Amplificatore sommatore o circuito sommatore operazionale

Gli amplificatori operazionali (Opamp) hanno così tante applicazioni interessanti e abbiamo già creato molti circuiti usando amplificatori operazionali. Oggi studieremo un'altra applicazione di Opamp che consiste nell'aggiungere due o più tensioni di ingresso e il circuito si chiama Summing amplifier o Opamp Adder. Qui useremo LM358 Opamp per dimostrare il circuito sommatore.

Componenti richiesti:

Amplificatori doppio operazionali LM358
Resistore 1KΩ -4Nos
Alimentazione (per opamp + Vcc e -Vcc) 9 Vdc
Due sorgenti di tensione di ingresso (la loro somma dovrebbe essere <tensione di alimentazione)
DMM multimetro digitale per test

Prima di entrare nei dettagli impareremo prima gli amplificatori operazionali e l'LM385.

Op-amp (amplificatore operazionale)

LM358 è un doppio amplificatore operazionale a basso rumore che ha due comparatori di tensione indipendenti all'interno. Questo è un amplificatore operazionale generico che può essere configurato in molte modalità come comparatore, estate, integratore, amplificatore, differenziatore, modalità invertente, modalità non invertente, ecc.

Per saperne di più su LM358 passare attraverso i vari circuiti LM358 come amplificatore e comparatore.

Configurazione invertente dell'amplificatore operazionale

Qui stiamo costruendo il circuito Adder usando l'amplificatore invertente. Quindi, per capire il circuito Summing di Inverting Opamp, dobbiamo prima guardare come funziona un operazionale invertente in configurazione a circuito chiuso. Il circuito chiuso dell'amplificatore operazionale invertente è molto utile e ha due caratteristiche più importanti, che lo rendono utilizzabile in varie applicazioni e sono le seguenti: -

Nella configurazione ad anello chiuso,

Nessun flusso di corrente nei terminali di ingresso
La tensione di ingresso differenziale è zero come V1 = V2 = 0 (Terra virtuale), OPPURE l'amplificatore operazionale cerca di mantenere entrambi gli ingressi allo stesso livello o allo stesso valore anche se uno dei terminali non è collegato a terra.

Di seguito è riportato un circuito OpAmp invertente ad anello chiuso che fornisce un feedback negativo dall'uscita all'ingresso. E a causa di questo feedback negativo, la tensione sull'ingresso invertente diventa uguale alla tensione sull'ingresso non invertente, creando così una massa virtuale.

Sappiamo dalle formule Inverting Op-amp Gain, Guadagno (Av) = Vout / Vin = (Rf / Rin)

Circuito sommatore invertente / Amplificatore sommatore funzionante:

Il circuito del sommatore invertente è simile all'amplificatore invertente sopra in cui le tensioni di ingresso sono fornite al terminale invertente e il terminale non invertente è messo a terra, ma la differenza nel circuito del sommatore invertente è che ha più ingressi sul suo terminale invertente. Di seguito è riportato il circuito del circuito sommatore invertente con due ingressi all'ingresso invertente.

Nel circuito il terminale non invertente è collegato a terra e, come si vede nella configurazione ad anello chiuso, la tensione nel punto B sarà uguale alla tensione nel punto A, 0V. Pertanto la corrente I1 e I2 fluirà nel resistore Rf (il potenziale più alto) e non nel terminale invertente (il potenziale inferiore) dell'amplificatore operazionale. La tensione di uscita ottenuta sarà la somma degli ingressi e sarà di natura negativa poiché gli ingressi sono applicati al terminale non invertente.

Ecco l'implementazione pratica del circuito sommatore Opamp utilizzando LM358.Abbiamo usato due batterie separate (≈4 Vdc e ≈2.6 Vdc) per due tensioni di ingresso e puoi vedere la somma di due tensioni di ingresso (6.89v) nel multimetro nella figura sottostante.

Inversione dell'analisi del circuito sommatore operazionale:

L'equazione del guadagno per l'amplificatore invertente è, Vout = (Rf / R) Vin

Applicando KCL al circuito, I1 + I2 = If (V1-0 / R1) + (V2-0 / R2) = (0-Vo / Rf) (V1 / R1) + (V2 / R2) = - Vo / Rf Vo = - Rf * { (V1 / R1) + (V2 / R2)} ……… Equazione-1 Vo = - {(RfV1 / R1) + (RfV2 / R2)},

Se ci sono n input allora

Vo = - Rf * {(V1 / R1) + (V2 / R2) + ……….. + (V2 / Rn)}

Consideriamo R1 = R2 = Rf = R

Vo = - (V1 + V2); quando R1 = R2 = Rf = R Vo = - (V1 + V2 …… + Vn); (per n numero di ingressi)

Questo si chiama sommatore invertente a guadagno unitario

E se R1 = R2 = R ≠ Rf allora

Vo = - (Rf / R) (V1 + V2); Vo = - (Rf / R) (V1 + V2 …… + Vn); (per n numero di ingressi)

Quindi nel sommatore operazionale la tensione di uscita è proporzionale alla somma delle tensioni di ingresso.

Quindi è così che un amplificatore operazionale invertente in configurazione a circuito chiuso con più ingressi può essere utilizzato come circuito amplificatore sommatore o sommatore. Allo stesso modo possiamo costruire il sommatore operazionale con amplificatori operazionali non invertenti.