9.1 Краткие сведения из теории

Сумматор предназначен для формирования напряжения, равного усилен- ной алгебраической сумме нескольких входных сигналов, т.е. выполняет мате- матическую операцию суммирования нескольких сигналов. При этом выходной сигнал дополнительно инвертируется, отсюда и название – инвертирующий сумматор. Схема инвертирующего сумматора приведена на рисунке 9.1. Число параллельных ветвей на входе равно количеству сигналов, предназначенных для сложения. Сопротивления резисторов принимают одинаковыми:

R_ОС=R₁=R₂=... =R_n<<R_{ВХ ОУ}

При I_{ВХ ОУ} = 0, имеем I_ОС=I₁+ I₂+...+ I_n

^U_ВЫХ ^{= - ( U}₁^{+ U}₂^+...+U_n⁾

^I₁ ^R₁

^U₁

2

^I₂ R

^U₂

^In

U

n

R_n

=^Iос

-

U₀

^Rос

_Uвых

+

Рисунок 9.1 - Схема инвертирующего сумматора

Соотношение отражает равноправное весовое участие слагаемых в их сумме. Суммирование может производиться и с соответствующими весовыми коэффициентами для каждого из слагаемых:

U _вых (

=^RОС

R₁

U₁ 

=^RОС

R₂

U ₂ ... 

=^RОС

R_n

U _n )

это достигается применением различных значений сопротивлений рези- сторов во входных ветвях.

Неинвертирующий сумматор (рисунок 9.2) выполняется на основе схемы неинвертирующего усилителя.

^I₁

^U₁

^I₂

^U₂

^In

U_n

R

R

^{R U}н

^Iос

U₀

R₁

^Rос

-

+

^Uвых

Рисунок 9.2 - Схема неинвертирующего сумматора

При U₀=0 напряжения на обоих входах ОУ равны и составляют

U _Í U _È

_ ^R1

^R₁ ^R_ÎÑ

^U ÂÛÕ ^.

При равенстве нулю тока по неинвертирующему входу (R_{ВХ ОУ}=∞) имеем

^{U 1 U Í} _^{U 2 U Í} _{... }^{U n U Í} _0

R R R

_R1

^U₁ ^U ₂ ^{... U} _n ^n

_{R1 RÎÑ}

R₁ R_ÎÑ

^U _{ÂÛÕ ,}

откуда

^U _ÂÛÕ ^

nR₁

^(U₁ ^U ₂ ^{... U} _n ⁾

Выбор параметров схемы производят, исходя из равенства единице пер- вого сомножителя в правой части последнего выражения:

( R₁ + R_ОС )/(nR₁ ) = 1

В суммирующем усилителе, показанном на рисунке 9.3, пренебрегая входными токами и напряжением смещения, выполняются следующие соотно- шения: I1=U1/R1; I2=U2/R2

I=I1+I2

^I_ОС^{= I1+I2=-U}_ВЫХ ^/R_ОС

Из полученных соотношений можно получить следующее выражение для

выходного напряжения:

^U_ВЫХ^=-(I1-I2)R_ОС^{= - (U1/R1+U2/R2)R}_ОС ^{= - R}_ОС^(U1+U2)/R

Последнее выражение справедливо при R = R1 = R2.

Рисунок 9.3 – Схема исследования сумматора