Un análisis importante de Summing Amplifier | 3+ aplicaciones

Amplificador sumador

Credito de imagen: "eclipse de lune 27 de julio de 2018"(CC BY 2.0) por Amanclos

Puntos de discusión

  1. amplificador operacional sumador | amplificador sumador op amp
  2. definición de amplificador sumador
  3. amplificador sumador no inversor | amplificador sumador no inversor con amplificador operacional | amplificador sumador en configuración no inversora
  4. amplificador sumador inversor
  5. circuito amplificador sumador | circuito amplificador sumador amplificador operacional
  6. circuito amplificador sumador inversor
  7. circuito amplificador sumador no inversor
  8. amplificador sumador con entrada ac y dc
  9. salida del amplificador sumador
  10. forma de onda del amplificador sumador
  11. forma de onda de salida del amplificador sumador
  12. ganancia de un amplificador sumador
  13. determinar la tensión de salida del amplificador sumador
  14. derivación del amplificador sumador
  15. Fórmula del amplificador sumador inversor
  16. derivación del amplificador sumador no inversor
  17. fórmula sumadora de ganancia del amplificador
  18. amplificador sumador ic
  19. esquema del amplificador sumador
  20. amplificador sumador analógico
  21. teoría del amplificador de suma y diferencia
  22. amplificador sumador de audio
  23. amplificador sumador de corriente
  24. diferencia entre amplificador sumador inversor y no inversor | amplificador sumador inversor vs no inversor
  25. sumador-amplificador convertidor digital a analógico | amplificador sumador dac
  26. función de amplificador sumador
  27. amplificador sumador de suministro único
  28. aplicaciones de amplificador sumador
  29. mezclador de audio sumador amplificador
  30. amplificador sumador dc offset
  31. diseño de amplificador sumador
  32. ejemplo de amplificador sumador
  33. sumador de escala y amplificador de promediado
  34. Circuito amplificador sumador en protoboard
  35.  Preguntas Frecuentes

amplificador operacional sumador | amplificador sumador op amp

Un amplificador sumador es una de las aplicaciones de amplificador operacional, que realiza operaciones de suma o suma. Se suministran múltiples voltajes de entrada al amplificador y la salida proporciona una suma amplificada de los voltajes. Los amplificadores sumadores tienen varias aplicaciones en electrónica. También tiene dos tipos: amplificador sumador inversor y amplificador sumador no inversor. En detalle, discutiremos el análisis del amplificador sumador en el siguiente artículo.

amplificador sumador
amplificador sumador
Credito de imagen : Wikipedia comunes

definición de amplificador sumador

Un amplificador sumador se puede definir como un amplificador, que toma múltiples entradas en uno de los terminales de entrada y proporciona la suma ponderada de todas las entradas.

amplificador sumador no inversor con amplificador operacional | amplificador sumador en configuración no inversora.

El amplificador sumador no inversor es uno de los tipos de amplificadores sumadores. En este tipo de operaciones, los voltajes de entrada se proporcionan en el terminal no inversor del amplificador. La polaridad de la salida sigue siendo la misma que la de las entradas y, por ello, se denomina amplificador sumador no inversor.

amplificador sumador inversor

El amplificador sumador inversor es otro tipo de amplificador sumador en el que los voltajes de entrada se proporcionan en los terminales inversores. La polaridad de los voltajes de salida cambia y por esa razón se conoce como amplificador sumador inversor.

diseño de amplificador sumador

Un amplificador sumador está diseñado con la ayuda de un amplificador operacional básico y resistencias. Puede diseñarse en dos configuraciones principales

  • amplificador sumador inversor.
  • amplificador sumador no inversor.

 Discutiremos el diseño general de un amplificador sumador.

Para diseñar un circuito con un amplificador operacional, debemos tener en cuenta las propiedades básicas del amplificador operacional. Son: alta impedancia de entrada y el concepto de tierra virtual. Para la tierra virtual, tenemos que hacer una conexión a tierra en cualquier terminal de entrada (la forma convencional es conectar la tierra en el terminal opuesto donde no se suministran las entradas). Se crea una ruta de retroalimentación, teniendo en cuenta la alta ganancia de entrada. Generalmente, se crea una ruta de retroalimentación negativa para la estabilidad del sistema. Las Entradas están provistas de resistencias. La salida se recopila de la salida, que contiene la suma ponderada de la entrada.

Circuito amplificador sumador | Diseño de circuito amplificador sumador de amplificador operacional

Las siguientes imágenes representan diagramas de circuitos del amplificador sumador. El primero es para invertir el circuito amplificador sumador y el segundo es para el circuito amplificador sumador no inversor.

Circuito amplificador sumador inversor

Image by: Carga inductivaAmplificador inversor Op-Amp, marcado como dominio público, más detalles sobre Wikimedia Commons

Circuito amplificador sumador no inversor

Image by: Carga inductivaAmplificador no inversor Op-Amp, marcado como dominio público, más detalles sobre Wikimedia Commons

Observe tanto el diagrama del circuito como puede observar la diferencia en la aplicación de los voltajes de entrada.

amplificador sumador con entrada ac y dc

Se puede proporcionar un amplificador sumador con voltaje de CA o voltaje de CC. Los tipos de voltaje de entrada generalmente no tienen en el funcionamiento del amplificador.

salida del amplificador sumador

La salida de un amplificador sumador proporciona los voltajes de entrada sumados amplificados proporcionados en uno de los terminales de entrada del amplificador operacional. La polaridad del voltaje de salida depende de la selección del terminal de entrada y si la entrada se proporciona en el terminal no inversor, la salida no se invertirá. Aún así, si la entrada se proporciona en el terminal inversor del circuito, habrá un cambio de polaridad.

forma de onda del amplificador sumador

Los voltajes de entrada y salida de un amplificador operacional se pueden observar y medir usando un CRO. Los pines CRO están conectados con los pines de entrada y la tierra para observar los voltajes de entrada.

forma de onda de salida del amplificador sumador

Para observar la salida, el conector positivo del CRO está conectado al pin de salida y el conector negativo está conectado al pin de tierra. Entonces podemos observar el voltaje de salida.

ganancia de un amplificador sumador

El amplificador sumador también es un amplificador operacional típico. También amplifica la señal de entrada y proporciona la salida. Ahora, un amplificador sumador también realiza la operación de suma. Entonces, amplifica el voltaje de entrada sumado. La ecuación general (del amplificador sumador no inversor) se puede escribir como: Vo = k (V1 + V2 +… + Vn). Aquí, Vo es la ecuación de salida y V1, V2… Vn son los voltajes de entrada. 'k' es el factor de ganancia.

¿Cómo determinar el voltaje de salida del amplificador sumador?

Deben seguirse algunos pasos para determinar el voltaje O / P del amplificador sumador. Al principio, tenemos que utilizar el concepto de terreno virtual. Con esto, nos aseguramos de que los voltajes en ambos terminales de entrada sean iguales. Luego aplique la ley de corriente de Kirchhoff para obtener las ecuaciones de voltaje de los terminales de entrada. Después de eso, reemplace los términos necesarios para obtener la salida final en voltajes y resistencias de entrada. Las derivaciones para los tipos inversor y no inversor se dan a continuación.

derivación del amplificador sumador

La derivación del amplificador sumador se refiere a la derivación de la ecuación de salida. La derivación incluye averiguar la ecuación actual usando KCL y usando el concepto de tierra virtual y alta impedancia de entrada donde sea aplicable. La derivación del amplificador sumador inversor y no inversor se realiza a continuación.

Fórmula del amplificador sumador inversor

Determinemos la fórmula de salida para un amplificador sumador inversor, que tiene 'n' número de entradas. Observe el diagrama de circuito dado arriba.

Usando el concepto de suelo virtual, el potencial del nodo A es idéntico al potencial del nodo B. Aplicando KCL, la corriente será

I1 + I2 + I3 +… + IN = IO

O, V1 / R1 + V2 / R2 +… + Vn / Rn = - Vo / Rf

O Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Ahora, si R1 = R2 =… = Rn = Rf, entonces podemos escribir -

Vo = - [V1 + V2 +… + Vn]

Esta es la fórmula del amplificador sumador inversor.

derivación de amplificador sumador no inversor

Observe el diagrama del circuito del amplificador sumador no inversor. La resistencia de retroalimentación se expresa como Rf. Las resistencias para cada voltaje de entrada se asumen como R1 = R2 = R3 = R. La resistencia para el amplificador sumador inversor es R1. Usando el concepto de tierra virtual y KCL, la ecuación de salida viene como: Vo = [1 + (Rf / R1)] * [(V1 + V2 + V3) / 3]

fórmula de ganancia del amplificador sumador

La ecuación de salida de un amplificador sumador inversor se da como:

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Suponiendo que R1 = R2 =… = Rn,

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R1) +… + (Rf * Vn / R1)

O Vo = - (Rf / R1) [V1 + V2 +… + Vn]

Ahora, la ecuación general de un amplificador inversor es:

Vo = - k (V1 + V2 +… + Vn), donde k es la ganancia.

Entonces, k = (Rf / R1)

Es el factor de ganancia de un amplificador sumador inversor.

Circuito integrado de amplificador sumador

No hay ningún amplificador sumador listo para usar disponible en empaque IC. Se construyen utilizando los circuitos integrados de amplificador operacional convencionales. Los amplificadores operacionales, como el LM358, que tiene un amplificador operacional dual implementado, se utilizan para hacer el circuito.  

esquema del amplificador sumador

El diagrama esquemático del amplificador sumador se muestra a continuación.

Esquema de circuitos internos

Amplificador sumador analógico

El amplificador es un dispositivo analógico. También se utiliza un amplificador sumador para la conversión de digital a analógico. Es por eso que los amplificadores sumadores se denominan amplificadores sumadores analógicos.

teoría del amplificador de suma y diferencia

La teoría detrás de la suma y el amplificador de diferencias son solo las operaciones matemáticas de suma y resta. En los amplificadores sumadores, los voltajes de entrada se proporcionan en un extremo y la salida, la suma de los voltajes, se recibe con algo de amplificación en la salida.

Lo mismo para el amplificador diferencial, se proporcionan dos o más voltajes en la etapa de entrada, y una salida, la diferencia entre ellos se proporciona con amplificaciones.

Ambos amplificadores también son amplificadores operacionales básicos. Por lo tanto, también se siguen la teoría y los principios de los amplificadores operacionales básicos.

suma de usos del amplificador

Un amplificador sumador es un dispositivo útil. Como su nombre lo recomienda, el amplificador mezcla las señales según sea necesario. Algunas de las aplicaciones importantes son:

  • Mezclador audio: Los amplificadores sumadores se utilizan en la mezcla de audio para sumar varias entradas con ganancias iguales.
  • DAC: Los amplificadores sumadores también se utilizan en convertidores digitales a analógicos.
  • Procesamiento de señales analógicas: Los amplificadores sumadores son instrumentos eficientes para el procesamiento de señales.

amplificador sumador de audio

El amplificador sumador de audio es una de las aplicaciones importantes de los amplificadores sumadores. Los amplificadores de audio mezclan voces, baterías, guitarras y otros sonidos de otros instrumentos. Es uno de los dispositivos imprescindibles para la reproducción de grabaciones.

amplificador sumador de cc

El amplificador sumador de CC se conoce como los amplificadores sumadores alimentados con los voltajes de CC de entrada. En general, los amplificadores sumadores se pueden alimentar con voltajes de CA o CC para su funcionamiento.

diferencia entre amplificador sumador inversor y no inversor | amplificador sumador inversor vs no inversor

Los amplificadores sumadores inversores y no inversores no son más que dos configuraciones de amplificadores sumadores diferentes y una comparación intermedia de la siguiente manera:

Objeto de comparaciónAmplificador sumador inversorAmplificador sumador no inversor
EntradaLa entrada se aplica en el terminal inversor del circuito.La entrada se aplica al amplificador no inversor del circuito.
SalidaLa polaridad de salida se invierte desde la entrada.La polaridad de salida sigue siendo la misma que la de la señal del terminal de entrada.
PreferenciasComparativamente, se prefiere más un amplificador sumador inversor.Se utiliza un amplificador sumador no inversor en aplicaciones específicas.

amplificador sumador diferencial

Un amplificador sumador proporciona una salida que incluye la suma ponderada de entradas. Ahora, suponga que la salida de un amplificador sumador tiene tanto la entrada de polaridad negativa como los voltajes de polaridad positiva. En ese caso, ese amplificador sumador se denominará amplificador sumador diferencial. Dichos amplificadores se pueden diseñar y están fácilmente disponibles en el mercado.

sumador-amplificador convertidor digital a analógico | amplificador sumador dac

Un convertidor de digital a analógico convierte la señal digital proporcionada en su señal analógica equivalente y para saber más sobre el convertidor de digital a analógico, Haga clic aquí.

Un amplificador sumador es un dispositivo esencial para hacer un convertidor de digital a analógico; aquí se muestra el diagrama de circuito de un DAC de 3 bits que usa un amplificador sumador.

La salida del circuito viene como: Vo = -R [(V2 / R) + (V1 / 2R) + (V0 / 4R)]

Después de simplificar la ecuación, podemos escribir:

Vo = -1/4 [4V2 + 2V1 + V0]

La tabla de salida

V2V1V0Valor digitalVout (valor analógico)
00000
0011hasta el 0.25
0102hasta el 0.5
0113hasta el 0.75
1004hasta el 1.0
1015hasta el 1.25
1106hasta el 1.5
1117hasta el 1.75

función de sumador-amplificador

La función del amplificador sumador es sumar todos los voltajes de entrada proporcionados en el terminal inversor o no inversor y proporcionó la salida, que contiene la suma ponderada de todas las entradas.

¿Cómo funciona un amplificador sumador?

El funcionamiento de un amplificador sumador es sencillo. Las entradas se dan en uno de los terminales de entrada. Las resistencias agregan peso a los voltajes de entrada. El amplificador luego suma toda la entrada ponderada y produce una salida.

amplificador sumador dc offset

Un amplificador sumador se alimenta con una tensión de compensación de CC con una tensión de CA. Este suministro ayuda a mantener los LED en el circuito de modulación de LED, trabajando en un rango lineal.

ejemplo de amplificador sumador

Algunos de los ejemplos de amplificadores sumadores son mezcladores de audio, convertidores de digital a analógico, modulaciones LED, sumador de voltaje, etc.

sumador de escala y amplificador de promediado

El amplificador inversor tiene tres tipos de configuraciones. Son: sumar, promediar y escalar. Hemos hablado de invertir el amplificador sumador. Ahora vamos a describir la escala y el promedio.

La ecuación de salida del amplificador sumador inversor es:

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Ahora observe. El término de resistencia asociado con los voltajes de entrada contribuye a la ganancia y afecta la salida. El cambio en la resistencia cambiará la salida. Este es el amplificador de escala.

Ahora, si R1 = R2 =… = Rn = R,

Entonces, Vo = - [(V1 * Rf / R) + (Rf * V2 / R) +… + (Rf * Vn / R)

O Vo = - (Rf / R) [V1 + V2 +… + Vn]

Ahora, si (Rf / R) = 1 / n, donde n es el número de entrada, entonces la ecuación viene como: Vo = - (1 / n) [V1 + V2 +… + Vn]

Podemos decir que esta ecuación representa el promedio de toda la señal de entrada. Este es el amplificador promedio.

circuito sumador-amplificador en placa de pruebas

Un resumenamplificador (ya sea inversor o no inversor) sumando dos voltajes se puede diseñar usando una placa de pruebas. Los componentes necesarios para realizar las conexiones son los siguientes:

  1. IC741 (1)
  2. Fuente de voltaje múltiple
  3. Resistencias (5kohm x 2, 1kohm x 3)
  4. Conexión de cables
  5. CRO

La conexión se completa utilizando el diagrama de circuito del amplificador sumador inversor. La siguiente imagen muestra la conexión de la placa de pruebas del amplificador sumador.

PREGUNTAS FRECUENTES

1. ¿Qué hace un amplificador sumador?

Responder: El objetivo principal del amplificador sumador es sumar todos los voltajes de entrada proporcionados en el terminal inversor o no inversor y proporcionar la salida, que contiene la suma ponderada de todas las entradas.

2. ¿Cómo funciona un amplificador sumador?

Responder: El funcionamiento de un amplificador sumador es sencillo. Las entradas se dan en uno de los terminales de entrada. Las resistencias agregan peso a los voltajes de entrada. El amplificador luego suma toda la entrada ponderada y produce una salida.

3.amplificador de suma con condensador

Responder: Los condensadores se colocan en un amplificador sumador para bloquear el componente de CC de las señales. El condensador permite solo las partes de CA de las señales entrantes y salientes.

4.¿Por qué el amplificador operacional sumador se llama amplificador sumador ponderado?

Responder: El amplificador sumador a menudo se denomina amplificador sumador ponderado, ya que la salida de un amplificador sumador consta de voltajes de entrada ponderados. El peso proviene de las resistencias conectadas con los voltajes de entrada.

5. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de invertir un amplificador sumador?

Responder: Las ventajas del amplificador sumador son: i) Tiene una mayor estabilidad debido a la retroalimentación negativa. ii) Tiene tres tipos de configuraciones para un amplificador sumador: sumador, escalado y promediado.

La única desventaja del amplificador sumador inversor es que tiene una ganancia comparativamente menor que el amplificador no inversor.

6. ¿Cuál es la fórmula para calcular el valor de la resistencia de retroalimentación Rf en un circuito amplificador sumador? Escribe la fórmula con la notación estándar.

Responder: En general, el valor de Rf se suministra al circuito. Si no están disponibles, pero tiene valores para otros parámetros, puede encontrar fácilmente el valor de Rf a partir de la ecuación de salida. La ecuación de salida de un amplificador inversor se da a continuación.

Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

7. Por qué los filtros de parada de banda activos están diseñados con un amplificador sumador

Responder: Los amplificadores sumadores se utilizan para diseñar los filtros de parada de banda activos, ya que el amplificador sumador ofrece una región operativa lineal y proporciona la tierra virtual.

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Sobre Sudipta Roy

Soy un entusiasta de la electrónica y actualmente me dedico al campo de la Electrónica y las Comunicaciones.
Tengo un gran interés en explorar tecnologías modernas como la inteligencia artificial y el aprendizaje automático.
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Ayudar a alguien a adquirir conocimientos me produce un inmenso placer.

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