Op-amp grunderna (del 2) (2 / 9 steg)

Steg 2: sommar

Sommaren används för att lägga till två eller flera spänningar tillsammans genom en ingående resistor stege (bild 1). Alla motstånd kan av samma nominella (märkt, inte det faktiska) värde, eller de kan vara olika. Om de är olika, får vi en vägda sommar. Ekvationen för Vout visas i schematiska bilden. Värdet av varje ingång ges procent, eller vikt, hela. Att lägga upp alla vikter ger dig din produktion, inverterad naturligtvis eftersom vi använder inverterade indata. Observera att vi fortfarande kan implementera vinst här, fastställs av Rf/R.

Bygga: Anslut din (+) och (-) strömförsörjning till stift 7 och 4, respektive. Placera alla dina indata motstånd parallellt, ansluter ena änden av dem alla tillsammans, antingen på samma rad av en skärbräda eller med byglar. Lämna de andra ändarna av motstånden bortkopplad från varandra, ansluter indata till en resistor. Anslut den feedback resistorn (Rf) över stift 2 och 6. Stift 6 är din produktion. (Bild 2)

Från scope avbildningen, kan vi se att om vi ingång 100mV på båda ingångarna (200 totalt), vi får 2V ut (200 * 10 vinst). (Bild 3)

Hur vi skala våra ingångar till har mer eller mindre vikt? Ändra värdena för input motstånden. Matematik blir lite mer roligt, men inte svårt alls. -Vout = Rf * (V1/R1 + V2/R2 +... + Vn/Rn) bilderna 4 och 5 visar resultatet av ändra input motståndet för V2, först till 500Ω och sedan till 2, respektive.

Med input motstånden samtidigt kan har varje ingång samma vikt, så totalen är en enkel summa. När motståndet av en ingång går ner, vinsten är nu högre och det har därför mer ingång in i systemet, vilket ger mer vikt till ingången i förhållande till produktionen, vilket ökar linjärt. En Ingångsmotstånd går, ingång ökningen för som minskar, medan ökningen för den andra (s) förblir densamma, så vikten av att en ingående nu går ner. Med 500Ω, vinsten är 10kΩ/500Ω = 20 X. Så blir 100mV indata 2V utgång, medan den andra 100mV ingång utgångar 1V. Lägg dem och du få 3V sett i bild 4. Om indata ändras till 2, vinsten är nu 10kΩ/2 = 5 X för den ingången. 100mV blir 500mV, den andra ingången stannar på 10 X för 1V utgång och vi får sammanlagt 1.5V som framgår av bild 5.

Allt detta kommer tillsammans mycket fint när du vill konvertera digitala signaler till analoga signaler. Om inte du är bekant med binära tal och räkning, Läs här. Om vi antar en 4-bitars digital ingång, med varje bit kopplat till en av fyra ingångar av sommaren, sedan om alla bitar är 0, får vi det lägsta värdet ut, 0V. Om alla bitar är höga, vi få våra max spänning som bestäms av den (+) växelspänning och vinst. Som vi räkna från 0 till 15 i binär på 4 ingångar, får vi en av 16 möjliga analog spänningsvärden kommer från kretsen. För lätt matematik, låt oss anta att en maximal utmatning på 4V, så för varje binärt tal vi räkna upp, lägger vi till 4V/16 = 250mV. För detta ska fungera behöver vi olika värden för input motstånden. En snabb titt på hur binära konverterar till decimal och vi ser att inte alla binära siffror har samma vikt, och de är relaterade genom krafter av 2. Så vi justera våra ingående motstånd för att matcha samma förhållande, med värdena för 1kΩ (2 ^ 0), 2 (2 ^ 1), 4kΩ (2 ^ 2) och 8kΩ (2 ^ 3) knutna till input bits 0-3, respektive. Bild 6 visar utdata med skalad motstånden med övergången mellan digitala värden på 4ms. Resolutionen är riktigt grova på grund av det ringa antalet bitar på indata. Som nämnts, 4 bitar bara tillåta 16 möjliga värden (2 ^ 4). Med 8 bitar, som växer till 256 värden (2 ^ 8), med 16 bitar får vi 65536 (2 ^ 16), och 32 bitar ger 4,3 miljarder (2 ^ 32). Med fler värden att välja mellan, får vi mycket högre upplösning eftersom varje steg är mindre och vi kan manipulera vågformen för att tillhandahålla någon form vi vill på nästan vilken frekvens bara genom programmering den digitala ingången. Detta är hur Analog upptäckten och EE styrelsen generera vågformer.

Bild 7 visar vad som händer med produktionen när alla ingående motstånd är lika och därför alla ingångar har lika stor vikt. Definitivt inte en bra vågform.