電路理念/串聯電壓求和器
電路理念： 根據基爾霍夫電壓定律，將電壓源串聯起來以求和它們的電壓。
歐姆定律給了我們一個想法，如何建立最基本的電壓到電流和電流到電壓轉換器。現在，基爾霍夫電壓定律（KVL）將幫助我們製作最簡單的電壓求和器。
根據這個著名的定律，我們只需將輸入電壓源和負載串聯起來（圖 2）（假設我們有三個源）。負載上的輸出電壓是輸入電壓的總和
那麼，這裡真正的求和器在哪裡？它在哪裡？輸入電壓源和負載是外部元件；所以，其餘部分（一個裸露的迴路或只是一段導線）充當求和器！
真是太棒了！串聯電壓求和器是一個理想的“器件”，因為它實際上不是一個器件:)！
圖 2 中電路中的輸入電壓源以相同的方向連線；所以，它們的電壓被求和。如果我們反轉一些電源，它的電壓將從整個總和中減去。
圖 2 上的求和電路是“浮動的”；它沒有與稱為接地的公共參考點連線。通常，輸入電壓源和負載預先連線到接地（它們可以是連線到公共電源的電子器件）。因此，我們必須從求和電路中選擇一個點來連線到接地。但是，我們應該將電路的哪個點連線到接地？讓我們嘗試一些連線方式。
首先，我們可以將輸入源 VIN1 和負載之間的公共點接地。但是，電源 VIN2 和 VIN3 就會變成浮動。
注意，在這種佈置中，所有輸入電壓相對於接地都是正的。
然後，我們可以將輸入源 VIN1 和 VIN2 之間的公共點接地。但是，現在電源 VIN3 和負載就會變成浮動。顯然，串聯電壓求和器在公共接地方面存在問題。
沿順時針方向遍歷迴路，我們可以注意到所有輸入電壓具有相同的極性方向（- +，- +，- +）。但是，相對於接地，輸入電壓 VIN1 是負的，而其他輸入電壓是正的。
幸運的是，有一個非常成功的組合 - 兩個接地輸入源和一個差分負載。它在運算放大器電路設計中被廣泛使用，因為運算放大器通常具有差分輸入。幾乎所有串聯求和器應用都基於這種佈置（參見下面的示例）。
串聯電壓求和器存在於電子學書籍中考慮的許多類比電路中；只是作者沒有區分它，也沒有關注它。因此，它更隱含地呈現出來，而不是明確地呈現出來。在本節中，我們將盡力展示它在各種電子電路中的存在。這個著名的電路值得我們關注。
還有什麼比串聯電池配置更適合用作串聯電壓求和器的例子呢？它是由伏特在 1799 年發明的，方法是將許多伏特電池串聯起來。從經典的觀點來看，這樣的電池只包含電池；從我們的觀點來看，它包含電池和一個串聯電壓求和器（聽起來很奇怪，不是嗎？）。
我們可以將這個傳奇的電路視為兩個分壓器的系統（圖 4）。它們的輸出電壓以相反的極性（- VR2 +，+ VR4 -）串聯，因此它們被減去（相對於接地，電壓具有相同的極性）。這樣，這個串聯電壓求和器的輸出電壓就代表了電壓之間的差值。
如果電橋平衡，結果為零
並且沒有電流流過負載（無論負載的電阻有多低）。這種現象被稱為自舉；男爵明興豪森第一次將它付諸實踐（傳說中，他用自己的靴子帶把自己從海里拉了出來：）。
注意，在這種佈置中，兩個輸入電壓源是接地的，而負載（通常是所謂的零指示器或電流計）是浮動的。
帶有負反饋的電路是類比電子學中絕大多數器件。例如，讓我們考慮其中最基本的—電壓跟隨器。它由三個元件組成（圖 5）：一個能量源 E（電源）、一個調節元件 R 和一個電壓減法器。調節元件透過控制電源的能量產生一個輸出電壓 VOUT，並透過電壓減法器不斷地將其與輸入電壓 VIN 進行比較，以保持兩者之間的差值為零。因此，輸出的“複製”電壓等於輸入的“原始”電壓。
根據電壓減法器的性質（串聯或並聯），有兩種型別的電路：串聯負反饋電路和並聯負反饋電路。串聯負反饋電路基於一個作為減法器的串聯電壓加法器。
發射極跟隨器是我們能夠構建的最基本的帶有串聯負反饋的電晶體電路。為此，我們將電晶體的輸出部分（集電極-發射極）串聯到電源和負載上（圖 6）。它充當一個調節元件，透過改變其當前的電阻來分配電源的電壓。
然後，為了讓電晶體將輸出電壓 VOUT 與輸入電壓 VIN 進行比較，我們將這兩個電壓串聯起來，並將它們的差值 dV = VIN - VOUT 應用於電晶體的輸入部分（基極-發射極結）。因此，電晶體產生的輸出電壓幾乎等於輸入電壓。
VOUT ≈ VIN（我們寫了“≈”而不是“=”，因為有麻煩的電壓 VBE0）。
根據經典的觀點，發射極跟隨器僅由一個電晶體組成。從我們的角度來看，發射極跟隨器包含一個電源、一個電晶體和一個串聯電壓加法器。
發射極跟隨器 = 電源 + 電晶體 + 串聯電壓加法器
類似地，運放電壓跟隨器是我們能夠構建的最基本的帶有串聯負反饋的運放電路。為此，我們適當地給運放供電，並將運放的輸出連線到負載上（圖 7）。現在，運放充當一個調節元件，透過改變其輸出電晶體的當前電阻來分配電源的電壓。
然後，為了讓運放將輸出電壓 VOUT 與輸入電壓 VIN 進行比較，我們像上面一樣將這兩個電壓串聯起來，並將它們的差值 dV = VIN - VOUT 應用於運放的輸入（輸入電壓—到非反相運放輸入，輸出電壓—到反相運放輸入）。因此，運放產生的輸出電壓幾乎完全等於輸入電壓：VOUT = VIN。
從經典的觀點來看，運放電壓跟隨器僅由一個運算放大器組成。從我們的角度來看，運放跟隨器包含一個電源、一個運放和一個串聯電壓加法器（一個裸露的環路）。
運放電壓跟隨器 = 電源 + 運放 + 串聯電壓加法器
我們可以對串聯電壓加法器電路與並聯電壓加法器電路進行一些比較。
• 串聯加法器的輸出電壓是所有輸入電壓的總和；如果我們想用加權係數來求和電壓，就必須透過電壓分配器來衰減它們。 並聯電壓加法器電路更適合這種情況。
• 串聯加法器的輸出電壓可以超過任何輸入電壓；並聯電壓加法器的輸出電壓小於最高的輸入電壓。
• 串聯加法器沒有任何損耗；並聯電壓加法器的電阻會消耗功率。
• 串聯電壓加法器存在公共接地問題；並聯電壓加法器沒有這樣的問題。
• 串聯電壓加法器的一個有趣的特點是，流過輸入電壓源和負載的電流是相同的。