Аналоговый сумматор

Аналоговый сумматор — устройство, выполняющее операцию вида где — некоторые аналоговые величины. Наиболее часто аналоговые сумматоры используются в электронной технике.

Сумматоры на операционных усилителях

Схема простейшего аналогового сумматора на операционном усилителе приведена на рис. 1. В качестве суммируемых величин выступают входные напряжения U₁ ... U_n, в качестве результата — выходное напряжение схемы U_ВЫХ.

Рис. 1. Электронный аналоговый сумматор

Принцип действия

Полагая, что операционный усилитель является идеальным (с бесконечным коэффициентом усиления и нулевыми входными токами), из первого закона Кирхгофа получаем, что ток через сопротивление R_ОС равен сумме токов через сопротивления R₁ ... R_n:

Выражая токи через напряжения и сопротивления, приходим к выражению

Таким образом, схема рис. 1 выполняет над входными напряжениями операцию

В случае, если ,, схема является чистым инвертирующим сумматором, если же сопротивления имеют разные значения, получается взвешивающий сумматор, причём весовые коэффициенты для каждой входной переменной равны

Параллельный сумматор

Подключая входные сигналы к инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя, можно получить схему, реализующую одновременно сложение и вычитание аналоговых сигналов. Эта схема, называемая параллельным сумматором, изображена на рис. 2. Принцип действия схемы аналогичен принципу действия простейшего сумматора. Полагая, что входные токи операционных усилителей пренебрежимо малы, а потенциалы на его входах равны (U_P = U_N), получим из первого закона Кирхгофа:

Перенося в левые части двух последних уравнений члены, содержащие U_P, получим:

Из обоих уравнений найдём U_P и приравняем правые части полученных выражений:

Из последнего выражения находим выходное напряжение схемы:

Таким образом, схема осуществляет сложение напряжений U_Pi и вычитание напряжений U_Ni с весовыми коэффициентами, равными

Рис. 2. Параллельный электронный аналоговый сумматор