El amplificador sumador es otro tipo de configuración de circuito de amplificador operacional que se utiliza para combinar los voltajes presentes en dos o más entradas en un solo voltaje de salida.
Anteriormente vimos en el amplificador operacional de inversión que el amplificador de inversión tiene un solo voltaje de entrada, (Vin) aplicado al terminal de entrada de inversión. Si agregamos más resistencias de entrada a la entrada, cada valor igual al resistor de entrada original, (Rin) terminamos con otro circuito amplificador operacional llamado amplificador sumador , " sumando inversor " o incluso un circuito " sumador de voltaje " como se muestra abajo.
Sumando el circuito del amplificador
En este simple circuito amplificador sumador, la tensión de salida, (Vout) ahora se vuelve proporcional a la suma de las tensiones de entrada, V1, V2, V3, etc. Luego, podemos modificar la ecuación original para que el amplificador inversor tenga en cuenta estos nuevos entradas así:
Sin embargo, si todas las impedancias de entrada, ( Rin ) son iguales en valor, podemos simplificar la ecuación anterior para dar un voltaje de salida de:
Sumando la ecuación del amplificador
Ahora tenemos un circuito amplificador operacional que amplificará cada voltaje de entrada individual y producirá una señal de voltaje de salida que es proporcional al "SUM" algebraico de los tres voltajes de entrada individuales V 1 , V 2 y V 3 . También podemos agregar más entradas si es necesario, ya que cada entrada individual "ve" su resistencia respectiva, Rin como la única impedancia de entrada.
Esto se debe a que las señales de entrada están efectivamente aisladas unas de otras por el nodo de "tierra virtual" en la entrada inversora del amplificador operacional. También se puede obtener una adición de voltaje directo cuando todas las resistencias son de igual valor y Rƒ es igual a Rin .
Tenga en cuenta que cuando el punto de suma está conectado a la entrada inversora del amplificador operacional, el circuito producirá la suma negativa de cualquier número de voltajes de entrada. Del mismo modo, cuando el punto de suma se conecta a la entrada no inversora del amplificador operacional, se producirá la suma positiva de los voltajes de entrada.
Se puede hacer un amplificador de suma de escala si las resistencias de entrada individuales son "NO" iguales. Entonces la ecuación tendría que ser modificada a:
Para hacer que las matemáticas sean un poco más fáciles, podemos reorganizar la fórmula anterior para hacer que la resistencia de realimentación Rƒ sea el tema de la ecuación que da el voltaje de salida como:
Esto permite que el voltaje de salida se calcule fácilmente si se conectan más resistencias de entrada a los amplificadores que invierten el terminal de entrada. La impedancia de entrada de cada canal individual es el valor de sus respectivas resistencias de entrada, es decir, R 1 , R 2 , R 3 ... etc.
A veces necesitamos un circuito sumador para simplemente sumar dos o más señales de voltaje sin ninguna amplificación. Al colocar todas las resistencias del circuito por encima del mismo valor R , el amplificador operacional tendrá una ganancia de voltaje de unidad y un voltaje de salida igual a la suma directa de todos los voltajes de entrada, como se muestra:
El amplificador de suma es un circuito muy flexible que nos permite "agregar" o "sumar" (de ahí su nombre) varias señales de entrada individuales. Si las resistencias de las entradas, R 1 , R 2 , R 3 , etc., son todas iguales, se creará un sumador que invierte la ganancia unitaria. Sin embargo, si las resistencias de entrada tienen valores diferentes, se produce un "amplificador de suma de escala" que generará una suma ponderada de las señales de entrada.
Amplificador Sumador Ejemplo No1
Encuentre la tensión de salida del siguiente circuito del amplificador sumador.
Amplificador de suma
Usando la fórmula previamente encontrada para la ganancia del circuito.
Ahora podemos sustituir los valores de las resistencias en el circuito de la siguiente manera,
Sabemos que el voltaje de salida es la suma de las dos señales de entrada amplificadas y se calcula como:
Luego, el voltaje de salida del circuito del amplificador sumador anterior se da como -45 mV y es negativo como un amplificador inversor.
Sumando aplicaciones de amplificador
Entonces, ¿para qué podemos usar amplificadores sumadores? Si las resistencias de entrada de un amplificador sumador están conectadas a potenciómetros, las señales de entrada individuales pueden mezclarse entre sí en cantidades variables.
Por ejemplo, al medir la temperatura, puede agregar un voltaje de compensación negativo para hacer que el voltaje de salida o la pantalla se lea "0" en el punto de congelación o producir un mezclador de audio para agregar o mezclar formas de onda individuales (sonidos) de diferentes canales de fuente (voces, instrumentos, etc) antes de enviarlos combinados a un amplificador de audio.
Amplificador sumador de audio mezclador
Otra aplicación útil de un Amplificador de suma es como un convertidor de suma digital a analógico ponderado. Si las resistencias de entrada, Rin del amplificador sumador duplican el valor de cada entrada, por ejemplo, 1kΩ, 2kΩ, 4kΩ, 8kΩ, 16kΩ, etc., entonces un voltaje lógico digital, ya sea un nivel lógico "0" o un nivel lógico " 1 ”en estas entradas producirá una salida que es la suma ponderada de las entradas digitales. Considera el circuito de abajo.
Convertidor digital a analógico
Por supuesto, este es un ejemplo simple. En este circuito amplificador sumador de DAC, el número de bits individuales que forman la palabra de datos de entrada, y en este ejemplo de 4 bits, determinará en última instancia la tensión del escalón de salida como un porcentaje de la tensión de salida analógica a escala completa.
Además, la precisión de esta salida analógica a escala completa depende de que los niveles de voltaje de los bits de entrada sean consistentemente 0V para "0" y consistentemente 5V para "1", así como la precisión de los valores de resistencia utilizados para las resistencias de entrada, Rin .
Afortunadamente, para superar estos errores, al menos de nuestra parte, los dispositivos de digital a analógico y analógico a digital disponibles en el mercado están disponibles con redes de escalera de resistencias de alta precisión ya integradas.
En el siguiente tutorial sobre amplificadores operacionales, examinaremos el efecto del voltaje de salida, Vout cuando un voltaje de señal está conectado a la entrada inversora y la entrada no inversora al mismo tiempo para producir otro tipo común de circuito amplificador operacional llamado a Amplificador diferencial que se puede usar para "restar" los voltajes presentes en sus entradas.
