilitati, inserisci un limite inferiore minore del limite superiore e confronta l’uscita limitata con quella ideale. In modalità differenziale, esamina anche il guadagno di modo comune e il messaggio sulla corrispondenza dei rapporti.
Impostazioni e limiti
- Pesi della somma e riferimento
- Ogni ingresso del sommatore ha peso −Rf / Ri. L’uscita è Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)], quindi modificare il riferimento influisce sull’intera espressione. Resistori di ingresso uguali forniscono pesi uguali; valori diversi consentono di scalare gli ingressi in modo indipendente. Partecipa solo il numero selezionato di righe di ingresso.
- Rapporti differenziali e corrispondenza
- Quando R2/R1 = R4/R3, l’uscita ideale è Vref + (R2/R1) × (V2 − V1). Rapporti disuguali modificano il guadagno dell’ingresso positivo e lasciano un guadagno di modo comune diverso da zero. La corrispondenza dei rapporti nominali non quantifica la reale reiezione di modo comune in presenza di tolleranze dei resistori ed errori dell’amplificatore.
- Coppie di valori preferenziali e limiti di uscita
- La ricerca delle coppie esamina i valori preferenziali vicini alla scala di R1 inserita e imposta la stessa coppia nominale in entrambi i rami. Il suo guadagno arrotondato può non raggiungere l’obiettivo. I limiti di uscita sono valori forniti da te, non limiti derivati dalle tensioni di alimentazione; lo strumento limita l’uscita ideale senza modellare il recupero dopo un sovraccarico.
Esempio pratico
Per il sommatore, usa 2 ingressi: V1 = 1 V attraverso 10 kΩ e V2 = 2 V attraverso 20 kΩ, con Rf = 10 kΩ e Vref = 0 V. I pesi sono −1 e −0.5, ottenendo un’uscita ideale di −2 V. Abilita limiti di −1.5 V e 3.3 V per ottenere un’uscita limitata a −1.5 V.
| 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 |
Per la modalità differenziale, mantieni V1 = 1 V, V2 = 2 V e Vref = 0 V. Imposta R1 = R3 = 10 kΩ e R2 = R4 = 20 kΩ. L’uscita è 2 V e il guadagno di modo comune è 0. Modificare solo R4 a 22 kΩ fornisce un’uscita di 2.125 V e un guadagno di modo comune di 0.0625 V/V, mostrando come rapporti disuguali alterino il risultato.
Domande e risoluzione dei problemi
Perché l’uscita sommata è negativa?
Questo è un circuito sommatore invertente. Con riferimento nullo, gli ingressi positivi contribuiscono con termini ponderati negativi. Una realizzazione fisica ad alimentazione singola richiede un riferimento e un intervallo di uscita adeguati; usa limiti realistici quando verifichi se la somma ideale può essere raggiunta.
Perché ingressi differenziali uguali producono un’uscita diversa da zero?
Con rapporti corrispondenti, l’uscita è uguale al riferimento quando gli ingressi sono uguali. Rapporti disuguali aggiungono anche un contributo di modo comune. Controlla il riferimento e tutti e quattro i resistori prima di interpretare il risultato come un segnale differenziale.
Applicare una coppia di valori preferenziali conserva il mio riferimento e le mie tensioni?
Il pulsante sostituisce i valori dei quattro resistori della modalità differenziale con coppie nominali dai rapporti corrispondenti e ricalcola usando gli ingressi, il riferimento e i limiti di uscita attuali. Esamina nuovamente i guadagni e l’uscita risultanti; non seleziona un dispositivo né regola quelle altre impostazioni per te.