Nicht invertierender Operationsverstärker-Audiomischer

Ich summiere 3 Signale von Quellen und nur 1 erzeugt ein sinusförmiges Signal mit einer Amplitude von 100 mV. Ich bekomme 33 mV am Ausgang der nicht invertierenden Konfiguration und im invertierenden Fall habe ich 100 mV am Ausgang. Warum?

Im oberen Verstärker ist der Summierpunkt eine virtuelle Masse, sodass der Rückkopplungsstrom genau mit dem Strom in die virtuelle Masse übereinstimmt und der Ausgang die invertierte Summe der Eingangsspannungen ist (modifiziert durch das Widerstandsverhältnis, - hier unverändert, da alle Widerstände die sind Dasselbe)

Im unteren Verstärker tut der 470K im Grunde nichts, also werde ich ihn ignorieren,

Die drei Eingänge fließen in einen Dreiwege-Spannungsteiler, so dass sie bei gleichen Widerständen gemittelt werden, sodass 0,0,100 mV 33,3 mV ergibt

Der Verstärker puffert nur, was einen Ausgang von 33,3 mV ergibt.

Wenn Sie 100 mV vom nicht invertierenden Verstärker wünschen, konfigurieren Sie ihn auf eine Verstärkung von 3. Beispiel: 2 K vom Ausgang zum invertierenden Eingang und 1 K von dort zur Masse.

Das Wichtigste, woran Sie bei Operationsverstärkern denken sollten, ist, dass bei negativer Rückkopplung in einer stabilen Konfiguration die Eingänge + und - die gleiche Spannung haben.

In der Umkehrung bedeutet dies, dass der - auch eine Masse ist und sich wie ein Transimpedanz-(Strom-)Verstärker verhält, bei dem die Eingangsströme durch V _in s und den Widerstand gegeben sind. Im nicht invertierenden Fall haben Sie einen Spannungsmittelwert, gefolgt von einem Spannungsfolger-Verstärker mit Verstärkung 1.

Oldfarts Kommentar mag pedantisch korrekt sein, aber aus praktischer und nützlicher Sicht haben Sie zwei Summierverstärkeranordnungen, eine mit einer Verstärkung von -1 und eine mit einer Verstärkung von 1/3.

Ich werde auch meine eigene Frage beantworten (ich möchte die ursprüngliche Frage so lassen, wie sie ist). Nach den Antworten von Jensen, die mir am meisten geholfen haben, und auch dank Oldfart und David, hier ist mein Sommer. Grundsätzlich ist es möglich, die Schaltungen zu vereinfachen, um zu verstehen, was vor sich geht. Im nicht invertierenden Fall vereinfacht sich die Schaltung auf einen Widerstandsteiler. V3 ist eine Spannungsquelle, und wenn die anderen Quellen V1 und V2 kein Signal ausgeben, sind sie Masseverbindungen. Daher vereinfacht sich das Schema im "nicht invertierenden" Fall wie folgt:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wenn wir die Spannungsteilerformel verwenden, erhalten wir, dass Vop_amp = V3 * (R2,3 / (R4 + R2,3)) = 100 mV * (0,5 k / 1,5 k) = 100 mV * 0,333 = 33,3 mV Das ist genau das, was ich sehe in den Simulationen.

Das bedeutet, dass es sich um eine passive Mischschaltung handelt, wie Oldfart sagte.

Im Falle einer invertierenden Schaltung kann der Teil vor dem Operationsverstärker wie folgt vereinfacht werden:

Wie Jasen sagte:

Im oberen Verstärker ist der Summierpunkt eine virtuelle Masse, sodass der Rückkopplungsstrom genau mit dem Strom in die virtuelle Masse übereinstimmt und der Ausgang die invertierte Summe der Eingangsspannungen ist (modifiziert durch das Widerstandsverhältnis, - hier unverändert, da alle Widerstände die sind Dasselbe)

Ich habe auch eine Webseite über Audio-Mischschaltungen gefunden, auf der genau das gleiche Thema erklärt wird (und die Schaltungen sehr ähnlich sind). Einige Erklärungen auf dieser Website werden vielleicht etwas kompliziert, aber insgesamt ein sehr gutes Material für das gleiche Thema.

https://sound-au.com/articles/audio-mixing.htm

@Jüri Bogatkin, ich mag deine Antwort und werde sie nur mit mehr "Philosophie" bereichern. Ich werde versuchen, nicht nur zu erklären, WIE die Schaltung hergestellt wird, sondern WARUM sie auf diese Weise hergestellt wird.

Wenn Sie sich die beiden Schaltungen genau ansehen, werden Sie feststellen, dass es sich um denselben 4-Eingangs-Widerstands-Sommer + Operationsverstärker handelt. Der einzige Unterschied besteht in der Eingangsspannung des vierten Eingangs - in der nicht invertierenden Schaltung wird 0 V (Masse) an R1 angelegt (die Masse ist die "Quelle"), während in der invertierenden Schaltung VOUT an R5 (der op -Amp-Ausgang ist die Quelle). Mit anderen Worten, die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers hat die Null-Masse-Spannung am unteren Ende von R1 ersetzt. Was ist der Sinn davon?

Die Ausgangsspannung des bescheidenen Widerstandssummiernetzwerks ist unerwünscht, da sie die Eingangsströme verringert und sie voneinander abhängig macht. Also müssen wir es entfernen (nullen) ... aber wir brauchen es, da dies die Ausgangsspannung (die Summe) ist.

Der clevere Trick besteht darin, diese Spannung durch eine äquivalente, aber entgegengesetzte Spannung zu entfernen und diese als Ausgangsspannung zu verwenden . Der Operationsverstärker erledigt diese Arbeit. Es "beobachtet" die Spannung des Summierpunktes und "zieht" sie in die entgegengesetzte Richtung nach oben oder unten (wie ein "Tauziehen"), bis diese Spannung Null ist. Somit ist dieser Punkt immer "virtuelle Masse" und die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers stellt seine Spannung dar (mit entgegengesetztem Vorzeichen).

Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers ist immer gleich dem Spannungsabfall an R5 und kompensiert ihn. Bildlich gesprochen wirkt er als „Minuswiderstand“ mit dem Widerstand -R5. Das Ergebnis ist ein Nullwiderstand ... als ob der Summierpunkt durch ein Stück Draht mit Masse verbunden wäre ... aber am Ausgang des Operationsverstärkers liegt immer noch Ausgangsspannung an ...

Formulieren wir abschließend eine "goldene Regel" für die Umwandlung einer passiven Summierschaltung in eine aktive Umkehrschaltung :

1. Fügen Sie einen weiteren Eingang (Widerstand) hinzu.

2. Versorgen Sie ihn mit einer Ausgleichsspannung, die die Ausgangsspannung der passiven Summierschaltung neutralisiert.

3. Verwenden Sie die Kompensationsspannung als Ausgangsspannung.

Sehen Sie sich auch eine Wikibooks-Geschichte über die passive Summierungsschaltung an und laden Sie einen interaktiven Flash-Film (exe-Datei mit eingebettetem Flash-Player) über den invertierenden Sommer des Operationsverstärkers herunter.