加法放大器

在本教程中，我们将学习求和放大器，它的配置，求和放大器的类型(反相和非反相)和求和放大器的一些应用。

运算放大器的一个重要应用是加法器。顾名思义，累加放大器是一种基于运放的电路，其中添加了多个不同电压的输入信号。

有关运算放大器的基础知识，请阅读运算放大器的基本知识．

介绍

在电子电路的许多应用中，需要两个或两个以上的模拟信号被添加或组合成一个信号。这种需求的一个最好的例子是音乐录制和广播应用程序。在典型的音乐录制设置中，它有多个麦克风的输入，但输出是立体声的(左和右)。

这就是求和放大器的用处，因为它将几个输入组合成一个共同的信号，没有噪声或干扰。由于这个原因，累加放大器也被称为电压加法器，因为它的输出是其输入端电压的相加。

反相放大器求和

最常用的求和放大器是放大器的扩展版本反相放大器配置，即运放的反相输入端应用多个输入，非反相输入端接地。由于这种配置，电压加法器电路的输出相位相差180^o关于输入。

求和放大器的总体设计如下图所示。正常的反相放大器电路在其反相输入端只有一个电压/输入。如果更多的输入电压被连接到反相输入端，如图所示，结果输出将是所有输入电压的和，但反相。

在分析上述电路之前，让我们讨论这个设置中的一个重要点:虚拟地面的概念。由于上述电路的非反相输入端接地，运放的反相输入端处于虚地。因此，逆变输入节点成为对输入电流求和的理想节点。

求和放大器的电路图如图所示。不是使用一个单一的输入电阻，所有的输入源都有自己的输入驱动电阻。这样的电路放大每个输入信号。每个输入的增益由反馈电阻R的比值给出_f到各自支路的输入电阻。

反相求和放大器输出电压计算

让R₁为输入阻抗和V₁为第一通道的输入电压。同样,R₂- - - - - - V₂为第二通道，R_3.- - - - - - V_3.第三通道，依此类推直到R_n- - - - - - V_nn^th通道。

已经说过，求和放大器基本上是一个反相放大器，在反相输入端有一个以上的电压。每个通道的输出电压可以单独计算，最终的输出电压将是所有单独输出的总和。

为了计算特定通道的输出电压，我们必须接地所有剩余通道，并使用基本的逆变放大器输出电压公式为每个通道。

如果除第一通道外所有通道都接地，则第一通道输出为:

V_着干活= - (R_f/ R₁V)₁

在那里,- (R_f/ R₁）第一通道的电压增益(A_V1）.

同样，如果除第二通道外的所有通道都接地，则第二通道的输出为:

V_OUT2= - (R_f/ R₂V)₂

在那里,- (R_f/ R₂）第二个通道的电压增益是A_V2）.

同样，n的输出^th通道由:

V_OUTn= - (R_f/ R_nV)_n

和- (R_f/ R_n）n的电压增益是多少^th通道(_Vn）.

输出信号是单个输出的代数和，或者换句话说，它是所有输入的总和乘以它们各自的增益。

V_出= V_着干活+ V_OUT2+…+ V_OUTn

V_出((R = -_f/ R₁V)₁+ (R_f/ R₂V)₂+…+ (R_f/ R_nV)_n］

V_出= V₁一个_V1+ V₂一个_V2+…+ V_n一个_Vn

在累加放大器中，如果输入电阻不相等，则称为比例累加放大器。但是如果所有的输入电阻都被选择为等大小，那么求和放大器就被称为具有等加权配置，其中每个输入通道的增益是相同的。

有时，有必要只增加输入电压而不放大它们。在这种情况下，输入电阻R的值₁, R₂, R_3.等的选择必须等于反馈电阻R的选择_f．因此，放大器的增益将是统一的。因此，输出电压将是输入电压的附加。

理论上，我们可以根据需要将尽可能多的输入信号应用到求和放大器的输入端。然而，必须注意的是，所有的输入电流都被添加，然后通过电阻R反馈_f，所以我们应该知道电阻的额定功率。

非反相放大器求和

非反相求和放大器也可以使用非反相放大器在这里，输入电压被加到运放的非反相输入端，部分输出通过分压器偏置反馈反馈到反相输入端。

非反相求和放大器的电路如下图所示。为了方便起见，下面的电路只有三个输入，但可以增加更多的输入。

首先，尽管这也是一个求和放大器，但计算并不像反相求和放大器那样简单，因为在非反相求和放大器中没有虚地求和节点的优势。

非反相叠加放大器输出电压计算

为了理解非反相求和放大器的工作原理，我们必须将电路分为两部分:

• 输入电阻/源端
• 非反相放大器部分

如果V_在是所有输入信号的组合，然后将其应用于运放的非反相端。由上述电路，我们可以计算出V_在作为输入和R_f和R_我作为反馈分压器的电阻如下:

V_出= V_在(1 + (R_f/ R_我）)

随着输出电压的计算，我们现在要确定V的值_在．如果V₁, V₂和V_3.是三个主要的输入源和R₁, R₂和R_3.是它们的输入电阻，那么V呢_三机一体, V_IN2和V_IN3为其他相应通道接地时各自通道的输入。所以,

V_在= V_三机一体+ V_IN2+ V_IN3

因为虚拟地面的概念在这里并不适用，所以所有的频道都会影响到其他频道。让我们来计算V_三机一体V的一部分_在通过简单的数学，我们可以很容易地推导出另外两个值，即V_IN2和V_IN3．

来到V_三机一体,当V₂和V_3.接地时，其相应的电阻不能忽略，形成一个分压器网络。所以,

V_三机一体= V₁((R₂| | R_3.) / (R₁+ (R₂| | R_3.)))

同样，我们可以计算另外两个值V_IN2和V_IN3作为

V_IN2= V₂((R₁| | R_3.) / (R₂+ (R₁| | R_3.)))

V_IN3= V_3.((R₁| | R₂) / (R_3.+ (R₁| | R₂)))

所以,

V_在= V_三机一体+ V_IN2+ V_IN3

V_在= V₁((R₂| | R_3.) / (R₁+ (R₂| | R_3.))) + V₂((R₁| | R_3.) / (R₂+ (R₁| | R_3.))) + V_3.((R₁| | R₂) / (R_3.+ (R₁| | R₂)))

最后，计算输出电压V_出作为

V_出= V_在(1 + (R_f/ R_我）)

V_出= (1 + (r_f/ R_我V)) {₁((R₂| | R_3.) / (R₁+ (R₂| | R_3.))) + V₂((R₁| | R_3.) / (R₂+ (R₁| | R_3.))) + V_3.((R₁| | R₂) / (R_3.+ (R₁| | R₂)))}

如果考虑特殊的等权条件，即所有电阻具有相同的值，则输出电压为:

V_出= (1 + (r_f/ R_我)) ((V₁+ V₂+ V_3.) / 3)

本文首先对非反相放大器进行设计，使其具有所要求的电压增益。然后选择尽可能大的输入电阻，以适应所使用的运放类型。

电压加法器的例子

如下电路所示，三个音频信号驱动一个求和放大器。输出电压是多少?

各通道的闭环电压增益可计算为:

一个_CL1= - (R_f/ R₁) = - (100 kΩ / 20 kΩ) = - 5

一个_{这有点难度}= - (R_f/ R₂) = - (100 kΩ / 10 kΩ) =>

一个_CL3= - (R_f/ R_3.) = - (100 kΩ / 50 kΩ) =>

求和放大器的输出电压为:

V_出= (_CL1V₁+一个_{这有点难度}V₁+一个_CL3V₁）

= - [(5 * 100 mV) + (10 * 200 mV) + (2 * 300 mV)]

= - (0.5 v + 2 v + 0.6 v)

V_出= - 3.1 v

加法放大器应用程序

混音器

求和放大器是一个有用的电路，当两个或两个以上的信号需要增加或合并，如在音频混音应用。来自不同乐器的声音可以通过传感器转换成特定的电压水平，并连接到累加放大器。

这些不同的信号源将被求和放大器组合在一起，合并后的信号被送至音频放大器。下图显示了作为音频混频器的求和放大器的示例电路图。

求和放大器可以作为一个多通道音频混音器为多个音频通道。没有干扰(从一个通道反馈到另一个通道的输入)将发生，因为每个信号是通过一个电阻，其另一端连接到接地端子。

数字-模拟转换器

一个数字-模拟转换器(DAC)将应用于其输入端的二进制数据转换为等效的模拟电压值。实时工业控制应用通常使用微型计算机。这些微型计算机输出的数字数据需要转换成模拟电压，以驱动电机、继电器、执行器等。

最简单的数字-模拟转换器电路使用一个求和放大器和一个加权电阻网络。典型的4位DAC电路使用求和放大器如下图所示。

上面所示的求和放大器的输入是二进制数据Q_一个,问_B,问_C和问_D，通常用5v表示逻辑1，用0v表示逻辑0。

如果输入电阻在每个分支选择,每个输入电阻的值是双电阻在之前输入的值分支,然后在输入数字逻辑电压将产生一个输出的加权和输入电压应用。

这种数字-模拟转换电路的精度受到所使用的电阻值的精度和表示逻辑电平的变化的限制。

水平移动装置

加和放大器的另一个重要应用是电平移位器。一个2输入和放大器可以作为电平移位器，其中一个输入是交流信号，第二个输入是直流信号。

交流信号将被输入的直流信号所抵消。这种电平移位器的主要应用之一是用于直流偏置控制的信号发生器。

结论

一个完整的初学者教程的总和放大器或其他已知的加法器电路。你学习了一些基本的求和放大器，反相和非反相求和放大器，输出电压计算，一个示例电路和一些重要的应用。