Потреба виконувати різні математичні операції з сигналами виникає при проектуванні вимірювальної апаратури і систем автоматичного управління. Приклади схем, які використовують арифметичні операції:
Вашій увазі добірка матеріалів:
Далі будуть обговорюватися операції над напругою сигналу. Щоб виконати операції над значенням сили струму, потрібно спочатку перетворити силу струму в напругу за допомогою шунта або токового трансформатора і операційного підсилювача, потім виконати потрібну операцію над напругою, а потім перетворити назад.
інвертування
Щоб отримати на виході напругу, рівну вхідного, але з протилежним знаком (інвертувати), застосовується інвертується підсилювач з коефіцієнтом посилення -1 на основі операційного підсилювача.
Резистори на схемі рівні між собою.
Зрозуміти принцип роботи цієї схеми просто, якщо згадати, що операційний підсилювач має дуже великий коефіцієнт посилення. Щоб на його виході була напруга, відмінне від напруги насичення, напруги на його інвертується і неінвертуючий входах повинні бути практично рівні, інакше він увійде в насичення. Таким чином негативний зворотний зв'язок забезпечує рівність напруг на входах підсилювача. Напруга на виході операціонніка буде таким, щоб на його інвертується вході напруга була рано 0 також, як на неінвертуючий.
Звідси на виході буде напруга, рівна напрузі на вхідному резистори, але з протилежним знаком.
Підсумовування, додавання
Всі резистори в схемі вибираються з однаковим опором.
Щоб на інвертується вході операційного підсилювача сформувалося нульове напруга потрібно, щоб на виході напруга була дорівнює сумі напруг на вхідних резисторах, взятої з протилежним знаком.
Якщо на виході необхідно отримати неінвертірованную суму напружень, то можна використовувати іншу схему:
У цій схемі суматора напруга на неінвертуючий вході операційного підсилювача дорівнює середньому арифметичному вхідних напруг. Дійсно, нехай U - напруга на неінвертуючий вході, тоді:
Щоб на виході отримати суму напружень, потрібно отримати коефіцієнт посилення, рівний 3, тобто вибрати R1, рівним 2 * R.
Якщо використовується n вхідних сигналів, то R1 = (n-1) * R.
Для операційних підсилювачів з високим вхідним опором опір резистора R вибирається від сотень кіло до одиниць МОм.