电气与电子
运放加法与差分计算器
计算加权和或电压差，选择匹配电阻对并检查输出范围。
01
输入参数
02
计算结果
- 理想输出电压
- —
- 限幅输出估计值
- —
- G1 · V1 → Vout
- —
- G2 · V2 → Vout
- —
- 共模增益
- —
公式
—比较加权求和与差分放大器输出
计算多个电压的理想反相和，或双输入差分放大器的输出。加入参考电压，查看各输入增益，并可选择应用输出边界。差分模式还显示共模增益以及标称电阻比是否匹配。此计算采用静态理想模型，不考虑电阻容差、放大器失调、有限带宽、输入范围限制和随负载变化的输出摆幅。
操作步骤
- 选择求和或差分模式。输入以 V 为单位的输入电压和参考电压。求和模式支持 2 至 4 个输入，每个输入各有一个电阻；差分模式恰好使用 2 个输入和电路图中的四个电阻。
- 输入以 kΩ 为单位的电阻值。求和模式选择反馈电阻 Rf。差分模式输入 R1 至 R4，或先选择目标增益以及 E12、E24 或 E96 系列，再应用一组匹配的标称电阻对。
- 查看理想输出和各输入增益。若启用了输出限制，输入小于上限的下限，并比较受限输出与理想输出。在差分模式下，还要查看共模增益和电阻比匹配提示。
设置与限制
- 求和权重与参考电压
- 每个求和输入的权重为 −Rf / Ri。输出为 Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)]，因此改变参考电压会影响整个表达式。相同输入电阻产生相同权重；不同阻值可独立缩放各输入。只有所选数量的输入行参与计算。
- 差分电阻比与匹配
- 当 R2/R1 = R4/R3 时，理想输出为 Vref + (R2/R1) × (V2 − V1)。电阻比不相等会改变正输入增益，并产生非零共模增益。存在电阻容差和放大器误差时，标称电阻比匹配不能量化实际共模抑制能力。
- 优选电阻对与输出边界
- 电阻对搜索会检查输入的 R1 阻值尺度附近的优选值，并在两条支路中设置相同的标称电阻对。舍入后的增益可能偏离目标。输出边界由您提供，并非由电源轨推算的限制；工具会截限理想输出，不建模过载恢复。
操作示例
求和时，使用 2 个输入：V1 = 1 V 经 10 kΩ，V2 = 2 V 经 20 kΩ，Rf = 10 kΩ，Vref = 0 V。权重为 −1 和 −0.5，理想输出为 −2 V。启用 −1.5 V 和 3.3 V 的边界，可得到 −1.5 V 的受限输出。
| 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 |
差分模式中，保持 V1 = 1 V、V2 = 2 V 和 Vref = 0 V。设置 R1 = R3 = 10 kΩ，R2 = R4 = 20 kΩ。输出为 2 V，共模增益为 0。仅将 R4 改为 22 kΩ，输出变为 2.125 V，共模增益为 0.0625 V/V，说明电阻比不相等如何改变结果。
常见问题与故障排查
为什么求和输出为负？
这是反相求和电路。参考电压为零时，正输入贡献负的加权项。实际单电源实现需要合适的参考电压和输出范围；检查能否达到理想和时，应使用实际可行的边界。
为什么相等的差分输入会产生非零输出？
电阻比匹配时，相等输入使输出等于参考电压。电阻比不相等还会加入共模分量。在将结果解释为差分信号之前，请检查参考电压和全部四个电阻。
应用优选电阻对会保留我的参考电压和输入电压吗？
该按钮会将差分模式的四个电阻值替换为匹配的标称电阻对，并使用当前输入、参考电压和输出边界重新计算。请再次查看所得增益和输出；它不会为您选择器件或调整其他设置。