电路+公式，秒懂反相加法运算电路

　　一、什么是反相加法运算电路？

　　最常用的反相加法放大运算电路是反相放大运算电路配置的扩展版本，即多个输入应用于运算放大电路的反相输入端，而同相输入端接地，由于这种配置，电压加法器电路的输出相 对于输入异相 180 °。

　　加法放大器的一般设计如以下电路所示。普通反相放大器电路在其反相输入端只有一个电压/输入。如果更多输入电压如图所示连接到反相输入端子，则结果输出将是所有施加的输入电压的总和，但是是反相的。

　　

　　反相加法运算电路图

　　二、反相加法器原理

　　反相加法放大器基本上是一个运算放大器电路，可以将输入信号的数量组合到单个输出，该输出是应用输入的加权和。

　　在反相放大器中，只有一个电压信号应用于反相输入，如下所示。

　　

　　反相加法运算电路

　　如果将多个输入端子并联到现有输入端子，这个简单的反相放大器可以很容易地修改为求和加法放大器，如下图所示：

　　

　　求和加法运算电路

　　三、反相加法电路计算公式

　　在之前反相运算放大器有讲过，反相放大器有一个单一的输入电压 （Vin） 施加到反相输入端。如果我们在输入端添加更多的输入电阻，每个电阻的值都与原始输入电阻 （Rin） 相等，我们最终会得到另一个运算放大器电路，称为反相加饭放大器、“求和逆变器”甚至是“电压加法器”电路，如下图所示：

　　

　　反相加法运算电路图

　　这个简单的加法放大器电路中，输出电压 （Vout） 现在与输入电压之和 V 1、V 2、V 3等成正比，然后我们可以修改反相放大器的原始方程，新输入的反相加法运算电路的计算公式：

　　

　　反相加法运算电路计算公式

　　但是，如果所有输入阻抗 （ R IN ） 的值相等，我们可以简化上述等式以给出输出电压：

　　反相加法运算放大电路计算公式：

　　

　　反相加法运算放大电路计算公式

　　我们现在有一个运算放大器电路，将放大每个单独的输入电压并产生与三个单独的输入电压 V1、V2 和 V3 的代数“SUM”成比例的输出电压信号。如果需要，我们还可以添加更多输入，因为每个单独的输入“看到”它们各自的电阻，Rin 作为唯一的输入阻抗。

　　这是因为输入信号通过运算放大器反相输入端的“虚拟接地”节点有效地相互隔离。当所有电阻值相等且 Rf 等于 Rin 时，也可以获得直流电压相加。

　　不过要注意，当求和点连接到运算放大器的反相输入时，电路将产生任意数量的输入电压的负和。同样，当求和点连接到运算放大器的同相输入时，它将产生输入电压的正和。

　　如果各个输入电阻“不”相等，则可以制作比例加法放大器。那么方程必须修改为：

　　

　　反相加法运算放大电路计算公式

　　我们可以重新排列上述公式，使反馈电阻 Rƒ 成为方程的一个因子，给出输出电压为：

　　

　　反相加法运算放大电路计算公式

　　如果更多的输入电阻连接到放大器的反相输入端，则可以轻松计算输出电压。每个单独通道的输入阻抗是它们各自输入电阻的值，即R 1、R 2、R 3 。.. 等。

　　有时我们需要一个求和电路来将两个或多个电压信号加在一起而无需任何放大。通过将上述电路的所有电阻设置为相同的值 R，运算放大器将具有单位电压增益和等于所有输入电压的直接和的输出电压，如下所示：

　　

　　反相加法运算电路

　　反相加法放大器确实是一个非常灵活的电路，使我们能够有效地将几个单独的输入信号“相加”或“相加”（因此得名）。如果输入电阻 R1、R2 、R3 等都相等，则将制作“单位增益反相加法器”。但是，如果输入电阻具有不同的值，则会产生一个“缩放求和放大器”，它将输出输入信号的加权和。

　　四、反相加法计算方法案例1

　　求下面反相加法运算电路的输出电压。

　　

　　反相加法运算电路

　　电路增益公式：

　　

　　反相加法运算电路增益公式

　　现在可以将电路中的电阻值代入如下：

　　反相加法运算电路计算公式：

　　我们知道输出电压是两个放大的输入信号之和，计算如下：

　　

　　反相加法运算电路计算公式

　　上述反相加法运算电路的输出电压为-45 mV，作为其反相放大器为负。

　　五、反相加法计算方法案例2

　　计算下图反相加法放大器的输出电压，电路如下图所示。

　　

　　反相加法放大器

　　

　　反相加法运算放大电路计算公式

　　六、反相加法运算电路的应用

　　我们可以使用求和放大器来做什么？求和放大器的输入电阻连接到电位器，则各个输入信号可以按不同的量混合在一起。

　　1、加法放大器音频混合器

　　例如，测量温度时，你可以添加负偏移电压以使输出电压在冰点处显示为“0”，或者生成音频混音器用于将来自不同源通道（人声、乐器等），然后将它们组合到音频放大器。

　　

　　加法放大器音频混合器

　　2、数模转换器

　　加法放大器的另一个有用应用是作为加权和数模转换器 （DAC）。如果每个输入的求和放大器的输入电阻R IN值加倍，例如 1kΩ、2kΩ、4kΩ、8kΩ、16kΩ 等，则为数字逻辑电压，逻辑电平“0”或逻辑电平这些输入上的“1”将产生一个输出，该输出是数字输入的加权和。如下的电路。

　　

　　数模转换器

　　当然这是一个简单的例子。在这个 DAC 求和放大器电路中，构成输入数据字的各个位的数量，在本例中为 4 位，最终将确定输出阶跃电压占满量程模拟输出电压的百分比。

　　此外，该满量程模拟输出的精度取决于输入位的电压电平，“0”始终为 0V，“1”始终为 5V，以及用于输入电阻器R IN的电阻值的精度。