Elektrotechniek en elektronica
Rekenhulp voor som- en verschilversterkers
Bereken gewogen sommen of spanningsverschillen, kies passende weerstandsparen en controleer uitgangsgrenzen.
Je invoer
Je resultaten
- Ideale uitgangsspanning
- —
- Geschatte begrensde uitgang
- —
- G1 · V1 → Vout
- —
- G2 · V2 → Vout
- —
- Gemeenschappelijke versterking
- —
—Vergelijk gewogen sommen en uitgangen van verschilversterkers
Bereken een ideale inverterende som van meerdere spanningen of een verschilversterker met twee ingangen. Neem een referentiespanning op, bekijk de versterking van elke ingang en stel desgewenst uitgangsgrenzen in. De verschilmodus toont ook de versterking van de gemeenschappelijke ingangsspanning en of de nominale weerstandsverhoudingen overeenkomen. De berekening is een statisch ideaal model; weerstandstolerantie, versterkeroffset, eindige bandbreedte, beperkingen van het ingangsbereik en belastingsafhankelijk uitgangsspanningsbereik worden niet meegenomen.
Stap voor stap
- Kies som- of verschilmodus. Voer de ingangsspanningen en referentiespanning in V in. De sommodus ondersteunt 2 tot 4 ingangen, elk met een eigen weerstand; de verschilmodus gebruikt precies 2 ingangen en de vier weerstanden in het schema.
- Voer de weerstandswaarden in kΩ in. Kies in de sommodus de terugkoppelweerstand Rf. Voer in de verschilmodus R1 tot en met R4 in, of kies een doelversterking en de reeks E12, E24 of E96 voordat u een nominaal afgestemd weerstandspaar toepast.
- Bekijk de ideale uitgang en de afzonderlijke versterkingen. Als uitgangsgrenzen zijn ingeschakeld, voert u een ondergrens in die lager is dan de bovengrens en vergelijkt u de begrensde uitgang met de ideale uitgang. Controleer in de verschilmodus ook de versterking van de gemeenschappelijke ingangsspanning en de melding over overeenkomende verhoudingen.
Instellingen en beperkingen
- Somgewichten en referentie
- Elke somingang heeft gewicht −Rf / Ri. De uitgang is Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)], dus het wijzigen van de referentie beïnvloedt de hele uitdrukking. Gelijke ingangsweerstanden geven gelijke gewichten; met verschillende waarden kunt u de ingangen onafhankelijk schalen. Alleen het geselecteerde aantal ingangsrijen wordt gebruikt.
- Verschilverhoudingen en afstemming
- Als R2/R1 = R4/R3, is de ideale uitgang Vref + (R2/R1) × (V2 − V1). Ongelijke verhoudingen veranderen de versterking van de positieve ingang en laten een versterking van de gemeenschappelijke ingangsspanning over die niet nul is. Nominale afstemming van de verhoudingen kwantificeert de werkelijke onderdrukking van de gemeenschappelijke ingangsspanning niet wanneer weerstandstoleranties en versterkerfouten aanwezig zijn.
- Paren uit voorkeursreeksen en uitgangsgrenzen
- De paarzoekfunctie onderzoekt voorkeurswaarden rond de ingevoerde schaal van R1 en stelt in beide takken hetzelfde nominale paar in. De afgeronde versterking kan afwijken van het doel. Uitgangsgrenzen zijn waarden die u opgeeft, geen grenzen die uit de voedingsrails worden afgeleid; het hulpmiddel begrenst de ideale uitgang zonder herstel na overbelasting te modelleren.
Uitgewerkt voorbeeld
Gebruik voor sommeren 2 ingangen: V1 = 1 V via 10 kΩ en V2 = 2 V via 20 kΩ, met Rf = 10 kΩ en Vref = 0 V. De gewichten zijn −1 en −0.5, wat een ideale uitgang van −2 V geeft. Schakel grenzen van −1.5 V en 3.3 V in om een begrensde uitgang van −1.5 V te krijgen.
| 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 |
Behoud in de verschilmodus V1 = 1 V, V2 = 2 V en Vref = 0 V. Stel R1 = R3 = 10 kΩ en R2 = R4 = 20 kΩ in. De uitgang is 2 V en de versterking van de gemeenschappelijke ingangsspanning is 0. Als u alleen R4 naar 22 kΩ wijzigt, wordt de uitgang 2.125 V en de versterking van de gemeenschappelijke ingangsspanning 0.0625 V/V; dit laat zien hoe ongelijke verhoudingen het resultaat veranderen.
Vragen en probleemoplossing
Waarom is de gesommeerde uitgang negatief?
Dit is een inverterende somschakeling. Bij een nulreferentie dragen positieve ingangen negatieve gewogen termen bij. Een fysieke uitvoering met één voedingsspanning heeft een geschikte referentie en een passend uitgangsbereik nodig; gebruik realistische grenzen om te controleren of de ideale som haalbaar is.
Waarom geven gelijke ingangen in de verschilmodus een uitgang die niet nul is?
Met overeenkomende verhoudingen is de uitgang gelijk aan de referentie wanneer de ingangen gelijk zijn. Ongelijke verhoudingen voegen ook een bijdrage van de gemeenschappelijke ingangsspanning toe. Controleer de referentie en alle vier weerstanden voordat u het resultaat als een differentieel signaal interpreteert.
Blijven mijn referentie en spanningen behouden als ik een paar uit een voorkeursreeks toepas?
De knop vervangt de vier weerstandswaarden in de verschilmodus door nominaal afgestemde paren en rekent opnieuw met de huidige ingangen, referentie en uitgangsgrenzen. Bekijk de resulterende versterkingen en uitgang opnieuw; de knop kiest geen component en past die andere instellingen niet voor u aan.