電氣與電子
運放加法與差動計算器
計算加權和或電壓差，選擇匹配電阻對並檢查輸出範圍。
01
輸入參數
02
計算結果
- 理想輸出電壓
- —
- 限幅輸出估計值
- —
- G1 · V1 → Vout
- —
- G2 · V2 → Vout
- —
- 共模增益
- —
公式
—比較加權求和與差分放大器輸出
計算多個電壓的理想反相和，或雙輸入差分放大器的輸出。加入參考電壓，查看各輸入增益，並可選擇應用輸出邊界。差分模式還顯示共模增益以及標稱電阻比是否匹配。此計算採用靜態理想模型，不考慮電阻容差、放大器失調、有限頻寬、輸入範圍限制和隨負載變化的輸出擺幅。
操作步驟
- 選擇求和或差分模式。輸入以 V 為單位的輸入電壓和參考電壓。求和模式支持 2 至 4 個輸入，每個輸入各有一個電阻；差分模式恰好使用 2 個輸入和電路圖中的四個電阻。
- 輸入以 kΩ 為單位的電阻值。求和模式選擇回授電阻 Rf。差分模式輸入 R1 至 R4，或先選擇目標增益以及 E12、E24 或 E96 系列，再應用一組匹配的標稱電阻對。
- 查看理想輸出和各輸入增益。若啓用了輸出限制，輸入小於上限的下限，並比較受限輸出與理想輸出。在差分模式下，還要查看共模增益和電阻比匹配提示。
設定與限制
- 求和權重與參考電壓
- 每個求和輸入的權重為 −Rf / Ri。輸出為 Vref − Σ[Rf/Ri × (Vi − Vref)]，因此改變參考電壓會影響整個表達式。相同輸入電阻產生相同權重；不同阻值可獨立縮放各輸入。只有所選數量的輸入行參與計算。
- 差分電阻比與匹配
- 當 R2/R1 = R4/R3 時，理想輸出為 Vref + (R2/R1) × (V2 − V1)。電阻比不相等會改變正輸入增益，並產生非零共模增益。存在電阻容差和放大器誤差時，標稱電阻比匹配不能量化實際共模抑制能力。
- 優選電阻對與輸出邊界
- 電阻對搜索會檢查輸入的 R1 阻值尺度附近的優選值，並在兩條支路中設置相同的標稱電阻對。捨入後的增益可能偏離目標。輸出邊界由您提供，並非由電源軌推算的限制；工具會截限理想輸出，不建模過載恢復。
操作範例
求和時，使用 2 個輸入：V1 = 1 V 經 10 kΩ，V2 = 2 V 經 20 kΩ，Rf = 10 kΩ，Vref = 0 V。權重為 −1 和 −0.5，理想輸出為 −2 V。啓用 −1.5 V 和 3.3 V 的邊界，可得到 −1.5 V 的受限輸出。
| 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。設置 R1 = R3 = 10 kΩ，R2 = R4 = 20 kΩ。輸出為 2 V，共模增益為 0。僅將 R4 改為 22 kΩ，輸出變為 2.125 V，共模增益為 0.0625 V/V，說明電阻比不相等如何改變結果。
常見問題與疑難排解
為甚麼求和輸出為負？
這是反相求和電路。參考電壓為零時，正輸入貢獻負的加權項。實際單電源實現需要合適的參考電壓和輸出範圍；檢查能否達到理想和時，應使用實際可行的邊界。
為甚麼相等的差分輸入會產生非零輸出？
電阻比匹配時，相等輸入使輸出等於參考電壓。電阻比不相等還會加入共模分量。在將結果解釋為差分訊號之前，請檢查參考電壓和全部四個電阻。
應用優選電阻對會保留我的參考電壓和輸入電壓嗎？
該按鈕會將差分模式的四個電阻值替換為匹配的標稱電阻對，並使用當前輸入、參考電壓和輸出邊界重新計算。請再次查看所得增益和輸出；它不會為您選擇元件或調整其他設置。