แอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่กลับด้าน: วงจร, อนุพันธ์, ฟังก์ชันการถ่ายโอน, เทียบกับการรวมกลับด้าน และการประยุกต์ใช้งาน

การดำเนินงาน เครื่องขยายเสียง มีให้เลือกหลายรูปแบบ ก เครื่องขยายเสียงสรุป เป็นประเภทหนึ่งที่ใช้สำหรับรวมแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่บนอินพุตอย่างน้อยสองอินพุตขึ้นไปให้เป็นแรงดันไฟฟ้า o/p เดียว op-amp แบบกลับด้านมีแรงดันไฟฟ้าอินพุตเดียวซึ่งจ่ายให้กับขั้วอินพุตแบบกลับด้าน หากเราให้ตัวต้านทานอินพุทหลายตัวกับเทอร์มินัลอินพุทแบบกลับด้าน แต่ละอินพุทจะเทียบเท่ากับค่าตัวต้านทานอินพุทดั้งเดิม หรือที่เรียกว่าเครื่องขยายสัญญาณรวม แอมพลิฟายเออร์นี้ประมวลผลการเพิ่มและการลบแรงดันไฟฟ้า แอมพลิฟายเออร์สรุปมีสองประเภท; การกลับด้านและการไม่กลับด้าน บทความนี้ให้ข้อมูลโดยย่อเกี่ยวกับก แอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่แปลงกลับ การทำงานและการประยุกต์ของมัน

แอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่กลับด้านคืออะไร?

ประเภทของการกำหนดค่าวงจร Op-Amp ที่ใช้เพื่อให้เอาต์พุตแบบรวมโดยมีเฟสหรือขั้วเดียวกันเรียกว่าเครื่องขยายสัญญาณสรุปแบบไม่กลับด้าน แอมพลิฟายเออร์สรุปประเภทนี้ใช้เทคนิคการเชื่อมต่อโดยตรง ซึ่งระบุว่าสัญญาณต้นทางเชื่อมต่อและตรงไปยัง Op-Amp

ในการกำหนดค่าออปแอมป์ประเภทนี้ อินพุทแบบกลับด้านของออปแอมป์จะต่อสายดิน อินพุตที่ไม่กลับด้านจะเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าอินพุตผ่านตัวต้านทานหรือโดยตรง แรงดันไฟเอาท์พุตของแอมพลิฟายเออร์รวมที่ไม่กลับด้านนี้สามารถกำหนดได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

Vout = (1+Rf/R1)*วิน

โดยที่ 'Rf' เป็นตัวต้านทานป้อนกลับ 'R1' คือตัวต้านทานอินพุต & Vin คือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่ใช้

การทำงานของแอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่กลับด้าน

เครื่องขยายสัญญาณสรุปแบบไม่กลับด้านจะให้ผลรวม o/p ของสัญญาณ i/p รวมถึงเฟส (หรือ) ขั้วที่คล้ายกัน แอมพลิฟายเออร์นี้มีแหล่งอินพุตหลายแหล่งและเอาต์พุตเดี่ยวซึ่งอินพุตเหล่านี้เชื่อมต่อกับขั้วต่อที่ไม่กลับด้านผ่านตัวต้านทาน

สัญญาณอินพุตทุกสัญญาณจะเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวต้านทาน ในขณะที่ปลายอีกด้านของตัวต้านทานทุกตัวจะเชื่อมต่อกับเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านของ op-amp หลังจากนั้นทางแยกรวมจะเชื่อมต่อกับ GND ผ่านตัวต้านทานป้อนกลับ ดังนั้นการจัดเรียงนี้ช่วยให้แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอินพุตต่างๆ ด้วยการถ่วงน้ำหนักที่เหมาะสมซึ่งตัดสินใจโดยค่าของตัวต้านทาน

เอาต์พุตรวมของแอมพลิฟายเออร์นี้คือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่เชื่อมต่อทั้งหมด โดยน้ำหนักแต่ละตัวขึ้นอยู่กับตัวต้านทานที่เชื่อมต่อด้วยอินพุตที่เทียบเท่ากัน ดังนั้นอินพุตและเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์นี้จึงอยู่ในเฟสที่ 0°

แอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่แปลงกลับโดยใช้ Op Amp

แผนภาพวงจรแอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่กลับด้านแสดงอยู่ด้านล่าง การกำหนดค่าแอมพลิฟายเออร์นี้คล้ายกับแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่แปลงกลับ แรงดันไฟฟ้าอินพุตของแอมพลิฟายเออร์นี้จะถูกกำหนดให้กับเทอร์มินัลอินพุตที่ไม่กลับด้านของ Op Amp เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์นี้จะถูกป้อนกลับผ่านการป้อนกลับแบบอคติของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าไปยังเทอร์มินัลอินพุตแบบกลับด้าน วงจรนี้มีอินพุตสามช่องเพื่อความสะดวกเท่านั้น แต่ยังสามารถเพิ่มจำนวนอินพุตได้อีกด้วย การคำนวณแรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์นี้จะอธิบายไว้ด้านล่าง

หากแรงดันไฟฟ้าอินพุตเช่น 'VIN' เป็นสัญญาณอินพุตทั้งหมดรวมกัน ก็สามารถจ่ายได้ที่พินที่ไม่กลับด้านของ op-amp จากวงจรแอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่กลับด้านข้างต้น เราสามารถคำนวณแรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์นี้ด้วยพินอินพุต VIN และในตัวแบ่งคำติชม ตัวต้านทาน Rf และ Ri ถูกนำมาใช้ ดังนั้นแรงดันไฟขาออกจะกลายเป็นดังนี้

VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))

เมื่อใดก็ตามที่หาแรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์นี้ได้ เราจะต้องตัดสินใจเลือกค่า VIN หากแหล่งอินพุตหลักสามแหล่งคือ V1, V2 & V3 และความต้านทานอินพุตคือ R1, R2 & R3 ดังนั้นอินพุตช่องที่เกี่ยวข้องคือ VIN1, VIN2 และ VIN3 เมื่อช่องอื่นที่เทียบเท่าถูกต่อสายดิน ดังนั้น,

วิน = วิน1 + วิน2 + วิน3

ในที่นี้ เมื่อแนวคิดภาคพื้นดินเสมือนใช้ไม่ได้ ทุกช่องจะส่งผลต่อช่องที่เหลือ ขั้นแรก เราต้องคำนวณส่วน VIN1 ของ VIN และคำนวณด้วยคณิตศาสตร์ง่ายๆ เราสามารถรับค่า VIN2 และ VIN3 ที่เหลืออีกสองค่าได้อย่างง่ายดาย

เมื่อใดก็ตามที่ V2 และ V3 ถูกต่อสายดินมาที่ VIN1 ตัวต้านทานที่เทียบเท่ากันของพวกมันก็ไม่สามารถละเลยได้เนื่องจากสร้างเครือข่ายตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เพราะเหตุนี้,

VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]

ในทำนองเดียวกัน เราสามารถคำนวณค่า VIN2 และ VIN3 อีกสองค่าได้

VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]

ดังนั้น,

วิน = วิน1 + วิน2 + วิน3

VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]

ในที่สุดเราก็สามารถคำนวณแรงดันไฟขาออกได้ดังนี้

VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) {V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3 ))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]}

หากเราพิจารณาสถานะพิเศษที่ถ่วงน้ำหนักเทียบเท่ากับตัวต้านทานทั้งหมดที่มีค่าใกล้เคียงกัน หลังจากนั้น VOUT จะเป็น:

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)

การออกแบบวงจรรวมแบบไม่กลับด้านนั้นได้รับการออกแบบโดยหลักๆ แล้วการออกแบบแอมพลิฟายเออร์นี้ให้มีแรงดันเกนที่จำเป็น หลังจากนั้น ตัวต้านทานอินพุตจะถูกเลือกให้มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้เหมาะกับประเภทของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานที่ใช้

ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนแอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่กลับด้าน

วงจรขยายสัญญาณรวมแบบไม่แปลงกลับที่มีอินพุตสามช่องแสดงอยู่ด้านล่าง หากเราต้องการเพิ่มสัญญาณอินพุตสามสัญญาณให้กับแอมพลิฟายเออร์ ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนของแอมพลิฟายเออร์สรุปผลรวมแบบไม่แปลงอินพุทสามตัวจะกล่าวถึงด้านล่าง

โดยใช้ทฤษฎีบทการทับซ้อน ขั้นแรกเราจะปล่อย 'V1' ไว้ภายในวงจรนี้ และ V2 และ V3 ทำให้เป็นศูนย์โดยการเชื่อมต่อตัวต้านทาน R2 และ R3 เข้ากับ GND

สำหรับแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานที่สมบูรณ์แบบ กระแสอินพุทของขั้วต่อที่ไม่กลับด้านจะถือเป็นศูนย์ ดังนั้นตัวต้านทาน R1, R2 และ R3 จะสร้างตัวลดทอนแรงดันไฟฟ้าผ่านตัวต้านทาน R2 และ R3 แบบขนาน ดังนั้น 'Vp' ก็คือ;

วีพี = V1 R2 || R3/R1+ R2|| R3

ที่ไหนด้วย R2 || R3 เราสังเกตเห็นว่าค่า R2 และ R3 ขนานกัน

ด้วยแหล่งอินพุต V1 เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานสามารถบันทึกผ่าน VOUT1 และสามารถเขียนเป็น;

VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]

โดยการแทนค่า Vp ในสมการ VOUT1 เราจะได้

VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

ในทำนองเดียวกันเราสามารถเขียน VOUT2 & VOUT3 ได้เมื่อสัญญาณอินพุตเท่านั้น V2 และ V3 ตามลำดับ

VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]

ด้วยการเพิ่มสมการ VOUT1, VOUT2 & VOUT3 ข้างต้น ฟังก์ชันการถ่ายโอนของแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่แปลงกลับซึ่งรวมถึงสัญญาณอินพุตสามสัญญาณจะกลายเป็นดังนี้

VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .

ความแตกต่างระหว่างแอมพลิฟายเออร์สรุปกลับและไม่กลับด้าน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง Inverting และ Non-Inverting Summing Amplifiers มีการอธิบายไว้ด้านล่าง

ข้อดี

ที่ ข้อดีของแอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่กลับด้าน รวมถึงสิ่งต่อไปนี้

• แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของเครื่องขยายเสียงสรุปนี้เป็นค่าบวก
• สามารถรับสัญญาณเอาท์พุตได้โดยไม่ต้องกลับเฟส
• ค่าความต้านทานอินพุตของมันสูง
• แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับเป็นตัวแปร
• ในแอมพลิฟายเออร์นี้ การจับคู่อิมพีแดนซ์ที่เหนือกว่าสามารถทำได้

ที่ ข้อเสียของแอมพลิฟายเออร์สรุปแบบไม่กลับด้าน รวมถึงสิ่งต่อไปนี้

• แอมพลิฟายเออร์นี้มีข้อเสียเปรียบหลักคือ อัตราขยายของวงจรจะเป็นสองเท่าสำหรับช่องสัญญาณที่เหลือที่เชื่อมต่ออยู่ หากอินพุตตัวใดตัวหนึ่งถูกถอดออก
• ไม่แนะนำให้หลีกหนีจากการลอยของพินที่ไม่กลับด้านในขณะที่ถอดอินพุตทั้งหมดออก
• การรบกวนที่เป็นไปได้ระหว่างอินพุตและอินพุตอื่นๆ อาจเกิดขึ้นได้เมื่อระดับความรุนแรงเปลี่ยนแปลงไป
• การแนะนำอินพุตที่สามอาจส่งผลให้กำไรลดลงภายในสองช่องทางแรก ซึ่งอาจมีผลกระทบโดยขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันเฉพาะ
• หากมีลิงค์ไปยังแหล่งใด ๆ ที่มีค่าอิมพีแดนซ์เอาต์พุตแบบแปรผัน จะส่งผลต่อการขยายสองช่องสัญญาณที่เหลือซึ่งอาจไม่ได้รับความนิยม

การใช้งาน

ที่ การประยุกต์ใช้เครื่องขยายสัญญาณสรุปแบบไม่แปลงกลับ รวมถึงสิ่งต่อไปนี้

• วงจรออปแอมป์สรุปแบบไม่แปลงกลับสามารถใช้งานได้ทุกที่ที่ต้องการอิมพีแดนซ์อินพุตสูง
• วงจรเหล่านี้สามารถใช้เป็นตัวติดตามแรงดันไฟฟ้าได้โดยเพียงแค่ส่ง o/p ให้กับอินพุทแบบกลับด้านเหมือนกับอินเวอร์เตอร์
• วงจรเหล่านี้ช่วยในการแยกวงจรแบบเรียงซ้อนโดยเฉพาะ
• เครื่องขยายสัญญาณนี้ใช้เพื่อจัดเตรียมเอาต์พุตแบบรวมสำหรับสัญญาณอินพุตที่ใช้กับเฟสหรือขั้วเดียวกัน

ดังนั้น นี่คือภาพรวมของผลรวมที่ไม่กลับด้าน เครื่องขยายเสียง วงจร อนุพันธ์ ความแตกต่าง ฟังก์ชันถ่ายโอน ข้อดี ข้อเสีย และการนำไปใช้งาน นี่คือเครื่องขยายสัญญาณสรุปประเภทหนึ่งที่มีอินพุตหลายอินพุตไปยังอินพุต +ve ที่ไม่แปลงกลับ แอมพลิฟายเออร์สรุปสามารถใช้เป็นแอมพลิฟายเออร์รวมแบบไม่แปลงกลับได้โดยการเชื่อมต่อสัญญาณอินพุตต่างๆ ทั่วทั้งตัวต้านทานเข้ากับอินพุตแบบไม่แปลงกลับของ op-amp

แรงดันไฟเอาท์พุตของแอมพลิฟายเออร์สรุปนี้คือจำนวนแรงดันไฟฟ้าอินพุต ซึ่งเอนเอียงโดยค่าของตัวต้านทาน สัญญาณอินพุตทุกสัญญาณของแอมพลิฟายเออร์นี้สามารถเชื่อมต่อกับตัวต้านทานได้ ในขณะที่ขั้วที่เหลือของตัวต้านทานแต่ละตัวสามารถเชื่อมต่อกับขั้วที่ไม่กลับด้านของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานได้ หลังจากนั้นทางแยกรวมจะเชื่อมต่อกับ GND ผ่านตัวต้านทานป้อนกลับ ดังนั้น การจัดเรียงนี้ทำให้แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานรวมแรงดันไฟฟ้าอินพุตต่างๆ ผ่านการถ่วงน้ำหนักที่เหมาะสมซึ่งตัดสินใจผ่านค่าตัวต้านทาน นี่คือคำถามสำหรับคุณ แอมพลิฟายเออร์สรุปคืออะไร?