Elektryka i elektronika
Kalkulator wzmacniacza sumującego i różnicowego
Obliczaj sumy ważone lub różnice napięć, dobieraj pary rezystorów i sprawdzaj limity wyjścia.
Twoje dane
Twoje wyniki
- Idealne napięcie wyjściowe
- —
- Szacowane ograniczone wyjście
- —
- G1 · V1 → Vout
- —
- G2 · V2 → Vout
- —
- Wzmocnienie sygnału wspólnego
- —
—Porównaj sumy ważone i wyjścia wzmacniaczy różnicowych
Oblicz idealną odwróconą sumę kilku napięć lub wyjście wzmacniacza różnicowego o dwóch wejściach. Uwzględnij napięcie odniesienia, sprawdź wzmocnienie każdego wejścia i opcjonalnie zastosuj granice wyjściowe. Tryb różnicowy pokazuje również wzmocnienie sygnału wspólnego i zgodność nominalnych stosunków rezystancji. Obliczenia stanowią statyczny model idealny; pomijają tolerancję rezystorów, napięcie niezrównoważenia wzmacniacza, skończone pasmo, ograniczenia zakresu wejściowego i zależny od obciążenia zakres napięcia wyjściowego.
Krok po kroku
- Wybierz tryb sumujący lub różnicowy. Wprowadź napięcia wejściowe i napięcie odniesienia w V. Tryb sumujący obsługuje od 2 do 4 wejść, każde z własnym rezystorem; tryb różnicowy używa dokładnie 2 wejść i czterech rezystorów pokazanych na schemacie.
- Wprowadź wartości rezystorów w kΩ. W trybie sumującym wybierz rezystancję sprzężenia zwrotnego Rf. W trybie różnicowym wprowadź R1 do R4 albo wybierz docelowe wzmocnienie i szereg E12, E24 lub E96 przed zastosowaniem nominalnie dopasowanej pary rezystorów.
- Sprawdź idealne wyjście i poszczególne wzmocnienia. Jeśli granice wyjściowe są włączone, wprowadź dolną granicę poniżej górnej i porównaj wyjście ograniczone z idealnym. W trybie różnicowym sprawdź też wzmocnienie sygnału wspólnego i komunikat o dopasowaniu stosunków.
Ustawienia i ograniczenia
- Wagi sumowania i odniesienie
- Każde wejście sumujące ma wagę −Rf / Ri. Wyjście wynosi Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)], więc zmiana odniesienia wpływa na całe wyrażenie. Równe rezystory wejściowe dają równe wagi; różne wartości pozwalają niezależnie skalować wejścia. Uwzględniana jest tylko wybrana liczba wierszy wejściowych.
- Stosunki różnicowe i dopasowanie
- Gdy R2/R1 = R4/R3, idealne wyjście wynosi Vref + (R2/R1) × (V2 − V1). Nierówne stosunki zmieniają wzmocnienie wejścia dodatniego i pozostawiają niezerowe wzmocnienie sygnału wspólnego. Nominalne dopasowanie stosunków nie określa rzeczywistego tłumienia sygnału wspólnego przy obecności tolerancji rezystorów i błędów wzmacniacza.
- Pary z szeregów wartości i granice wyjściowe
- Wyszukiwanie par sprawdza wartości z szeregów w pobliżu skali wprowadzonego R1 i ustawia taką samą nominalną parę w obu gałęziach. Zaokrąglone wzmocnienie może nie osiągnąć celu. Granice wyjściowe są wartościami podanymi przez użytkownika, a nie ograniczeniami wyznaczonymi z poziomów zasilania; narzędzie ogranicza idealne wyjście bez modelowania powrotu do normalnej pracy po przeciążeniu.
Przykład z omówieniem
Do sumowania użyj 2 wejść: V1 = 1 V przez 10 kΩ i V2 = 2 V przez 20 kΩ, z Rf = 10 kΩ i Vref = 0 V. Wagi wynoszą −1 i −0.5, co daje idealne wyjście −2 V. Włącz granice −1.5 V i 3.3 V, aby uzyskać ograniczone wyjście −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 |
W trybie różnicowym zachowaj V1 = 1 V, V2 = 2 V i Vref = 0 V. Ustaw R1 = R3 = 10 kΩ i R2 = R4 = 20 kΩ. Wyjście wynosi 2 V, a wzmocnienie sygnału wspólnego 0. Zmiana tylko R4 na 22 kΩ daje wyjście 2.125 V i wzmocnienie sygnału wspólnego 0.0625 V/V, pokazując wpływ nierównych stosunków na wynik.
Pytania i rozwiązywanie problemów
Dlaczego zsumowane wyjście jest ujemne?
To odwracający obwód sumujący. Przy zerowym odniesieniu dodatnie wejścia wnoszą ujemne składniki ważone. Fizyczna realizacja z pojedynczym zasilaniem wymaga odpowiedniego odniesienia i zakresu wyjściowego; używaj realistycznych granic, sprawdzając możliwość osiągnięcia idealnej sumy.
Dlaczego równe wejścia różnicowe dają niezerowe wyjście?
Przy dopasowanych stosunkach wyjście jest równe odniesieniu, gdy wejścia są równe. Nierówne stosunki dodają również składową wspólną. Sprawdź odniesienie i wszystkie cztery rezystory, zanim zinterpretujesz wynik jako sygnał różnicowy.
Czy zastosowanie pary z szeregu zachowuje moje odniesienie i napięcia?
Przycisk zastępuje cztery wartości rezystorów w trybie różnicowym nominalnie dopasowanymi parami i przelicza wynik przy obecnych wejściach, odniesieniu i granicach wyjściowych. Ponownie sprawdź uzyskane wzmocnienia i wyjście; przycisk nie wybiera układu ani nie dostosowuje za użytkownika pozostałych ustawień.