電路+公式，秒懂反相加法運算電路

　　一、什么是反相加法運算電路？

　　最常用的反相加法放大運算電路是反相放大運算電路配置的擴展版本，即多個輸入應用于運算放大電路的反相輸入端，而同相輸入端接地，由于這種配置，電壓加法器電路的輸出相 對于輸入異相 180 °。

　　加法放大器的一般設計如以下電路所示。普通反相放大器電路在其反相輸入端只有一個電壓/輸入。如果更多輸入電壓如圖所示連接到反相輸入端子，則結果輸出將是所有施加的輸入電壓的總和，但是是反相的。

　　反相加法運算電路圖

　　二、反相加法器原理

　　反相加法放大器基本上是一個運算放大器電路，可以將輸入信號的數量組合到單個輸出，該輸出是應用輸入的加權和。

　　在反相放大器中，只有一個電壓信號應用于反相輸入，如下所示。

　　反相加法運算電路

　　如果將多個輸入端子并聯到現有輸入端子，這個簡單的反相放大器可以很容易地修改為求和加法放大器，如下圖所示：

　　求和加法運算電路

　　三、反相加法電路計算公式

　　在之前反相運算放大器有講過，反相放大器有一個單一的輸入電壓 （Vin） 施加到反相輸入端。如果我們在輸入端添加更多的輸入電阻，每個電阻的值都與原始輸入電阻 （Rin） 相等，我們最終會得到另一個運算放大器電路，稱為反相加飯放大器、“求和逆變器”甚至是“電壓加法器”電路，如下圖所示：

　　反相加法運算電路圖

　　這個簡單的加法放大器電路中，輸出電壓 （Vout） 現在與輸入電壓之和 V 1、V 2、V 3等成正比，然后我們可以修改反相放大器的原始方程，新輸入的反相加法運算電路的計算公式：

　　反相加法運算電路計算公式

　　但是，如果所有輸入阻抗 （ R IN ） 的值相等，我們可以簡化上述等式以給出輸出電壓：

　　反相加法運算放大電路計算公式：

　　反相加法運算放大電路計算公式

　　我們現在有一個運算放大器電路，將放大每個單獨的輸入電壓并產生與三個單獨的輸入電壓 V1、V2 和 V3 的代數“SUM”成比例的輸出電壓信號。如果需要，我們還可以添加更多輸入，因為每個單獨的輸入“看到”它們各自的電阻，Rin 作為唯一的輸入阻抗。

　　這是因為輸入信號通過運算放大器反相輸入端的“虛擬接地”節點有效地相互隔離。當所有電阻值相等且 Rf 等于 Rin 時，也可以獲得直流電壓相加。

　　不過要注意，當求和點連接到運算放大器的反相輸入時，電路將產生任意數量的輸入電壓的負和。同樣，當求和點連接到運算放大器的同相輸入時，它將產生輸入電壓的正和。

　　如果各個輸入電阻“不”相等，則可以制作比例加法放大器。那么方程必須修改為：

　　反相加法運算放大電路計算公式

　　我們可以重新排列上述公式，使反饋電阻 R? 成為方程的一個因子，給出輸出電壓為：

　　反相加法運算放大電路計算公式

　　如果更多的輸入電阻連接到放大器的反相輸入端，則可以輕松計算輸出電壓。每個單獨通道的輸入阻抗是它們各自輸入電阻的值，即R 1、R 2、R 3 。.. 等。

　　有時我們需要一個求和電路來將兩個或多個電壓信號加在一起而無需任何放大。通過將上述電路的所有電阻設置為相同的值 R，運算放大器將具有單位電壓增益和等于所有輸入電壓的直接和的輸出電壓，如下所示：

　　反相加法運算電路

　　反相加法放大器確實是一個非常靈活的電路，使我們能夠有效地將幾個單獨的輸入信號“相加”或“相加”（因此得名）。如果輸入電阻 R1、R2 、R3 等都相等，則將制作“單位增益反相加法器”。但是，如果輸入電阻具有不同的值，則會產生一個“縮放求和放大器”，它將輸出輸入信號的加權和。

　　四、反相加法計算方法案例1

　　求下面反相加法運算電路的輸出電壓。

　　反相加法運算電路

　　電路增益公式：

　　反相加法運算電路增益公式

　　現在可以將電路中的電阻值代入如下：

　　反相加法運算電路計算公式：

　　我們知道輸出電壓是兩個放大的輸入信號之和，計算如下：

　　反相加法運算電路計算公式

　　上述反相加法運算電路的輸出電壓為-45 mV，作為其反相放大器為負。

　　五、反相加法計算方法案例2

　　計算下圖反相加法放大器的輸出電壓，電路如下圖所示。

　　反相加法放大器

　　反相加法運算放大電路計算公式

　　六、反相加法運算電路的應用

　　我們可以使用求和放大器來做什么？求和放大器的輸入電阻連接到電位器，則各個輸入信號可以按不同的量混合在一起。

　　1、加法放大器音頻混合器

　　例如，測量溫度時，你可以添加負偏移電壓以使輸出電壓在冰點處顯示為“0”，或者生成音頻混音器用于將來自不同源通道（人聲、樂器等），然后將它們組合到音頻放大器。

　　加法放大器音頻混合器

　　2、數模轉換器

　　加法放大器的另一個有用應用是作為加權和數模轉換器 （DAC）。如果每個輸入的求和放大器的輸入電阻R IN值加倍，例如 1kΩ、2kΩ、4kΩ、8kΩ、16kΩ 等，則為數字邏輯電壓，邏輯電平“0”或邏輯電平這些輸入上的“1”將產生一個輸出，該輸出是數字輸入的加權和。如下的電路。

　　數模轉換器

　　當然這是一個簡單的例子。在這個 DAC 求和放大器電路中，構成輸入數據字的各個位的數量，在本例中為 4 位，最終將確定輸出階躍電壓占滿量程模擬輸出電壓的百分比。

　　此外，該滿量程模擬輸出的精度取決于輸入位的電壓電平，“0”始終為 0V，“1”始終為 5V，以及用于輸入電阻器R IN的電阻值的精度。