运算放大器加法器设计学习笔记

运算放大器构成加法器 可以分为同相加法器和反相加法器

举个栗子：Vin1=0.4*Sin(wt) 也就是一个正弦信号 Vin2=1V 那么要实现两个信号的叠加而且相位不发生变化：也就是Vout=1+0.4Sin(wt) ；那么就可以使用同相加法器。

也就是需要实现如下过程：

原理图如下图所示：

那么怎么计算这些电阻的取值呢？

首先这里的输入端是相当于有两个电压源，那么为了确定每一个源在V+这一点的影响，可以用叠加定理。

叠加定理：

也就是计算Vin1时，将Vin2接地，计算Vin2时，将Vin1接地。

那么可以得到：

Vin1作用在运放正端的电压为：Vin1+ =R2/(R1+R2)*Vin1 也就是两个电阻分压。

Vin2作用在运放正端的电压为：Vin2+ =R1/(R1+R2)*Vin2 也就是两个电阻分压。

最终V+ = （R2*Vin1+R1*Vin2）/（R1+R2）

这个时候，知道V+的大小了，这个图就相当于一个同相运算放大器，同相运算放大器的Vout=（1+R4/R3）*Vin 。 那么这里直接将Vin换成V+ 即可得到Vout

那么比如：以开头那么栗子，要实现Vout=Vin1+Vin2 那么可以 将R1=R2=10K 那么可以计算出R3=R4 也等于 10K

具体是不是这样呢？ 仿真结果如图所示：

从仿真可以看出：结果是正确的。

那么同理：比如我想实现Y=a+2b 也就是Vout=vin1+2*vin2 也就是Vout=1V+0.8Sinwt 那么根据公式，可以取R1=2R2=20K R4= =2R3=20K 即可实现Y=a+2b.

注意：这里的两个源的内阻，和后面电阻的取值有一定的关系，源内阻较小是，可以将电阻取得小一点，如果源内阻较大，那么注意源可能带不动负载，比如这样：

这种由电阻分压得来的源的内阻是很大的，一般带负载能力极其差。如果非要这样，那么就要重新计算VSS这个源到运放正端的量。很麻烦。 因此这里是需要注意的地方。 另外，注意放大后的信号峰值不要超过运放供电电压。

这种将一个交流量叠加上直流量的可用于ADC采样，因为多数ADC的采样都只能才正压。叠加上直流量后，以直流量为基准，大于则为正压，小于则为负压。

反相加法器和同相加法器其实也有异曲同工之妙，看图：

这里，用电流计算会更好算，假设流过R1电阻的电流为I1，流过R2的为I2，那么由于运放的输入阻抗很大，流入运放的电流几乎为0，那么也就是I1+I2≈If.......由于虚短，V-=V+≈0则有如下公式

假设R1=R2=Rf=10K 那么Vout=-(Vin1+Vin2) 拿上面的例子，那么Vout= -1-0.4Sinwt

仿真结果如图：

可以看到结果也是正确的，那么如果想实现放大呢？根据公式如果将R2=10K 其余取20K ，

那么根据公式可以知道结果为：Vout= -1-0.8Sinwt 仿真是不是这样呢？

可以看到其结果也是正确的。。。

其注意事项和同相加法器的也类似，，也要注意源的内阻。 另外由于是反相，那么供电电源要需要双电源。

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