مكبر للصوت التشغيلي المقلوب

Op-Amp (مكبر الصوت التشغيلي) هو العمود الفقري للإلكترونيات التناظرية. المضخم التشغيلي هو مكون إلكتروني مقترن بالتيار المستمر يضخم الجهد من المدخلات التفاضلية باستخدام ردود الفعل المقاومة. تشتهر Op-Amps بتعدد استخداماتها حيث يمكن تهيئتها بعدة طرق ويمكن استخدامها في جوانب مختلفة. تتكون دائرة op-amp من متغيرات قليلة مثل عرض النطاق الترددي ، والإدخال ، ومقاومة الإخراج ، وهامش الربح وما إلى ذلك. هناك الكثير من op-Amps المتاحة في حزمة دوائر متكاملة (IC) مختلفة ، وبعض أجهزة op-amp ic بها مكبرين أو أكثر في حزمة واحدة. LM358 ، LM741 ، LM386 هي بعض الدوائر المتكاملة المستخدمة بشكل شائع. يمكنك معرفة المزيد حول Op-Amps باتباع قسم دوائر Op-amp.

يحتوي المرجع أمبير على دبابيس إدخال تفاضلية ودبوس إخراج مع دبابيس طاقة. هذان دبابيس الإدخال التفاضلية هما دبوس مقلوب أو دبوس سلبي وغير مقلوب أو موجب. يضخم op-amp الفرق في الجهد بين دبابيس الإدخال هذه ويوفر الإخراج المضخم عبر Vout أو دبوس الإخراج.

اعتمادًا على نوع الإدخال ، يمكن تصنيف op-amp على أنه مضخم عكسي أو مضخم غير مقلوب. في البرنامج التعليمي السابق غير المقلوب op-amp ، رأينا كيفية استخدام مكبر الصوت في تكوين غير مقلوب. في هذا البرنامج التعليمي ، سوف نتعلم كيفية استخدام op-amp في عكس التكوين.

قلب تكوين مكبر الصوت التشغيلي

يطلق عليه Inverting Amplifier لأن op-amp يغير زاوية طور إشارة الخرج بالضبط 180 درجة خارج الطور فيما يتعلق بإشارة الإدخال. كما هو الحال من قبل ، نستخدم مقاومين خارجيين لإنشاء دائرة تغذية مرتدة وإنشاء دائرة حلقة مغلقة عبر مكبر الصوت.

في التكوين غير المقلوب ، قدمنا ​​ملاحظات إيجابية عبر مكبر الصوت ، ولكن لعكس التكوين ، ننتج ردود فعل سلبية عبر دائرة op-amp.

دعونا نرى مخطط الاتصال لعكس تكوين op-amp

في المرجع أعلاه المقلوب ، يمكننا أن نرى أن R1 و R2 يقدمان الملاحظات الضرورية عبر دائرة op-amp. و R2 المقاوم هو المقاوم إشارة الدخل، و R1 المقاوم هو المقاوم ردود الفعل. تجبر دائرة التغذية المرتدة هذه جهد الدخل التفاضلي إلى الصفر تقريبًا.

يتم توصيل التعليقات عبر الطرف السلبي لجهاز op-amp ويتم توصيل الطرف الموجب عبر الأرض. جهد الجهد عبر المدخلات المعكوسة هو نفس الجهد الكامن للمدخلات غير المقلوبة. لذلك ، عبر المدخلات غير المقلوبة ، يتم إنشاء نقطة تجميع للأرض الافتراضية ، والتي لها نفس إمكانات الأرض أو الأرض. سوف يعمل جهاز op-amp كمضخم تفاضلي.

لذلك ، في حالة عكس op-amp ، لا توجد تدفقات تيار في طرف الإدخال ، كما أن جهد الإدخال يساوي جهد التغذية المرتدة عبر مقاومين لأن كلاهما مصدر أرض افتراضي مشترك. نظرًا للأرض الافتراضية ، فإن مقاومة الإدخال الخاصة بـ op-amp تساوي مقاومة الإدخال الخاصة بـ op-amp وهو R2. هذا R2 له علاقة بكسب الحلقة المغلقة ويمكن ضبط الكسب بنسبة المقاومات الخارجية المستخدمة كتغذية مرتدة.

نظرًا لعدم وجود تدفق تيار في طرف الإدخال والجهد التفاضلي للإدخال صفر ، يمكننا حساب كسب الحلقة المغلقة لـ op amp. تعرف على المزيد حول تكوين Op-amp وعمله باتباع الرابط.

كسب عكس Op-amp

في الصورة أعلاه ، يتم عرض مقاومين R2 و R1 ، وهما مقاومات ردود فعل مقسم الجهد المستخدمة جنبًا إلى جنب مع op-amp معكوس. R1 هو المقاوم الارتجاعي (Rf) و R2 هو المقاوم المدخل (Rin). إذا قمنا بحساب التيار المتدفق عبر المقاوم إذن-

i = (Vin - Vout) / (Rin (R2) - Rf (R1))

نظرًا لأن Dout هي نقطة منتصف الحاجز ، فيمكننا الاستنتاج

كما وصفنا من قبل ، نظرًا للأرض الافتراضية أو نقطة تجميع العقدة نفسها ، فإن جهد التغذية المرتدة هو 0 ، Dout = 0. لذلك ،

لذلك ، ستكون صيغة مكبر الصوت المقلوب لكسب الحلقة المغلقة

كسب (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin)

لذلك ، من هذه الصيغة ، نحصل على أي من المتغيرات الأربعة عندما تكون المتغيرات الثلاثة الأخرى متاحة. يمكن استخدام حاسبة Op-amp Gain لحساب كسب op-amp معكوس.

كما يمكننا أن نرى علامة سالبة في الصيغة ، سيكون الناتج 180 درجة خارج الطور على عكس مرحلة إشارة الإدخال.

مثال عملي لعكس مكبر للصوت

في الصورة أعلاه ، يتم عرض تكوين op-amp ، حيث يقوم اثنان من مقاومات التغذية المرتدة بتوفير الملاحظات الضرورية في المرجع أمبير. المقاوم R2 وهو المقاوم المدخل و R1 هو المقاوم الارتجاعي. المقاوم المدخل R2 الذي له قيمة مقاومة 1 كيلو أوم ومقاوم التغذية المرتدة R1 له قيمة مقاومة 10 كيلو أوم. سنقوم بحساب المكسب المقلوب لـ op-amp. يتم توفير التغذية الراجعة في الطرف السالب ويتم توصيل الطرف الموجب بالأرض.

صيغة عكس كسب دائرة op-amp-

كسب (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin)

في الدائرة أعلاه Rf = R1 = 10k و Rin = R2 = 1k

لذلك ، كسب (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin) ربح (Av) = (Vout / Vin) = - (10k / 1k)

لذا سيكون الكسب -10 مرات وسيكون الناتج 180 درجة خارج الطور.

الآن ، إذا قمنا بزيادة كسب op-amp إلى -20 مرة ، فما قيمة مقاومة التغذية المرتدة إذا كان المقاوم المدخل هو نفسه؟ وبالتالي،

كسب = -20 و Rin = R2 = 1k. -20 = - (R1 / 1k) R1 = 20 كيلو

لذلك ، إذا قمنا بزيادة قيمة 10k إلى 20k ، فسيكون كسب op-amp -20 مرة.

يمكننا زيادة كسب op-amp عن طريق تغيير نسبة المقاومات ، ومع ذلك ، لا ينصح باستخدام مقاومة أقل مثل Rin أو R2. حيث أن القيمة المنخفضة للمقاومة تقلل من مقاومة المدخلات وتخلق حمولة على إشارة الدخل. في الحالات النموذجية ، يتم استخدام القيمة من 4.7k إلى 10k لمقاومة الإدخال.

عندما يتطلب الكسب العالي ويجب علينا ضمان مقاومة عالية في المدخلات ، يجب علينا زيادة قيمة مقاومات التغذية الراجعة. ولكن لا يُنصح أيضًا باستخدام المقاوم عالي القيمة عبر التردد الراديوي. يوفر المقاوم ذو التغذية المرتدة هامش ربح غير مستقر ولا يمكن أن يكون خيارًا قابلاً للتطبيق للعمليات ذات النطاق الترددي المحدود. القيمة النموذجية 100 كيلو أو أكثر قليلاً من تلك المستخدمة في المقاوم التغذية المرتدة.

نحتاج أيضًا إلى التحقق من عرض النطاق الترددي لدائرة op-amp للتشغيل الموثوق به بكسب مرتفع.

مضخم جمع أو دائرة أفع أمبير

يمكن استخدام جهاز op-amp معكوس في أماكن مختلفة مثل Op amp Summing Amplifier. أحد التطبيقات المهمة لعكس op-amp هو مكبر الصوت أو خلاط الأرض الافتراضي.

في الصورة أعلاه ، يتم عرض خلاط أرضي افتراضي أو مضخم تجميع حيث يخلط op-amp المقلوب عدة إشارات مختلفة عبر طرفه العكسي. إن إدخال مكبرات الصوت العاكسة هو عمليًا في إمكانات الأرض مما يوفر تطبيقًا ممتازًا متعلقًا بالخلط في العمل المتعلق بخلط الصوت.

كما يمكننا أن نرى إشارات مختلفة تضاف معًا عبر الطرف السالب باستخدام مقاومات إدخال مختلفة. لا يوجد حد لعدد مداخل الإشارة المختلفة التي يمكن إضافتها. يتم تحديد كسب كل منفذ إشارة مختلف من خلال نسبة مقاومة ردود الفعل R2 ومقاوم الإدخال للقناة المعينة.

تعرف أيضًا على المزيد حول تطبيقات op-amp باتباع الدوائر المختلفة القائمة على op-amp. يتم استخدام تكوين op-amp العكسي هذا أيضًا في العديد من المرشحات مثل التمرير المنخفض النشط أو مرشح التمرير العالي النشط.

دائرة مضخم المقاومة العابرة

استخدام آخر لمكبر الصوت المقلوب Op amp هو استخدام مكبر الصوت كمضخم عبر المقاومة.

في مثل هذه الدائرة ، يقوم جهاز op-amp بتحويل تيار إدخال منخفض جدًا إلى جهد الخرج المقابل. لذلك ، يحول مضخم المقاومة العابرة التيار إلى جهد.

يمكنه تحويل التيار من الثنائي الضوئي ، أو مقاييس التسارع ، أو أجهزة الاستشعار الأخرى التي تنتج تيارًا منخفضًا وباستخدام مضخم المقاومة العابرة ، يمكن تحويل التيار إلى جهد.

في الصورة أعلاه ، يستخدم op-amp المقلوب لصنع مضخم المقاومة Trans-Impedance Amplifier الذي يحول التيار المشتق من الصمام الثنائي الضوئي إلى جهد كهربائي. يوفر مكبر الصوت مقاومة منخفضة عبر الثنائي الضوئي ويخلق عزلًا عن جهد خرج op-amp.

في الدائرة أعلاه ، يتم استخدام مقاوم واحد فقط. R1 هو المقاوم عالي القيمة المرتدة. يمكننا تغيير الكسب عن طريق تغيير قيمة المقاومة R1. يستخدم المكسب العالي لـ op-amp حالة مستقرة حيث يكون تيار الثنائي الضوئي مساويًا لتيار التغذية المرتدة من خلال المقاوم R1.

نظرًا لأننا لا نقدم أي تحيز خارجي عبر الصمام الثنائي الضوئي ، فإن جهد إزاحة الإدخال للديود الضوئي منخفض جدًا ، مما ينتج عنه كسب جهد كبير دون أي جهد إزاحة ناتج. سيتم تحويل تيار الصمام الثنائي الضوئي إلى جهد الخرج العالي.

التطبيقات الأخرى لعكس المرجع هي -

1. شيفتر المرحلة
2. متكامل
3. في موازنة الإشارة الأعمال ذات الصلة
4. خلاط خطي RF
5. تستخدم أجهزة الاستشعار المختلفة op-amp معكوسًا للإخراج.