電路+公式，秒懂反相加法運(yùn)算電路

　　一、什么是反相加法運(yùn)算電路？

　　最常用的反相加法放大運(yùn)算電路是反相放大運(yùn)算電路配置的擴(kuò)展版本，即多個(gè)輸入應(yīng)用于運(yùn)算放大電路的反相輸入端，而同相輸入端接地，由于這種配置，電壓加法器電路的輸出相 對(duì)于輸入異相 180 °。

　　加法放大器的一般設(shè)計(jì)如以下電路所示。普通反相放大器電路在其反相輸入端只有一個(gè)電壓/輸入。如果更多輸入電壓如圖所示連接到反相輸入端子，則結(jié)果輸出將是所有施加的輸入電壓的總和，但是是反相的。

　　反相加法運(yùn)算電路圖

　　二、反相加法器原理

　　反相加法放大器基本上是一個(gè)運(yùn)算放大器電路，可以將輸入信號(hào)的數(shù)量組合到單個(gè)輸出，該輸出是應(yīng)用輸入的加權(quán)和。

　　在反相放大器中，只有一個(gè)電壓信號(hào)應(yīng)用于反相輸入，如下所示。

　　反相加法運(yùn)算電路

　　如果將多個(gè)輸入端子并聯(lián)到現(xiàn)有輸入端子，這個(gè)簡(jiǎn)單的反相放大器可以很容易地修改為求和加法放大器，如下圖所示：

　　求和加法運(yùn)算電路

　　三、反相加法電路計(jì)算公式

　　在之前反相運(yùn)算放大器有講過(guò)，反相放大器有一個(gè)單一的輸入電壓 （Vin） 施加到反相輸入端。如果我們?cè)谳斎攵颂砑痈嗟妮斎?a target="_blank">電阻，每個(gè)電阻的值都與原始輸入電阻 （Rin） 相等，我們最終會(huì)得到另一個(gè)運(yùn)算放大器電路，稱為反相加飯放大器、“求和逆變器”甚至是“電壓加法器”電路，如下圖所示：

　　反相加法運(yùn)算電路圖

　　這個(gè)簡(jiǎn)單的加法放大器電路中，輸出電壓 （Vout） 現(xiàn)在與輸入電壓之和 V 1、V 2、V 3等成正比，然后我們可以修改反相放大器的原始方程，新輸入的反相加法運(yùn)算電路的計(jì)算公式：

　　反相加法運(yùn)算電路計(jì)算公式

　　但是，如果所有輸入阻抗 （ R IN ） 的值相等，我們可以簡(jiǎn)化上述等式以給出輸出電壓：

　　反相加法運(yùn)算放大電路計(jì)算公式：

　　反相加法運(yùn)算放大電路計(jì)算公式

　　我們現(xiàn)在有一個(gè)運(yùn)算放大器電路，將放大每個(gè)單獨(dú)的輸入電壓并產(chǎn)生與三個(gè)單獨(dú)的輸入電壓 V1、V2 和 V3 的代數(shù)“SUM”成比例的輸出電壓信號(hào)。如果需要，我們還可以添加更多輸入，因?yàn)槊總€(gè)單獨(dú)的輸入“看到”它們各自的電阻，Rin 作為唯一的輸入阻抗。

　　這是因?yàn)檩斎胄盘?hào)通過(guò)運(yùn)算放大器反相輸入端的“虛擬接地”節(jié)點(diǎn)有效地相互隔離。當(dāng)所有電阻值相等且 Rf 等于 Rin 時(shí)，也可以獲得直流電壓相加。

　　不過(guò)要注意，當(dāng)求和點(diǎn)連接到運(yùn)算放大器的反相輸入時(shí)，電路將產(chǎn)生任意數(shù)量的輸入電壓的負(fù)和。同樣，當(dāng)求和點(diǎn)連接到運(yùn)算放大器的同相輸入時(shí)，它將產(chǎn)生輸入電壓的正和。

　　如果各個(gè)輸入電阻“不”相等，則可以制作比例加法放大器。那么方程必須修改為：

　　反相加法運(yùn)算放大電路計(jì)算公式

　　我們可以重新排列上述公式，使反饋電阻 R? 成為方程的一個(gè)因子，給出輸出電壓為：

　　反相加法運(yùn)算放大電路計(jì)算公式

　　如果更多的輸入電阻連接到放大器的反相輸入端，則可以輕松計(jì)算輸出電壓。每個(gè)單獨(dú)通道的輸入阻抗是它們各自輸入電阻的值，即R 1、R 2、R 3 。.. 等。

　　有時(shí)我們需要一個(gè)求和電路來(lái)將兩個(gè)或多個(gè)電壓信號(hào)加在一起而無(wú)需任何放大。通過(guò)將上述電路的所有電阻設(shè)置為相同的值 R，運(yùn)算放大器將具有單位電壓增益和等于所有輸入電壓的直接和的輸出電壓，如下所示：

　　反相加法運(yùn)算電路

　　反相加法放大器確實(shí)是一個(gè)非常靈活的電路，使我們能夠有效地將幾個(gè)單獨(dú)的輸入信號(hào)“相加”或“相加”（因此得名）。如果輸入電阻 R1、R2 、R3 等都相等，則將制作“單位增益反相加法器”。但是，如果輸入電阻具有不同的值，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“縮放求和放大器”，它將輸出輸入信號(hào)的加權(quán)和。

　　四、反相加法計(jì)算方法案例1

　　求下面反相加法運(yùn)算電路的輸出電壓。

　　反相加法運(yùn)算電路

　　電路增益公式：

　　反相加法運(yùn)算電路增益公式

　　現(xiàn)在可以將電路中的電阻值代入如下：

　　反相加法運(yùn)算電路計(jì)算公式：

　　我們知道輸出電壓是兩個(gè)放大的輸入信號(hào)之和，計(jì)算如下：

　　反相加法運(yùn)算電路計(jì)算公式

　　上述反相加法運(yùn)算電路的輸出電壓為-45 mV，作為其反相放大器為負(fù)。

　　五、反相加法計(jì)算方法案例2

　　計(jì)算下圖反相加法放大器的輸出電壓，電路如下圖所示。

　　反相加法放大器

　　反相加法運(yùn)算放大電路計(jì)算公式

　　六、反相加法運(yùn)算電路的應(yīng)用

　　我們可以使用求和放大器來(lái)做什么？求和放大器的輸入電阻連接到電位器，則各個(gè)輸入信號(hào)可以按不同的量混合在一起。

　　1、加法放大器音頻混合器

　　例如，測(cè)量溫度時(shí)，你可以添加負(fù)偏移電壓以使輸出電壓在冰點(diǎn)處顯示為“0”，或者生成音頻混音器用于將來(lái)自不同源通道（人聲、樂(lè)器等），然后將它們組合到音頻放大器。

　　加法放大器音頻混合器

　　2、數(shù)模轉(zhuǎn)換器

　　加法放大器的另一個(gè)有用應(yīng)用是作為加權(quán)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC）。如果每個(gè)輸入的求和放大器的輸入電阻R IN值加倍，例如 1kΩ、2kΩ、4kΩ、8kΩ、16kΩ 等，則為數(shù)字邏輯電壓，邏輯電平“0”或邏輯電平這些輸入上的“1”將產(chǎn)生一個(gè)輸出，該輸出是數(shù)字輸入的加權(quán)和。如下的電路。

　　數(shù)模轉(zhuǎn)換器

　　當(dāng)然這是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。在這個(gè) DAC 求和放大器電路中，構(gòu)成輸入數(shù)據(jù)字的各個(gè)位的數(shù)量，在本例中為 4 位，最終將確定輸出階躍電壓占滿量程模擬輸出電壓的百分比。

　　此外，該滿量程模擬輸出的精度取決于輸入位的電壓電平，“0”始終為 0V，“1”始終為 5V，以及用于輸入電阻器R IN的電阻值的精度。