CN201797509U - 实现电压求和的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了实现电压求和的电路，其特征在于：输入电压端(Vin1_2)经过串联电阻与电压跟随器(U1A_2)的同相输入端连接，电压跟随器(U1A_2)的反向输入端与电压跟随器(U1A_2)的输出端连接，电压跟随器(U1A_2)的输出端经过电阻(R4_2)与电压求和电路输出端(Vo_2)连接。输入电压端(Vin2_2)经过电阻(R5_2)与电压跟随器(U1B_2)的同相输入端连接，电压跟随器(U1B_2)的反向输入端与电压跟随器(U1B_2)的输出端连接，电压跟随器(U1B_2)的输出端经过电阻(R8_2)与电压求和电路输出端(Vo_2)连接；电压跟随器(U1A_2)和电压跟随器(U1B_2)的正极与供电电压(VCC)连接。本实用新型采用单电源即能实现电压求和，同时结构简单，设计和生产成本低。

Description

实现电压求和的电路

技术领域

本实用新型涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种实现电压求和的电路。

背景技术

现有技术中，实现电压求和的电路主要有反相求和加法电路和同相求和加法电路。

反相求和加法电路其典型原理如图1所示。

在图1中，Vin1和Vin2为输入电压，R1，R2，R3，Rf为电阻，Vo为输出电压，U1A为集成运算放大器，VCC为集成运算放大器U1A的正极供电电压，VSS为集成运算放大器U1A的负极供电电压。

当R＝R1＝R2＝Rf时，根据集成运算放大器的工作原理，可以得到如(1)所示的电压求和关系式。

Vo＝-(Vin1+Vin2)    (1)

反相求和加法电路电路的优点是调节灵活方便，其次由于虚地，输入端的共模电压小，对运放的KCMR要求低，在实际应用中容易实现，但是传统反相求和电路需要双电源供电，而在设备只提供单电源输入的应用场合，要得到双电源，必须使用开关电源模块，一方面是开关电源模块体积较大，同时会带来强烈干扰，需要配套滤波器等附件，大大增加了研制成本和风险。因此，在设备只提供单电源输入的应用场合，采用反相求和加法电路实现电压求和存在缺陷。

同相求和加法电路其典型原理如图2所示。

在图2中，Vin1_1和Vin2_1为输入电压，R1_1，R2_1，R3_1，R4_1，Rf_1为电阻，Vo_1为输出电压，U1A_1为集成运算放大器，VCC为集成运算放大器U1A_1的正极供电电压，在该电路中，集成运算放大器U1A_1的负极接地。V+为集成运算放大器U1A_1的同相输入端电压，I+为集成运算放大器U1A_1的同相输入端电流，V-为集成运算放大器U1A_1的反相输入端电压，I-为集成运算放大器U1A_1的反相输入端电流，If为集成运算放大器U1A_1的输出电流，

由于Rf_1和R3_1引入的是深度电压串联负反馈，所以集成运算放大器U1A_1工作在线性区。

对于反相输入端，由于虚断，因此根据集成运算放大器的工作原理，可以得到如(2)，(3)，(4)所示的关系式。

I+＝I-＝0    (2)

V+＝V-                                            (3)

Vo_1＝If(Rf_1+R3_1)＝(V-/R3_1)(Rf_1+R3_1)

＝(V+/R3_1)(Rf_1+R3_1)＝(1+Rf_1/R3_1)V+

                                                  (4)

对于同相向输入端，由于I+＝0，得

(Vin1_1-V+)/R1_1+(Vin2_1-V+)/R2_1＝V+/R’         (5)

所以

V+＝R”(Vin1_1/R1_1+Vin2_1/R2_1)                  (6)

式中R”＝R’//R1_1//R2_1，将V+代入Vo_1的表达式，得

Vo_1＝(1+Rf_1/R3_1)R”(Vin1_1/R1_1+Vin2_1/R2_1)   (7)

从(7)式中可看出，输出电压与各输入电压为同相求和关系.因R”与各输入回路电阻都有关联，需反复调节各输入回路的电阻阻值才能达到设计要求。加之不是虚地，共模电压较高，因此，同相求和加法电路设计复杂，调试困难，对批量生产制造能力有较高的要求，生产制造投入成本大。而且对集成运算放大器的共模电压指标要求较高，在实际应用时，增加了集成运算放大器的设计成本。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述缺点而提供的一种采用单电源即能实现电压求和，同时结构简单，设计和生产成本低的实现电压求和的电路。

本实用新型的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本实用新型的实现电压求和的电路，其特征在于：输入电压端Vin1_2经过串联电阻R1_2和电阻R2_2，与电压跟随器U1A_2的同相输入端连接，电压跟随器U1A_2的同相输入端通过电阻R3_2接地，电压跟随器U1A_2的反向输入端与电压跟随器U1A_2的输出端连接，电压跟随器U1A_2的输出端经过电阻R4_2与电压求和电路输出端Vo_2连接。输入电压端Vin2_2经过电阻R5_2与电压跟随器U1B_2的同相输入端连接，电压跟随器U1B_2的同相输入端通过串联电阻R6_2和R7_2接地，电压跟随器U1B_2的反向输入端与电压跟随器U1B_2的输出端连接，电压跟随器U1B_2的输出端经过电阻R8_2与电压求和电路输出端Vo_2连接。电压跟随器U1A_2和U1B_2的正极与供电电压VCC连接，电压跟随器U1A_2和U1B_2的负极接地。

本实用新型与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知：为了保证输出电压精度，在分压电路中使用三个电阻，以便得到精确的分压系数。调整R1_2，R2_2，R3_2，R5_2，R6_2，R7_2的电阻值，就可以实现特定分压比的Vin1_2和Vin2_2的电压求和，而且电压跟随器对元件电气参数的要求较低，选型容易，设计成本不高。本实用新型采用单电源即实现了电压求和，克服了现有技术中反向求和加法电路在单电源系统中不能实现的问题。同时。只是通过调整电阻R1_2，R2_2，R3_2，R5_2，R6_2，R7_2的电阻值一次，即可实现输入电压按照不同的分压进行求和，克服了同相求和加法电路结构复杂，调试困难，设计和生产成本高的问题。

附图说明

图1为现有技术中反相求和加法电路图；

图2为现有技术中同相求和加法电路图；

图3为本实用新型的电压求和电路图。

图中标记：

Vin1和Vin2为输入电压，R1，R2，R3，Rf为电阻，Vo为输出电压，U1A为集成运算放大器，VCC为集成运算放大器U1A的正极供电电压，VSS为集成运算放大器U1A的负极供电电压；

Vin1_1和Vin2_1为输入电压，R1_1，R2_1，R3_1，R4_1，Rf_1为电阻，Vo_1为输出电压，U1A_1为集成运算放大器，VCC为集成运算放大器U1A_1的正极供电电压，V+为集成运算放大器U1A_1的同相输入端电压，I+为集成运算放大器U1A_1的同相输入端电流，V-为集成运算放大器U1A_1的反相输入端电压，I-为集成运算放大器U1A_1的反相输入端电流，If为集成运算放大器U1A_1的输出电流；

Vin1_2为输入电压端，R1_2，R2_2，R3_2为电阻，Vo1为输出电压，Vin2_2为输入电压端，R5_2，R6_2，R7_2为电阻，Vo2为输出电压，R4_2，R8_2为电阻，U1A_2和U1B_2为电压跟随器，Vo11为Vo1经过电压跟随器U1A_2后在电压跟随器U1A_2输出端的输出电压，Vo22为Vo2经过电压跟随器U1B_2后电压跟随器U1B_2输出端的输出电压，Vo_2为电压求和电路输出端的输出电压，VCC为电压跟随器U1A_2和U1B_2的正极供电电压。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的实现电压求和的电路的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

如图3所示，实现电压求和的电路，输入电压端Vin1_2经过串联电阻R1_2和电阻R2_2，与电压跟随器U1A_2的同相输入端连接，电压跟随器U1A_2的同相输入端通过电阻R3_2接地，电压跟随器U1A_2的反向输入端与电压跟随器U1A_2的输出端连接，电压跟随器U1A_2的输出端经过电阻R4_2与电压求和电路输出端Vo_2连接。输入电压端Vin2_2经过电阻R5_2与电压跟随器U1B_2的同相输入端连接，电压跟随器U1B_2的同相输入端通过串联电阻R6_2和R7_2接地，电压跟随器U1B_2的反向输入端与电压跟随器U1B_2的输出端连接，电压跟随器U1B_2的输出端经过电阻R8_2与电压求和电路输出端Vo_2连接。电压跟随器U1A_2和U1B_2的正极与供电电压VCC连接，电压跟随器U1A_2和U1B_2的负极接地。

其中：Vo1为输出电压，Vin2为输入电压端，Vo2为输出电压，U1A_2和U1B_2为电压跟随器，Vo11为Vo1经过电压跟随器U1A_2后在电压跟随器U1A_2输出端的输出电压，Vo22为Vo2经过电压跟随器U1B_2后电压跟随器U1B_2输出端的输出电压，Vo_2为电压求和电路输出端的输出电压，VCC为电压跟随器U1A_2和U1B_2的正极供电电压。

在图3中，根据欧姆定律，可得到如下的关系式，

Vo1＝Vin1_2*R3_2/(R1_2+R2_2+R3_2)           (15)

可以调节R1_2，R2_2，R3_2电阻数值，从而得到符合设计要求的输入电压Vin1_2和输出电压Vo1的电压比。

在图3中，根据欧姆定律，可得到如下的关系式，

Vo2＝Vin2_2*(R6_2+R7_2)/(R5_2+R6_2+R7_2)    (16)

可以调节R5_2，R6_2，R7_2电阻数值，从而得到符合设计要求的输入电压Vin2_2和输出电压Vo2的电压比。

在图3中，根据电压跟随器U1A_2和U1B_2的工作原理，可以得到如下关系式：

Vo11＝Vo1                                    (17)

Vo22＝Vo2                                    (18)

在图3中，当R4_2＝R8_2时，可以得到如下关系式：

Vo_2＝(Vo11+Vo22)/2                          (19)

将式(17)，(18)代入式(19)，可得到如下关系式：

Vo_2＝(Vo1+Vo2)/2                            (20)

将关系式(15)，(16)，代入(20)，可得到如下关系式：

Vo_2＝[Vin1_2*R3_2/(R1_2+R2_2+R3_2)+Vin2_2*(R6_2+R7_2)/(R5_2+R6_2+R7_2)]/2        (21)

由关系式(21)可知，Vin1_2与Vin2_2经过图3所示的电路之后，实现了电压的求和。为了保证输出电压精度，在分压电路中使用3个电阻，以便得到精确的分压系数。调整R1_2，R2_2，R3_2，R5_2，R6_2，R7_2的电阻值，就可以实现特定分压比的Vin1_2和Vin2_2的电压求和，而且电压跟随器对元件电气参数的要求较低，选型容易，设计成本不高。本实用新型采用单电源即实现了电压求和，克服了现有技术中反向求和加法电路在单电源系统中不能实现的问题。同时。只是通过调整电阻R1_2，R2_2，R3_2，R5_2，R6_2，R7_2的电阻值一次，即可实现输入电压按照不同的分压进行求和，克服了同相求和加法电路结构复杂，调试困难，设计和生产成本高的问题。

本实用新型所述并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其它的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (1)

1.一种实现电压求和的电路，其特征在于：输入电压端(Vin1_2)经过串联电阻(R1_2)和电阻(R2_2)，与电压跟随器(U1A_2)的同相输入端连接，电压跟随器(U1A_2)的同相输入端通过电阻(R3_2)接地，电压跟随器(U1A_2)的反向输入端与电压跟随器(U1A_2)的输出端连接，电压跟随器(U1A_2)的输出端经过电阻(R4_2)与电压求和电路输出端(Vo_2)连接。输入电压端(Vin2_2)经过电阻(R5_2)与电压跟随器(U1B_2)的同相输入端连接，电压跟随器(U1B_2)的同相输入端通过串联电阻(R6_2)和电阻(R7_2)接地，电压跟随器(U1B_2)的反向输入端与电压跟随器(U1B_2)的输出端连接，电压跟随器(U1B_2)的输出端经过电阻(R8_2)与电压求和电路输出端(Vo_2)连接；电压跟随器(U1A_2)和电压跟随器(U1B_2)的正极与供电电压(VCC)连接，电压跟随器(U1A_2)和电压跟随器(U1B_2)的负极接地。

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