Operasyonel amplifikatörler farklı konfigürasyonlarda mevcuttur. A toplama amplifikatörü Minimum iki veya daha fazla girişteki mevcut gerilimleri tek bir o/p geriliminde birleştirmek için kullanılan tiplerden biridir. Ters op-amp, evirici giriş terminaline sağlanan tek bir giriş voltajına sahiptir. Evirici giriş terminaline birkaç giriş direnci verirsek, her giriş, toplama amplifikatörü olarak bilinen orijinal giriş direnci değerine eşdeğerdir. Bu amplifikatör voltaj ekleme ve çıkarma işlemlerini gerçekleştirir. İki tür toplama amplifikatörü vardır; ters çeviren ve ters çevirmeyen. Bu makale bir konu hakkında kısa bilgi sağlar. evirmeyen toplama kuvvetlendiricisi , çalışma ve uygulamaları.
Ters çevirmeyen Toplama Yükselteci nedir?
Aynı faza veya polariteye sahip, toplanmış bir çıkış sağlamak için kullanılan bir Op-Amp devre konfigürasyonu türü, Ters çevirmeyen toplama amplifikatörü olarak bilinir. Bu tür toplama amplifikatörleri, kaynak sinyallerinin Op-Amp'ye bağlandığını ve yönlendirildiğini gösteren doğrudan bağlantı tekniğini kullanır.
Bu tür op-amp konfigürasyonunda, op-amp'in evirici girişi topraklanır. Ters çevirmeyen giriş, giriş voltajına bir direnç aracılığıyla veya doğrudan bağlanır. Bu evirmeyen toplama amplifikatörünün çıkış voltajı aşağıdaki formül kullanılarak belirlenebilir:
Vout = (1+Rf/R1)*Vin
'Rf' geri besleme direnci olduğunda, 'R1' giriş direncidir ve Vin uygulanan giriş voltajlarının toplamıdır.
Ters Çevirmeyen Toplama Amplifikatörü Çalışması
Ters Çevirmeyen Toplama Amplifikatörü, benzer polarite (veya) fazı dahil olmak üzere i/p sinyallerinin toplam o/p'sini sağlar. Bu amplifikatörün birkaç giriş kaynağı ve bu girişlerin dirençler aracılığıyla evirici olmayan terminaline bağlandığı tek bir çıkışı vardır.
Her giriş sinyali doğrudan bir dirence bağlanırken, her direncin diğer ucu basitçe op-amp'in evirici olmayan terminaline bağlanır. Bundan sonra toplama bağlantısı bir geri besleme direnci aracılığıyla GND'ye bağlanır. Dolayısıyla bu düzenleme, işlemsel yükselticinin, bir direncin değerlerine göre belirlenen uygun ağırlıklandırmayla çeşitli giriş voltajlarını eklemesine izin verir.
Bu amplifikatörün toplam çıkışı, bireysel ağırlıkların eşdeğer girişlere sahip bağlı dirençlere bağlı olduğu tüm bağlı giriş voltajlarının toplamıdır. Yani bu amplifikatörün girişi ve çıkışı 0° ile aynı fazdadır.
Op Amp kullanan Ters Çevirmeyen Toplama Amplifikatörü
Ters çevirmeyen toplama amplifikatörü devre şeması aşağıda gösterilmiştir. Bu amplifikatör konfigürasyonu, evirmeyen amplifikatöre benzer. Bu amplifikatörün giriş voltajları Op Amp'in evirmeyen giriş terminaline verilir. Bu amplifikatörün çıkışı, voltaj bölücü öngerilim geri beslemesi aracılığıyla ters çevirici giriş terminaline geri beslenir. Bu devrenin sadece kolaylık olması açısından üç girişi vardır, ancak giriş sayısı da eklenebilir. Bu amplifikatörün çıkış voltajı hesaplaması aşağıda tartışılmaktadır.
'VIN' gibi giriş voltajı tüm giriş sinyallerinin birleşimi ise, bu, op-amp'in evirici olmayan pininde sağlanabilir. Yukarıdaki evirmeyen toplama amplifikatör devresinden, bu amplifikatörün çıkış voltajını giriş pimi VIN ile hesaplayabiliriz ve geri besleme bölücüsünde Rf ve Ri dirençleri kullanılır. Böylece çıkış voltajı şu şekilde olacaktır;
VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))
Bu amplifikatörün çıkış voltajı belirlendiğinde VIN değerine karar vermemiz gerekir. Üç ana giriş kaynağı V1, V2 ve V3 ise giriş dirençleri; R1, R2 ve R3 ve diğer eşdeğer kanallar topraklandığında ilgili kanal girişleri VIN1, VIN2 ve VIN3 olur. Böylece,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
Burada sanal zemin fikri geçerli olmadığında tüm kanallar kalan kanalları etkilemektedir. Öncelikle VIN'in VIN1 kısmını hesaplamamız gerekiyor ve kolay matematikle; VIN2 ve VIN3'ün kalan iki değerini kolayca alabiliriz.
V2 ve V3, VIN1'e gelirken topraklandığında, voltaj bölücü ağı şekillendirirken eşdeğer dirençleri göz ardı edilemez. Sonuç olarak,
VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]
Benzer şekilde diğer iki VIN2 ve VIN3 değerini de şu şekilde hesaplayabiliriz:
VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]
Öyleyse,
VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3
VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))].
Son olarak Çıkış gerilimini şu şekilde hesaplayabiliriz;
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))]}
Tüm dirençlerin benzer değerlere sahip olduğu özel eşdeğer ağırlıklı durumu dikkate alırsak, bundan sonra VOUT şöyle olur:
VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)
Evirmeyen toplama devresi tasarımına öncelikle bu amplifikatörün gerekli voltaj kazancını sağlayacak şekilde tasarlanmasıyla yaklaşılır. Bundan sonra giriş dirençleri, kullanılan işlemsel yükseltecin türüne uyacak şekilde mümkün olduğu kadar büyük seçilir.
Ters Çevirmeyen Toplama Amplifikatörü Transfer Fonksiyonu
Üç girişli evirmeyen toplama amplifikatörü devresi aşağıda gösterilmiştir. Eğer amplifikatöre üç giriş sinyali eklemek istersek, üç girişli evirmeyen toplama amplifikatörünün transfer fonksiyonu aşağıda tartışılacaktır.
Süperpozisyon teoremini kullanarak öncelikle bu devre içerisinde basitçe 'V1' bırakacağız ve R2 & R3 dirençlerini GND'ye bağlayarak V2 ve V3'ü sıfırladık.
Mükemmel bir işlemsel yükselteç için, evirici olmayan terminalin giriş akımı sıfır olarak kabul edilir. Yani R1, R2 ve R3 dirençleri paralel bağlı R2 ve R3 dirençleri üzerinden voltaj zayıflatıcı yapacaktır. Yani 'Vp';
Vp = V1 R2 || R3/ R1+ R2|| R3
R2 ile nerede || R3'te R2 ve R3 değerlerinin paralel olduğunu fark ettik.
V1 giriş kaynağı ile işlemsel yükseltecin çıkışı VOUT1 aracılığıyla not edilebilir ve şu şekilde yazılabilir:
VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]
VOUT1 denklemindeki Vp değerini değiştirerek;
VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
Benzer şekilde, giriş sinyalleri yalnızca; Buna göre V2 ve V3.
VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]
VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]
Yukarıdaki VOUT1, VOUT2 ve VOUT3 denklemleri eklendiğinde, üç giriş sinyali içeren evirici olmayan bir amplifikatörün transfer fonksiyonu şu şekilde olacaktır;
VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .
Tersine Çeviren ve Tersine Çevirmeyen Toplama Amplifikatörü arasındaki fark
Ters Çeviren ve Ters Çevirmeyen Toplama Yükselteçleri arasındaki temel fark aşağıda tartışılmaktadır.
| Toplama Amplifikatörünü Ters Çevirme | Ters Çevirmeyen Toplama Amplifikatörü |
| Bu devredeki tüm giriş sinyalleri op-amp'in evirici giriş terminaline verilirken evirici olmayan terminal topraklanır. | Bu devredeki tüm giriş sinyalleri op-amp'in evirmeyen giriş terminaline verilirken evirici terminal topraklanır. |
| Bu toplama amplifikatörü, evirici op-amp'e benzer şekilde çalışır | Bu evirmeyen toplama amplifikatörü, evirmeyen op-amp'e benzer şekilde çalışır. |
| Toplama amplifikatörünün ters çevrilmesi, çıkış sinyalinin fazını tersine çevirir. | Ters çevirmeyen toplama amplifikatörü, giriş sinyaline benzer bir fazı korur. |
| Bu amplifikatör konfigürasyonu, uygulanan giriş voltajlarının negatif toplamını verir. | Ters çevirmeyen toplama amplifikatörü konfigürasyonu, uygulanan giriş voltajlarının pozitif toplamını verir. |
| Bu amplifikatördeki giriş ve çıkış sinyali arasındaki faz farkı 180°'dir. | Bu amplifikatördeki giriş ve çıkış sinyali arasındaki faz farkı 0°'dir. |
| Bu amplifikatördeki geri bildirim, giriş sinyalinin sağlandığı yerde sağlanır. | Bu amplifikatördeki geri besleme ve giriş sinyali basitçe farklı terminallere bağlanır. |
| '+' terminali GND'ye bağlanır. | Bu amplifikatörde '-' terminali GND'ye bağlanır. |
| Bu amplifikatörde geri besleme GND'ye bağlanamaz. | Bu amplifikatördeki geri besleme bir dirençle GND'ye bağlanır. |
| Bu amplifikatör, negatif (-ve) polariteye sahip ters bir çıkış verir. | Bu amplifikatör tarafından üretilen çıkış ters çevrilmez ve +ve polaritesiyle ifade edilir. |
| Bu amplifikatörün kazanç polaritesi (-) negatiftir. | Evirici olmayan bir amplifikatörün kazanç polaritesi (+) pozitiftir. |
| Bu amplifikatörün kazancı < veya > veya = birliğe (1) eşittir. | Kazanç her zaman > 1'dir. |
Avantajları
evirmeyen bir toplama amplifikatörünün avantajları aşağıdakileri içerir.
- Bu toplama amplifikatörü voltaj kazancı pozitiftir.
- Çıkış sinyali fazın ters çevrilmesi olmadan elde edilebilir.
- Giriş empedans değeri yüksektir.
- Gerilim kazancı değişkendir.
- Bu amplifikatörde üstün empedans uyumu elde edilebilir.
Ters çevirmeyen bir toplama amplifikatörünün dezavantajları aşağıdakileri içerir.
- Bu amplifikatörün, girişlerden birinin ayrılması durumunda devre kazancının bağlı kalan kanal için iki kat olacağı ana dezavantajı vardır.
- Tüm girişleri ayırırken, ters çevirmeyen pinlerin hareketliliğinden uzaklaşmanız önerilmez.
- Girdi ve diğer girdiler arasındaki olası etkileşimin şiddeti değişen miktarlarda mevcut olabilir.
- Üçüncü bir girişin tanıtılması, ilk iki kanalda kazançta bir düşüşe neden olabilir ve bu, belirli uygulamaya bağlı olarak sonuçlar doğurabilir.
- Değişken çıkış empedansı değerine sahip herhangi bir kaynağa bağlantı varsa, bu durum geri kalan iki kanalın amplifikasyonunu etkiler ve bu da popüler olmayabilir.
Uygulamalar
evirmeyen toplama yükselteçlerinin uygulamaları aşağıdakileri içerir.
- Evirmeyen toplama op-amp devreleri, yüksek giriş empedansının gerekli olduğu her yerde uygulanabilir.
- Bu devreler, bir invertör gibi evirici girişe basitçe o/p sağlanarak voltaj takipçisi olarak kullanılabilir.
- Bu devreler belirli kademeli devrelerin izole edilmesine yardımcı olur.
- Bu amplifikatör, aynı faza veya polariteye sahip uygulanan giriş sinyalleri için toplanmış bir çıkış sağlamak için kullanılır.
Dolayısıyla bu, ters çevrilmeyen toplama işlemine genel bir bakıştır yükselteçler, devreler, türetme , farklılıklar, transfer fonksiyonu, avantajları, dezavantajları ve uygulamaları. Bu, +ve çevirici olmayan girişe birkaç girişi olan bir tür toplama amplifikatörüdür. Toplama amplifikatörü, dirençler boyunca çeşitli giriş sinyallerini op-amp'in evirmeyen girişine basitçe bağlayarak, evirmeyen bir toplama amplifikatörü olarak kullanılabilir.
Bu toplama amplifikatörünün çıkış voltajı, direncin değerlerine göre saptırılan giriş voltajlarının miktarıdır. Bu yükselticinin her giriş sinyali basitçe bir dirence bağlanabilirken, her bir direncin geri kalan terminali işlemsel yükselticinin evirici olmayan terminaline bağlanabilir. Bundan sonra, toplama bağlantısı bir geri besleme direnci aracılığıyla GND'ye bağlanır. Dolayısıyla bu düzenleme, işlemsel yükseltecin, direnç değerleri aracılığıyla kararlaştırılan uygun ağırlıklandırma yoluyla çeşitli giriş voltajlarını içermesine olanak tanır. İşte size bir soru, toplama amplifikatörü nedir?
