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- FAQ
Amplificateur opérationnel sommateur
Un amplificateur de sommation est l'une des applications de l'amplificateur opérationnel, qui effectue des opérations de sommation ou d'addition. Plusieurs tensions d'entrée sont fournies à l'amplificateur et la sortie fournit une sommation amplifiée des tensions. Les amplificateurs sommateurs ont diverses applications en électronique. Il a également deux types - amplificateur sommateur inverseur et amplificateur sommateur non inverseur. En détail, nous discuterons de l'analyse de l'amplificateur-sommateur dans l'article suivant.
Crédit d'image: Wikipédia en commun
Définition de l'amplificateur sommateur
Un amplificateur sommateur peut être défini comme un amplificateur, qui prend plusieurs entrées à l'une des bornes d'entrée et fournit la somme pondérée de toutes les entrées.
Amplificateur sommateur non inverseur utilisant un ampli op
L'amplificateur de sommation non inverseur est l'un des types d'amplificateurs de sommation. Dans ce type d'opérations, les tensions d'entrée sont fournies dans la borne non inverseuse de l'amplificateur. La polarité de la sortie reste la même que celle des entrées et de ce fait, elle est qualifiée d'amplificateur-sommateur non inverseur.
Amplificateur sommateur inverseur
L'amplificateur-sommateur inverseur est un autre type d'amplificateur-sommateur où les tensions d'entrée sont fournies dans les bornes inverseuses. La polarité des tensions de sortie est modifiée et pour cette raison, elle est connue sous le nom d'amplificateur de sommation inverseur.
Conception de l'amplificateur sommateur
Un amplificateur sommateur est conçu à l'aide d'une base ampli op et résistances. Il peut être conçu en deux configurations principales
- amplificateur-sommateur inverseur.
- amplificateur sommateur non inverseur.
Nous discuterons de la conception générale d'un amplificateur sommateur.
Pour concevoir un circuit avec un ampli-op, nous devons garder à l'esprit les propriétés de base de l'ampli-op. Ils sont - une impédance d'entrée élevée et le concept de terre virtuelle. Pour la terre virtuelle, nous devons faire une connexion à la terre dans n'importe quelle borne d'entrée (la manière conventionnelle est de connecter la terre dans la borne opposée où les entrées ne sont pas fournies). Un chemin de rétroaction est créé, en gardant à l'esprit le gain d'entrée élevé. En général, un chemin de rétroaction négative est créé pour la stabilité du système. Les entrées sont équipées de résistances. La sortie est collectée à partir de la sortie, contenant la somme pondérée des entrées.
Circuit amplificateur sommateur | Conception de circuit d'amplificateur de sommation d'ampli opérationnel
Les images ci-dessous représentent des schémas de circuit de l'amplificateur de sommation. Le premier est destiné à inverser le circuit amplificateur sommateur, et le second est au circuit amplificateur sommateur non inverseur.
Circuit d'amplificateur de sommation inverseur
Circuit amplificateur sommateur non inverseur
Observez à la fois le schéma de circuit car vous pouvez observer la différence dans l'application des tensions d'entrée.
Amplificateur sommateur avec entrée AC et DC
Un amplificateur sommateur peut être fourni avec une tension alternative ou une tension continue. Les types de tension d'entrée n'ont généralement pas de fonctionnement de l'amplificateur.
Sortie amplificateur sommateur
La sortie d'un amplificateur de sommation fournit les tensions d'entrée additionnées amplifiées fournies à l'une des bornes d'entrée de l'amplificateur opérationnel. La polarité de la tension de sortie dépend de la sélection de la borne d'entrée et si l'entrée est fournie dans la borne non inverseuse, la sortie ne sera pas inversée. Pourtant, si l'entrée est fournie dans la borne inverseuse du circuit, il y aura un changement de polarité.
Forme d'onde de l'amplificateur sommateur
Les tensions d'entrée et de sortie d'un ampli opérationnel peuvent être observées et mesurées à l'aide d'un CRO. Les broches CRO sont connectées aux broches d'entrée et à la masse pour observer les tensions d'entrée.
Forme d'onde de sortie de l'amplificateur sommateur
Pour observer la sortie, la prise positive du CRO est connectée à la broche de sortie et la prise négative est connectée à la broche de masse. Ensuite, nous pouvons observer la tension de sortie.
Gain d'un amplificateur sommateur
L'amplificateur de sommation est également un ampli opérationnel typique. Il amplifie également le signal d'entrée et fournit la sortie. Maintenant, un amplificateur sommateur effectue également l'opération d'addition. Ainsi, il amplifie la tension d'entrée additionnée. L'équation générale (de l'amplificateur sommateur non inverseur) peut s'écrire: Vo = k (V1 + V2 +… + Vn). Ici, Vo est l'équation de sortie et V1, V2… Vn sont les tensions d'entrée. «k» est le facteur de gain.
Comment déterminer la tension de sortie de l'amplificateur sommateur?
Quelques étapes doivent être suivies pour déterminer la tension O / P de l'amplificateur sommateur. Dans un premier temps, nous devons utiliser le concept de terrain virtuel. En utilisant cela, nous nous assurons que les tensions aux deux bornes d'entrée sont égales. Ensuite, appliquez la loi de courant de Kirchhoff pour obtenir les équations de tension des bornes d'entrée. Après cela, remplacez les termes nécessaires pour obtenir la sortie finale en tensions d'entrée et résistances. Les dérivations pour les types inverseur et non inverseur sont données ci-dessous.
Dérivation sommatrice-amplificateur
La dérivation de l'amplificateur de sommation fait référence à la dérivation de l'équation de sortie. La dérivation comprend la découverte de l'équation actuelle à l'aide de KCL et l'utilisation du concept de masse virtuelle et d'impédance d'entrée élevée, le cas échéant. La dérivation de l'amplificateur de sommation inverseur et non inverseur est effectuée ci-dessous.
Formule de l'amplificateur sommateur inverseur
Déterminons la formule de sortie pour un amplificateur-sommateur inverseur, ayant un nombre «n» d'entrées. Observez le schéma électrique ci-dessus.
En utilisant le concept de terre virtuelle, le potentiel du nœud A est identique au potentiel du nœud B. En appliquant KCL, le courant sera
I1 + I2 + I3 +… + IN = IO
Ou, V1 / R1 + V2 / R2 +… + Vn / Rn = - Vo / Rf
Ou, Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)
Maintenant, si R1 = R2 =… = Rn = Rf, alors nous pouvons écrire -
Vo = - [V1 + V2 +… + Vn]
C'est la formule de l'amplificateur sommateur inverseur.
Dérivation d'amplificateur sommateur non inverseur
Respectez le schéma électrique de l'amplificateur sommateur non inverseur. La résistance de rétroaction est donnée par Rf. Les résistances pour chaque tension d'entrée sont supposées comme R1 = R2 = R3 = R. La résistance pour inverser le sommateur-amplificateur est R1. En utilisant, le concept de terre virtuelle et KCL, l'équation de sortie se présente comme suit: Vo = [1 + (Rf / R1)] * [(V1 + V2 + V3) / 3]
Formule de gain de l'amplificateur sommateur
L'équation de sortie d'un amplificateur-sommateur inverseur est donnée comme suit:
Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)
En supposant que R1 = R2 =… = Rn,
Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R1) +… + (Rf * Vn / R1)
Ou, Vo = - (Rf / R1) [V1 + V2 +… + Vn]
Maintenant, l'équation générale d'un amplificateur inverseur est:
Vo = - k (V1 + V2 +… + Vn), où k est le gain.
Donc, k = (Rf / R1)
C'est le facteur de gain d'un amplificateur-sommateur inverseur.
CI d'amplificateur de sommation
Il n'y a pas d'amplificateur sommateur prêt à l'emploi disponible dans un emballage IC. Ils sont construits à l'aide des circuits intégrés d'amplification opérationnelle conventionnels. Les amplificateurs opérationnels, comme le LM358, qui comporte un double ampli opérationnel, sont utilisés pour créer le circuit.
Schéma de l'amplificateur sommateur
Le schéma de principe de l'amplificateur sommateur est donné ci-dessous.
Amplificateur-sommateur analogique
L'amplificateur est un appareil analogique. Un amplificateur de sommation est également utilisé pour la conversion numérique-analogique. C'est pourquoi les amplificateurs-sommateurs sont appelés amplificateurs-sommateurs analogiques.
Théorie de la sommation et de l'amplificateur différentiel
La théorie derrière la sommation et l'amplificateur de différence n'est que les opérations mathématiques d'addition et de soustraction. Dans les amplificateurs-sommateurs, des tensions d'entrée sont fournies à une extrémité et la sortie, la somme des tensions, est reçue avec une certaine amplification dans la sortie.
Idem pour l'amplificateur de différence, deux tensions ou plus sont fournies à l'étage d'entrée, et une sortie, la différence entre elles est fournie avec des amplifications.
Les deux amplificateurs sont également des amplificateurs opérationnels de base. Ainsi, la théorie et les principes des amplis opérationnels de base sont également suivis.
L'amplificateur sommateur utilise
Un amplificateur sommateur est un appareil pratique. Comme son nom l'indique, l'amplificateur mélange les signaux selon les besoins. Certaines des applications importantes sont:
- Mélangeur audio: Les amplificateurs sommateurs sont utilisés dans le mixage audio pour additionner diverses entrées avec des gains égaux.
- CAD: Les amplificateurs sommateurs sont également utilisés dans les convertisseurs numérique-analogique.
- Traitement du signal analogique: Les amplificateurs sommateurs sont des instruments efficaces pour le traitement du signal.
Amplificateur sommateur audio
L'amplificateur-sommateur audio est l'une des applications importantes des amplificateurs-sommateurs. Les amplificateurs audio mélangent les voix, les tambours, les guitares et d'autres sons d'autres instruments. C'est l'un des appareils essentiels pour la lecture des enregistrements.
Amplificateur sommateur DC
L'amplificateur sommateur CC est appelé amplificateur sommateur alimenté par les tensions CC d'entrée. En général, les amplificateurs-sommateurs peuvent être alimentés par des tensions alternatives ou continues pour leur fonctionnement.
Différence entre amplificateur sommateur inverseur et non inverseur
Les amplificateurs-sommateurs inverseurs et non-inverseurs ne sont rien d'autre que deux configurations d'amplificateurs-sommateurs différentes et la comparaison entre les deux comme suit:
| Objet de la comparaison | Amplificateur de sommation inverseur | Amplificateur sommateur non inverseur |
| Entrée | L'entrée est appliquée dans la borne inverseuse du circuit. | L'entrée est appliquée à l'amplificateur non inverseur du circuit. |
| Sortie | La polarité de sortie est inversée par rapport à l'entrée. | La polarité de sortie reste la même que le signal de la borne d'entrée. |
| Préférences | Un amplificateur-sommateur inverseur est plus préféré comparativement. | Un amplificateur sommateur non inverseur est utilisé dans des applications spécifiques. |
Amplificateur sommateur différentiel
Un amplificateur-sommateur fournit une sortie qui comprend la somme pondérée des entrées. Maintenant, supposons que la sortie d'un amplificateur de sommation ait à la fois l'entrée de polarité négative et les tensions de polarité positive. Dans ce cas, cet amplificateur sommateur sera appelé amplificateur sommateur différentiel. De tels amplificateurs peuvent être conçus et sont facilement disponibles sur le marché.
Amplificateur-sommateur convertisseur numérique-analogique
Un convertisseur numérique-analogique convertit le signal numérique fourni en son signal analogique équivalent et pour en savoir plus sur le convertisseur numérique-analogique, Cliquez ici.
Un amplificateur sommateur est un dispositif essentiel pour réaliser un convertisseur numérique-analogique, le schéma de circuit d'un DAC 3 bits utilisant un amplificateur sommateur a été montré ici.
La sortie du circuit est la suivante: Vo = -R [(V2 / R) + (V1 / 2R) + (V0 / 4R)]
Après avoir simplifié l'équation, nous pouvons écrire -
Vo = -1/4 [4V2 + 2V1 + V0]
La table de sortie
| V2 | V1 | V0 | Valeur numérique | Vout (valeur analogique) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | - 0.25 |
| 0 | 1 | 0 | 2 | - 0.5 |
| 0 | 1 | 1 | 3 | - 0.75 |
| 1 | 0 | 0 | 4 | - 1.0 |
| 1 | 0 | 1 | 5 | - 1.25 |
| 1 | 1 | 0 | 6 | - 1.5 |
| 1 | 1 | 1 | 7 | - 1.75 |
Fonction d'amplificateur sommateur
La fonction de l'amplificateur de sommation est d'ajouter toutes les tensions d'entrée fournies à la borne inverseuse ou non inverseuse et à fournir la sortie, qui contient la somme pondérée de toutes les entrées.
Comment fonctionne un amplificateur sommateur
Le fonctionnement d'un amplificateur sommateur est simple. Les entrées sont données à l'une des bornes d'entrée. Les résistances ajoutent du poids aux tensions d'entrée. L'amplificateur additionne ensuite toutes les entrées pondérées et produit une sortie.
Offset cc de l'amplificateur sommateur
Un amplificateur sommateur est alimenté par une tension de décalage CC avec une tension alternative. Cette alimentation permet de maintenir les LED dans le circuit de modulation LED, fonctionnant dans une plage linéaire.
Exemple d'amplificateur sommateur
Certains des exemples d'amplificateurs de sommation sont les mélangeurs audio, les convertisseurs numérique-analogique, les modulations LED, l'additionneur de tension, etc.
Amplificateur de mise à l'échelle et de moyenne de sommation
L'amplificateur inverseur a trois types de configurations. Ce sont: la somme, la moyenne et la mise à l'échelle. Nous avons discuté de l'inversion de l'amplificateur de sommation. Nous allons maintenant décrire la mise à l'échelle et la moyenne.
L'équation de sortie de l'amplificateur sommateur inverseur est:
Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)
Maintenant, observez. Le terme de résistance associé aux tensions d'entrée contribue au gain et à la sortie. Un changement de résistance changera la sortie. Ceci est l'amplificateur de mise à l'échelle.
Maintenant, si R1 = R2 =… = Rn = R,
Alors, Vo = - [(V1 * Rf / R) + (Rf * V2 / R) +… + (Rf * Vn / R)
Ou, Vo = - (Rf / R) [V1 + V2 +… + Vn]
Maintenant, si (Rf / R) = 1 / n, où n est le nombre d'entrée, alors l'équation se présente comme suit: Vo = - (1 / n) [V1 + V2 +… + Vn]
Nous pouvons dire que cette équation représente la moyenne de tout le signal d'entrée. Il s'agit de l'amplificateur de moyennage.
Circuit amplificateur sommateur sur planche à pain
Un résuméamplificateur (inverseur ou non inverseur) additionnant deux tensions peut être conçu à l'aide d'une maquette. Les composants nécessaires pour effectuer les connexions sont les suivants:
- IC741 (1)
- Source de tension multiple
- Résistances (5kohm x 2, 1kohm x 3)
- Connexion des fils
- Chief Revenue Officer
La connexion est effectuée à l'aide du schéma de circuit de l'amplificateur sommateur inverseur. L'image ci-dessous montre la connexion de la carte d'expérimentation de l'amplificateur de sommation.
Questions fréquentes
1. Que fait un amplificateur sommateur
Compagnie de Solution: L'objectif principal de l'amplificateur de sommation est d'ajouter toutes les tensions d'entrée fournies à la borne inverseuse ou non inverseuse et à fournir la sortie, qui contient la somme pondérée de toutes les entrées.
2. Comment fonctionne un amplificateur sommateur
Compagnie de Solution: Le fonctionnement d'un amplificateur sommateur est simple. Les entrées sont données à l'une des bornes d'entrée. Les résistances ajoutent du poids aux tensions d'entrée. L'amplificateur additionne ensuite toutes les entrées pondérées et produit une sortie.
3. Amplificateur sommateur avec condensateur
Compagnie de Solution: Les condensateurs sont placés dans un amplificateur de sommation pour bloquer la composante CC des signaux. Le condensateur autorise uniquement les parties CA des signaux entrants et sortants.
4. Pourquoi l'ampli op sommateur est-il appelé amplificateur sommateur pondéré
Compagnie de Solution: L'amplificateur de sommation est souvent appelé un amplificateur de sommation pondéré, car la sortie d'un amplificateur de sommation se compose de tensions d'entrée pondérées. Le poids provient des résistances reliées aux tensions d'entrée.
5. Quels sont les avantages et les inconvénients de l'inversion d'un amplificateur sommateur
Compagnie de Solution: Les avantages de l'amplificateur sommateur sont: i) Il a une stabilité plus élevée en raison de la rétroaction négative. ii) Il a trois types de configurations pour un amplificateur-sommateur: sommation, mise à l'échelle et moyenne.
Le seul inconvénient de l'amplificateur sommateur inverseur est qu'il a un gain comparativement plus faible que l'amplificateur non inverseur.
6. Quelle est la formule pour calculer la valeur de la résistance de rétroaction Rf dans un circuit amplificateur sommateur ?
Compagnie de Solution: En général, la valeur de Rf est fournie au circuit. S'ils ne sont pas disponibles, mais que vous avez des valeurs pour d'autres paramètres, vous pouvez facilement trouver la valeur de Rf à partir de l'équation de sortie. L'équation de sortie d'un amplificateur inverseur est donnée ci-dessous.
Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)
7. Pourquoi actif arrêt du groupe les filtres sont conçus à l'aide d'un amplificateur sommateur
Compagnie de Solution: Les amplificateurs de sommation sont utilisés pour concevoir les filtres d'arrêt de bande actifs car l'amplificateur de sommation offre une région de fonctionnement linéaire et fournit la masse virtuelle.
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