Електротехніка та електроніка

Калькулятор сумувального та різницевого підсилювача

Обчисліть зважені суми або різниці напруг, доберіть пари резисторів і перевірте межі виходу.

Ваші дані

Режим розрахунку

Опорна напруга · Vref · V

Вхідна напруга · V1 · V

Вхідна напруга · V2 · V

Вхідна напруга · V3 · V

Вхідна напруга · V4 · V

Кількість входів

Опір · R1 · kΩ

Опір · R2 · kΩ

Опір · R3 · kΩ

Опір · R4 · kΩ

Резистор зворотного зв’язку · Rf · kΩ

Застосувати межі виходу

Мінімум · Vout · V

Максимум · Vout · V

Використовуйте досяжні вихідні напруги з документації, а не шини живлення. Обмежений вихід — оцінка.

Ідеальна модель DC. Перевірте синфазний діапазон, смугу, навантаження й допуски за документацією.

Ваші результати

Ідеальна вихідна напруга: —

Оцінка обмеженого виходу: —

G1 · V1 → Vout: —

G2 · V2 → Vout: —

Синфазне підсилення: —

Формула—

Порівняйте зважені суми та виходи різницевих підсилювачів

Обчисліть ідеальну інвертовану суму кількох напруг або вихід різницевого підсилювача з двома входами. Додайте опорну напругу, перегляньте підсилення кожного входу та за потреби застосуйте межі виходу. Різницевий режим також показує підсилення синфазного сигналу та відповідність номінальних співвідношень опорів резисторів. Обчислення є статичною ідеальною моделлю; вона не враховує допусків резисторів, напруги зміщення підсилювача, скінченної смуги пропускання, обмежень вхідного діапазону й залежного від навантаження розмаху вихідної напруги.

Покрокова інструкція

Виберіть режим підсумовування або різницевий режим. Введіть вхідні напруги та опорну напругу у V. Режим підсумовування підтримує від 2 до 4 входів, кожен із власним резистором; різницевий режим використовує рівно 2 входи та чотири резистори, показані на схемі.
Введіть значення резисторів у kΩ. У режимі підсумовування виберіть опір зворотного зв’язку Rf. У різницевому режимі введіть R1–R4 або виберіть цільове підсилення та ряд E12, E24 чи E96 перед застосуванням номінально узгодженої пари резисторів.
Перегляньте ідеальний вихід та окремі підсилення. Якщо межі виходу ввімкнено, введіть нижню межу, меншу за верхню, і порівняйте обмежений вихід з ідеальним. У різницевому режимі також перевірте підсилення синфазного сигналу та повідомлення про узгодження співвідношень.

Налаштування й обмеження

Ваги підсумовування та опорна напруга: Кожен вхід підсумовування має вагу −Rf / Ri. Вихід дорівнює Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)], тому зміна опорної напруги впливає на весь вираз. Однакові вхідні резистори дають однакові ваги; різні значення дозволяють незалежно масштабувати входи. Враховується лише вибрана кількість вхідних рядків.
Різницеві співвідношення та узгодження: Коли R2/R1 = R4/R3, ідеальний вихід дорівнює Vref + (R2/R1) × (V2 − V1). Нерівні співвідношення змінюють підсилення додатного входу й залишають ненульове підсилення синфазного сигналу. Номінальне узгодження співвідношень не визначає реальне придушення синфазного сигналу за наявності допусків резисторів і похибок підсилювача.
Пари зі стандартних рядів і межі виходу: Пошук пар перевіряє стандартні значення поблизу масштабу введеного R1 і встановлює ту саму номінальну пару в обох гілках. Округлене підсилення може не збігтися з цільовим. Межі виходу — це значення, які задаєте ви, а не обмеження, визначені шинами живлення; інструмент обмежує ідеальний вихід без моделювання відновлення після перевантаження.

Розбір прикладу

Для підсумовування використайте 2 входи: V1 = 1 V через 10 kΩ і V2 = 2 V через 20 kΩ, з Rf = 10 kΩ і Vref = 0 V. Ваги становлять −1 і −0.5, що дає ідеальний вихід −2 V. Увімкніть межі −1.5 V і 3.3 V, щоб отримати обмежений вихід −1.5 V.

Очікуваний результат
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 різницевого режиму збережіть V1 = 1 V, V2 = 2 V і Vref = 0 V. Задайте R1 = R3 = 10 kΩ і R2 = R4 = 20 kΩ. Вихід дорівнює 2 V, а підсилення синфазного сигналу — 0. Зміна лише R4 на 22 kΩ дає вихід 2.125 V і підсилення синфазного сигналу 0.0625 V/V, показуючи, як нерівні співвідношення змінюють результат.

Запитання й усунення несправностей

Чому підсумований вихід від’ємний?

Це інвертувальне коло підсумовування. За нульової опорної напруги додатні входи дають від’ємні зважені складники. Фізична реалізація з однополярним живленням потребує відповідної опорної напруги та вихідного діапазону; використовуйте реалістичні межі, перевіряючи, чи можна досягти ідеальної суми.

Чому однакові різницеві входи дають ненульовий вихід?

За узгоджених співвідношень вихід дорівнює опорній напрузі, коли входи однакові. Нерівні співвідношення також додають синфазний внесок. Перевірте опорну напругу та всі чотири резистори, перш ніж тлумачити результат як різницевий сигнал.

Чи зберігає застосування стандартної пари мою опорну напругу та вхідні напруги?

Кнопка замінює чотири значення резисторів різницевого режиму номінально узгодженими парами й перераховує результат із поточними входами, опорною напругою та межами виходу. Знову перевірте отримані підсилення та вихід; вона не вибирає компонент і не змінює за вас інші налаштування.