2 Расчет сумматора на базе операционного усилителя
Схема инвертирующего сумматора для реализации функции приведена на рисунке 2.1:
Uвых= 10.5U1 + 6U2 + 2U3 – U4 – 6.5U5
Рисунок 2.1 – Схема инвертирующего сумматора на ОУ
Выходное напряжение инвертирующего сумматора формула:
где,
– коэффициенты усиления по входам:
где,
–
сопротивление обратной связи;
– сопротивление
в цепи данного входа.
Входное сопротивление по инвертирующему входу:
Rи= 27,7 кОм. Входное сопротивление по неинвертирующему входу: Rн=
Чтобы выровнять входные сопротивления параллельно инвертирующему входу, требуется включить резистор R6, так чтобы:
При
единичном входном напряжении 100 мВ
(
Входное напряжение сумматора: Uвых=1050+600+200-100-650=1100 мВ. Приведем резисторы R1-R5 к ряду резисторов E24: R1 = 5.1 кОм; R2 = 9.1 кОм; R3 = 2.7 кОм; R4 = 5.6 кОм; R5 = 8.2 кОм. Для реализации в технике рассчитаем выходные напряжения и получим следующее:
На
рисунке 2.2 приведено сравнение
теоретических и расчетных выходных
напряжения для инвертирующего сумматора
на операционном усилителе: Рисунок 2.2 - Сравнение теоретических и расчетный выходных напряжения для суммирующего сумматора на ОУ Таким образом, в данном разделе был рассчитан сумматор на операционном усилителе. сопротивления резисторов, их коэффициент усиления, выходные напряжения, преведен график сравнения теоретических и расчетных данных.
3 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ СУММАТОРА НА БАЗЕ ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЯ
Одним из наиболее эффективных и распространенных языков моделирования сложных дискретных систем являются языки Multisim. В качестве объектов языка используются аналоги стандартных компонентов схемы[6]. Исследуем параллельную схему сумматора на ОУ. Строим схему параллельного сумматора на операционном усилителе (рисунок 3.1):
Рисунок 3.1 – Модель инвертирующего сумматора на операционном усилителе |
Включаем в схему дополнительный элемент для анализа схемы. Подключаем дополнительный элемент (рисунок 3.2), а именно осциллограф XSC1 для снятия выходного напряжения. |
=31,2
кОм;
=
=
=
=
=100
мВ). Доля входов составит:
1050
мВ;
=
600 мВ;
=
200 мВ;
=
100 мВ;
=
650 мВ.
1078
мВ;
=
604 мВ;
=
2037 мВ;
=
1000 мВ;
=
1078+604+2037+1000+670= 5389 мВ.
Рисунок 3.2 – Схема параллельного сумматора на ОУ с
Дополнительными элементами
С лицевой панели осциллографа снимаем параметры выходного напряжения Uвых1, подаем на его вход напряжение 0.1мВ (рисунок 3.3).
Рисунок 3.3 – Выходного напряжения Uвых1 параллельного сумматора
С
осциллографа снимаем параметры выходного
напряжения
,
подаем
на его вход напряжение 0.1мВ (рисунок
3.4).
Рисунок 3.4 – Выходного напряжения параллельного сумматора
С
осциллографа снимаем параметры выходного
напряжения
,
подаем
на его вход напряжение 0.1мВ (рисунок
3.5).
Рисунок 3.5 – Выходного напряжения параллельного сумматора
С
осциллографа снимаем параметры выходного
напряжения
,
подаем
на все входы напряжение 0.1мВ (рисунок
3.7).
Рисунок 3.7 – Выходного напряжения Uвых4 параллельного сумматора
С
осциллографа снимаем параметры выходного
напряжения
,
подаем
на все входы напряжение 0.1мВ (рисунок
3.8).
Рисунок 3.8 – Выходного напряжения Uвых5 параллельного сумматора
На рисунке 3.9 приведено сравнение расчетных и практических выходных напряжения для инвертирующего сумматора на операционном усилителе:
Рисунок 3.9 – Сравнение теоретических и расчетный выходного напряжения для параллельного сумматора на ОУ
Таким образом в данном разделе были рассчитаны значения выходных напряжений, указаны изображения сумматора в программе Multisim.