Электротехника и электроника
Калькулятор суммирующего и разностного усилителя
Рассчитайте взвешенные суммы или разности напряжений, подберите пары резисторов и проверьте пределы выхода.
Ваши данные
Ваши результаты
- Идеальное выходное напряжение
- —
- Оценка ограниченного выхода
- —
- G1 · V1 → Vout
- —
- G2 · V2 → Vout
- —
- Синфазное усиление
- —
—Сравните взвешенные суммы и выходы разностного усилителя
Рассчитайте идеальную инвертирующую сумму нескольких напряжений или выход разностного усилителя с двумя входами. Добавьте опорное напряжение, изучите усиление каждого входа и при необходимости задайте выходные пределы. Разностный режим также показывает синфазное усиление и совпадение номинальных отношений сопротивлений. Расчёт представляет собой статическую идеальную модель; он не учитывает допуски резисторов, смещение усилителя, конечную полосу пропускания, ограничения входного диапазона и зависимость размаха выходного напряжения от нагрузки.
Пошаговая инструкция
- Выберите суммирующий или разностный режим. Введите входные и опорное напряжения в V. Суммирующий режим поддерживает от 2 до 4 входов, каждый со своим резистором; разностный режим использует ровно 2 входа и четыре резистора, показанные на схеме.
- Введите сопротивления резисторов в kΩ. В суммирующем режиме выберите сопротивление обратной связи Rf. В разностном режиме введите значения от R1 до R4 либо выберите целевое усиление и ряд E12, E24 или E96, прежде чем применить согласованную пару номиналов резисторов.
- Просмотрите идеальный выход и отдельные коэффициенты усиления. Если включены выходные ограничения, введите нижний предел меньше верхнего и сравните ограниченный выход с идеальным. В разностном режиме также изучите синфазное усиление и сообщение о согласовании отношений.
Настройки и ограничения
- Весовые коэффициенты суммы и опорное напряжение
- Каждый суммирующий вход имеет вес −Rf / Ri. Выход равен Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)], поэтому изменение опорного напряжения влияет на всё выражение. Одинаковые входные резисторы дают одинаковые веса; разные значения позволяют независимо масштабировать входы. Участвует только выбранное число строк входов.
- Отношения сопротивлений и согласование разностного усилителя
- При R2/R1 = R4/R3 идеальный выход равен Vref + (R2/R1) × (V2 − V1). Неравные отношения изменяют усиление положительного входа и оставляют ненулевое синфазное усиление. Согласование номинальных отношений не определяет реальное подавление синфазного сигнала при наличии допусков резисторов и ошибок усилителя.
- Пары стандартных номиналов и выходные пределы
- Поиск пары проверяет стандартные номиналы вблизи введённого масштаба R1 и устанавливает одну и ту же номинальную пару в обеих ветвях. Полученное после округления усиление может отличаться от целевого. Выходные пределы задаёте вы; они не выводятся из шин питания. Инструмент ограничивает идеальный выход без моделирования восстановления после перегрузки.
Разбор примера
Для суммирования используйте 2 входа: V1 = 1 V через 10 kΩ и V2 = 2 V через 20 kΩ, с Rf = 10 kΩ и Vref = 0 V. Веса равны −1 и −0.5, что даёт идеальный выход −2 V. Включите пределы −1.5 V и 3.3 V, чтобы получить ограниченный выход −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 |
Для разностного режима сохраните V1 = 1 V, V2 = 2 V и Vref = 0 V. Задайте R1 = R3 = 10 kΩ и R2 = R4 = 20 kΩ. Выход равен 2 V, а синфазное усиление — 0. Изменение только R4 на 22 kΩ даёт выход 2.125 V и синфазное усиление 0.0625 V/V, показывая, как неравные отношения меняют результат.
Вопросы и устранение неполадок
Почему суммарный выход отрицательный?
Это инвертирующая суммирующая схема. При нулевом опорном напряжении положительные входы вносят отрицательные взвешенные слагаемые. Реальной схеме с однополярным питанием нужны подходящие опорное напряжение и выходной диапазон; при проверке достижимости идеальной суммы используйте реалистичные пределы.
Почему равные входы разностного усилителя дают ненулевой выход?
При согласованных отношениях выход равен опорному напряжению, когда входы одинаковы. Неравные отношения дополнительно вносят синфазную составляющую. Проверьте опорное напряжение и все четыре резистора перед трактовкой результата как дифференциального сигнала.
Сохраняет ли применение пары стандартных номиналов мои опорное и входные напряжения?
Кнопка заменяет значения четырёх резисторов разностного режима согласованными номинальными парами и пересчитывает результат с текущими входами, опорным напряжением и выходными пределами. Снова проверьте полученные усиления и выход; она не выбирает прибор и не изменяет эти остальные настройки за вас.