Eletricidade e eletrónica
Calculadora de amplificador somador e diferencial
Calcule somas ponderadas ou diferenças de tensão, escolha resistências emparelhadas e verifique os limites de saída.
Os seus valores
Os seus resultados
- Tensão de saída ideal
- —
- Estimativa de saída limitada
- —
- G1 · V1 → Vout
- —
- G2 · V2 → Vout
- —
- Ganho de modo comum
- —
—Comparar somas ponderadas e saídas de amplificadores de diferença
Calcule uma soma inversora ideal de várias tensões ou um amplificador de diferença com duas entradas. Inclua uma tensão de referência, examine o ganho de cada entrada e aplique limites de saída opcionalmente. O modo de diferença também mostra o ganho de modo comum e se as razões nominais dos resistores coincidem. O cálculo é um modelo ideal estático; ele exclui a tolerância dos resistores, a tensão de desvio do amplificador, a largura de banda finita, as restrições da faixa de entrada e a excursão de saída dependente da carga.
Passo a passo
- Escolha o modo somador ou de diferença. Insira as tensões de entrada e a tensão de referência em V. O modo somador aceita de 2 a 4 entradas, cada uma com seu próprio resistor; o modo de diferença usa exatamente 2 entradas e os quatro resistores mostrados em seu diagrama.
- Insira os valores dos resistores em kΩ. No modo somador, escolha a resistência de realimentação Rf. No modo de diferença, insira R1 a R4, ou escolha um ganho alvo e a série E12, E24 ou E96 antes de aplicar um par de resistores com razões nominais correspondentes.
- Revise a saída ideal e os ganhos individuais. Se os limites de saída estiverem ativados, insira um limite inferior abaixo do limite superior e compare a saída limitada com a saída ideal. No modo de diferença, examine também o ganho de modo comum e a mensagem de correspondência das razões.
Definições e limites
- Pesos da soma e referência
- Cada entrada do somador tem peso −Rf / Ri. A saída é Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)], portanto mudar a referência afeta toda a expressão. Resistores de entrada iguais produzem pesos iguais; valores diferentes permitem ajustar a escala das entradas de forma independente. Apenas o número selecionado de linhas de entrada participa.
- Razões do circuito de diferença e correspondência
- Quando R2/R1 = R4/R3, a saída ideal é Vref + (R2/R1) × (V2 − V1). Razões desiguais alteram o ganho da entrada positiva e deixam um ganho de modo comum diferente de zero. A correspondência das razões nominais não quantifica a rejeição real de modo comum quando há tolerâncias dos resistores e erros do amplificador.
- Pares de valores preferenciais e limites de saída
- A busca de pares examina valores preferenciais próximos da escala de R1 inserida e define o mesmo par nominal nos dois ramos. Seu ganho arredondado pode não atingir o alvo. Os limites de saída são valores fornecidos por você, não limites derivados das tensões de alimentação; a ferramenta restringe a saída ideal sem modelar a recuperação após sobrecarga.
Exemplo resolvido
Para o somador, use 2 entradas: V1 = 1 V através de 10 kΩ e V2 = 2 V através de 20 kΩ, com Rf = 10 kΩ e Vref = 0 V. Os pesos são −1 e −0.5, resultando em uma saída ideal de −2 V. Ative limites de −1.5 V e 3.3 V para obter uma saída limitada de −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 |
Para o modo de diferença, mantenha V1 = 1 V, V2 = 2 V e Vref = 0 V. Defina R1 = R3 = 10 kΩ e R2 = R4 = 20 kΩ. A saída é 2 V e o ganho de modo comum é 0. Alterar apenas R4 para 22 kΩ resulta em uma saída de 2.125 V e ganho de modo comum de 0.0625 V/V, ilustrando como razões desiguais alteram o resultado.
Perguntas e resolução de problemas
Por que a saída somada é negativa?
Este é um circuito somador inversor. Com referência zero, entradas positivas contribuem com termos ponderados negativos. Uma implementação física com alimentação única precisa de uma referência e uma faixa de saída adequadas; use limites realistas ao verificar se a soma ideal pode ser atingida.
Por que entradas iguais no modo de diferença produzem uma saída diferente de zero?
Com razões correspondentes, a saída é igual à referência quando as entradas são iguais. Razões desiguais também acrescentam uma contribuição de modo comum. Verifique a referência e os quatro resistores antes de interpretar o resultado como um sinal diferencial.
Aplicar um par de valores preferenciais preserva minha referência e minhas tensões?
O botão substitui os valores dos quatro resistores do modo de diferença por pares nominais com razões correspondentes e recalcula usando as entradas, a referência e os limites de saída atuais. Examine novamente os ganhos e a saída resultantes; ele não seleciona um dispositivo nem ajusta essas outras configurações para você.