Последний уровень раздела предыдущего изложения   Текущий уровень изложения предыдущего раздела   Текущий уровень изложения следующего раздела   Первый уровень изложения следующего раздела   Уровень:


Суммирующие схемы



К суммирующим схемам относятся сумматоры и схемы вычитания. Их можно использовать для решения алгебраических уравнений, а также для формирования пропорционального закона в системах регулирования.

Инвертирующий сумматор

Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму двух напряжений и меняет знак на обратный.

Схема алгебраического сумматора на два входа:

Рис. 2.1


Если Rвх ОУ достаточно велико и ток смещения пренебрежительно мал по сравнению с током обратной связи (ОС), то по закону Кирхгофа :

I1+ I2= Iос

Если коэффициент усиления без ОС также достаточно велик, так что Uд= 0, то

; ; ; R1= R2= Rос= R,
тогда
, U1+ U2= - Uвых или Uвых= -( U1+ U2).

Для n- входов

Uвых = - ( U1+ U2+ ... + Un) ,
где n- число входов.

Суммирующие схемы могут работать как при постоянных, так и при переменных напряжениях.

Суммирующая схема с масштабными коэффициентами.

Если отдельным входным напряжениям надо принять различные веса, то используется схема суммирования с масштабными коэффициентами.

Если ток смещения усилителя пренебрежительно мал, то согласно закону Кирхгофа

I1+ I2+ I3= Iос


Рис. 2.2


Если коэффициент усиления без ОС достаточно велик, так как Uд= 0, получим

; ; и ,
откуда

Решая это уравнение относительно Uвых получим

.

Для n-входов

Если в последней схеме положить

R1=R2=R3= ... =Rnи Rос = ,
где n-число входов схемы, получим
.

Такая схема окажется схемой усреднения.

Схема сложения-вычитания.

Схема на два входа:

Рис. 2.3


Эта схема представляет собой обобщение схемы усилителя с дифференциальным входом. Общее выражение для выходного напряжения схемы сложения вычитания очень громоздкое, рассмотрим условия необходимые для правильной работы этой схемы.

Эти условия сводятся к тому, чтобы сумма коэффициентов усиления инвертирующей части схемы была равна сумме коэффициентов усиления ее неинвертирующей части. То есть инвертирующий и неинвертирующий коэффициенты усиления должны быть сбалансированы.

Символически это можно oбозначить следующим образом:

где m - число инвертирующих входов, n - число неинвертирующих входов.

Отсюда имеем:

Неинвертирующий сумматор.

Схема на два входа:

Рис. 2.4

В данной схеме Uвых= U1+ U2, если

; ; и Rос' = R1' = R2',

Можно также осуществить суммирование с весами, при этом обязательно соблюдение условия

,
где n - число входов.

Выводы

Таким образом :

  1. Инвертирующий сумматор суммирует входные напряжения и инвертиpyeт результат.
  2. Инвертирующая схема суммирует с масштабными коэффициентами - это вариант инвертирующего сумматора, в котором каждому входу придается собственный вес .
  3. Схема усреднения - это еще один вариант инвертирующего сумматора. Выходное напряжение этой схемы paвнo среднемy арифметическому напряжений на ее выходах.
  4. Схема cложения - вычетания может одновременно складывать и вычитать, то есть производить алгебраическое суммирование сигналов, но сумма ее инвертирующих коэффициентов усиления должна быть равна сумме неинвертирующих коэффициентов.
  5. Неинвертирующий сумматор - это вариант схемы сложения-вычитания, в котором использованы только неинвертирующие входы.
  6. Суммирующие схемы можно использовать при решении алгебраических уравнений и для построения пропорциональных регуляторов.