电路理念/串联电压求和器
电路理念： 根据基尔霍夫电压定律，将电压源串联起来以求和它们的电压。
欧姆定律给了我们一个想法，如何创建最基本的电压到电流和电流到电压转换器。现在，基尔霍夫电压定律（KVL）将帮助我们制作最简单的电压求和器。
根据这个著名的定律，我们只需将输入电压源和负载串联起来（图 2）（假设我们有三个源）。负载上的输出电压是输入电压的总和
那么，这里真正的求和器在哪里？它在哪里？输入电压源和负载是外部元件；所以，其余部分（一个裸露的回路或只是一段导线）充当求和器！
真是太棒了！串联电压求和器是一个理想的“器件”，因为它实际上不是一个器件:)！
图 2 中电路中的输入电压源以相同的方向连接；所以，它们的电压被求和。如果我们反转一些电源，它的电压将从整个总和中减去。
图 2 上的求和电路是“浮动的”；它没有与称为接地的公共参考点连接。通常，输入电压源和负载预先连接到接地（它们可以是连接到公共电源的电子器件）。因此，我们必须从求和电路中选择一个点来连接到接地。但是，我们应该将电路的哪个点连接到接地？让我们尝试一些连接方式。
首先，我们可以将输入源 VIN1 和负载之间的公共点接地。但是，电源 VIN2 和 VIN3 就会变成浮动。
注意，在这种布置中，所有输入电压相对于接地都是正的。
然后，我们可以将输入源 VIN1 和 VIN2 之间的公共点接地。但是，现在电源 VIN3 和负载就会变成浮动。显然，串联电压求和器在公共接地方面存在问题。
沿顺时针方向遍历回路，我们可以注意到所有输入电压具有相同的极性方向（- +，- +，- +）。但是，相对于接地，输入电压 VIN1 是负的，而其他输入电压是正的。
幸运的是，有一个非常成功的组合 - 两个接地输入源和一个差分负载。它在运算放大器电路设计中被广泛使用，因为运算放大器通常具有差分输入。几乎所有串联求和器应用都基于这种布置（参见下面的示例）。
串联电压求和器存在于电子学书籍中考虑的许多模拟电路中；只是作者没有区分它，也没有关注它。因此，它更隐含地呈现出来，而不是明确地呈现出来。在本节中，我们将尽力展示它在各种电子电路中的存在。这个著名的电路值得我们关注。
还有什么比串联电池配置更适合用作串联电压求和器的例子呢？它是由伏特在 1799 年发明的，方法是将许多伏特电池串联起来。从经典的观点来看，这样的电池只包含电池；从我们的观点来看，它包含电池和一个串联电压求和器（听起来很奇怪，不是吗？）。
我们可以将这个传奇的电路视为两个分压器的系统（图 4）。它们的输出电压以相反的极性（- VR2 +，+ VR4 -）串联，因此它们被减去（相对于接地，电压具有相同的极性）。这样，这个串联电压求和器的输出电压就代表了电压之间的差值。
如果电桥平衡，结果为零
并且没有电流流过负载（无论负载的电阻有多低）。这种现象被称为自举；男爵明兴豪森第一次将它付诸实践（传说中，他用自己的靴子带把自己从海里拉了出来：）。
注意，在这种布置中，两个输入电压源是接地的，而负载（通常是所谓的零指示器或电流计）是浮动的。
带有负反馈的电路是模拟电子学中绝大多数器件。例如，让我们考虑其中最基本的—电压跟随器。它由三个组件组成（图 5）：一个能量源 E（电源）、一个调节元件 R 和一个电压减法器。调节元件通过控制电源的能量产生一个输出电压 VOUT，并通过电压减法器不断地将其与输入电压 VIN 进行比较，以保持两者之间的差值为零。因此，输出的“复制”电压等于输入的“原始”电压。
根据电压减法器的性质（串联或并联），有两种类型的电路：串联负反馈电路和并联负反馈电路。串联负反馈电路基于一个作为减法器的串联电压加法器。
发射极跟随器是我们能够构建的最基本的带有串联负反馈的晶体管电路。为此，我们将晶体管的输出部分（集电极-发射极）串联到电源和负载上（图 6）。它充当一个调节元件，通过改变其当前的电阻来分配电源的电压。
然后，为了让晶体管将输出电压 VOUT 与输入电压 VIN 进行比较，我们将这两个电压串联起来，并将它们的差值 dV = VIN - VOUT 应用于晶体管的输入部分（基极-发射极结）。因此，晶体管产生的输出电压几乎等于输入电压。
VOUT ≈ VIN（我们写了“≈”而不是“=”，因为有麻烦的电压 VBE0）。
根据经典的观点，发射极跟随器仅由一个晶体管组成。从我们的角度来看，发射极跟随器包含一个电源、一个晶体管和一个串联电压加法器。
发射极跟随器 = 电源 + 晶体管 + 串联电压加法器
类似地，运放电压跟随器是我们能够构建的最基本的带有串联负反馈的运放电路。为此，我们适当地给运放供电，并将运放的输出连接到负载上（图 7）。现在，运放充当一个调节元件，通过改变其输出晶体管的当前电阻来分配电源的电压。
然后，为了让运放将输出电压 VOUT 与输入电压 VIN 进行比较，我们像上面一样将这两个电压串联起来，并将它们的差值 dV = VIN - VOUT 应用于运放的输入（输入电压—到非反相运放输入，输出电压—到反相运放输入）。因此，运放产生的输出电压几乎完全等于输入电压：VOUT = VIN。
从经典的观点来看，运放电压跟随器仅由一个运算放大器组成。从我们的角度来看，运放跟随器包含一个电源、一个运放和一个串联电压加法器（一个裸露的环路）。
运放电压跟随器 = 电源 + 运放 + 串联电压加法器
我们可以对串联电压加法器电路与并联电压加法器电路进行一些比较。
• 串联加法器的输出电压是所有输入电压的总和；如果我们想用加权系数来求和电压，就必须通过电压分配器来衰减它们。 并联电压加法器电路更适合这种情况。
• 串联加法器的输出电压可以超过任何输入电压；并联电压加法器的输出电压小于最高的输入电压。
• 串联加法器没有任何损耗；并联电压加法器的电阻会消耗功率。
• 串联电压加法器存在公共接地问题；并联电压加法器没有这样的问题。
• 串联电压加法器的一个有趣的特点是，流过输入电压源和负载的电流是相同的。