عدم

Op-Amp ، اختصار لمكبر 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 معكوس أو غير مقلوب. في هذا البرنامج التعليمي ، سوف نتعلم كيفية استخدام op-amp في تكوين noninverting.

في التكوين قلب غير، يتم تطبيق إشارة الدخل عبر عاكس غير مدخلات محطة (محطة إيجابي) من المرجع أمبير. نتيجة لهذا ، يصبح الإخراج المضخم " متزامنًا " مع إشارة الدخل.

كما ناقشنا من قبل ، يحتاج Op-amp إلى ملاحظات لتضخيم إشارة الإدخال. يتم تحقيق ذلك بشكل عام عن طريق تطبيق جزء صغير من جهد الخرج مرة أخرى على الدبوس المقلوب (في حالة التكوين غير العكسي) أو في الدبوس غير العكسي (في حالة الدبوس المقلوب) ، باستخدام شبكة مقسم الجهد.

تكوين مكبر للصوت التشغيلي غير المقلوب

في الصورة العليا ، يظهر op-amp مع تكوين غير معكوس. يتم تغذية الإشارة المطلوبة لتضخيمها باستخدام المرجع أمبير في دبوس الموجب أو غير المقلوب لدائرة المرجع أمبير ، بينما يوفر مقسم الجهد باستخدام مقاومين R1 و R2 الجزء الصغير من الإخراج إلى العاكس دبوس من دائرة المرجع أمبير. توفر هاتان المقاوماتان التغذية الراجعة المطلوبة لجهاز op-amp. في حالة مثالية ، سيوفر دبوس الإدخال الخاص بـ op-amp مقاومة عالية للإدخال وسيكون دبوس الإخراج في مقاومة إخراج منخفضة.

يعتمد التضخيم على مقاومات التغذية الراجعة (R1 و R2) المتصلة كتكوين مقسم الجهد. يشار إلى R2 باسم Rf (مقاوم ردود الفعل)

ناتج مقسم الجهد الذي يتم تغذيته في دبوس غير مقلوب لمكبر الصوت يساوي Vin ، حيث توجد نقاط تقاطع Vin و الجهد الكهربي عبر نفس العقدة الأرضية.

نتيجة لهذا ، وبما أن Vout يعتمد على شبكة التغذية الراجعة ، يمكننا حساب كسب جهد الحلقة المغلقة على النحو التالي.

كسب أمبير غير مقلوب

نظرًا لأن الجهد الناتج مقسم الجهد ، فإن الجهد الكهربي هو نفس جهد الإدخال ، Vout = Vin

لذلك ، Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) أو Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

إجمالي كسب الجهد لمكبر الصوت (Av) هو Vout / Vin

لذلك ، Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

باستخدام هذه الصيغة يمكننا أن نستنتج أن كسب جهد الحلقة المغلقة لمكبر تشغيلي غير مقلوب هو ،

Av = Vout / Vin = 1 + (Rf / R1)

لذلك ، من خلال هذا العامل ، لا يمكن أن يكون كسب op-amp أقل من كسب الوحدة أو 1. أيضًا ، سيكون المكسب إيجابيًا ولا يمكن أن يكون في صورة سلبية. الكسب يعتمد بشكل مباشر على نسبة Rf و R1.

الآن ، الشيء المثير للاهتمام هو ، إذا وضعنا قيمة مقاومة التغذية المرتدة أو Rf على أنها 0 ، فسيكون الكسب 1 أو الوحدة. وإذا أصبح R1 0 ، فسيكون الكسب لا نهائيًا. لكن هذا ممكن من الناحية النظرية فقط. في الواقع ، يعتمد على نطاق واسع على سلوك op-amp وكسب الحلقة المفتوحة.

يمكن أيضًا استخدام Op-amp اثنين من جهد إدخال الجهد الإضافي كمضخم تجميع.

مثال عملي على مضخم غير مقلوب

سنقوم بتصميم دائرة op-amp غير قابلة للانعكاس والتي ستنتج كسب جهد 3x عند الإخراج مقارنة بجهد الإدخال.

سنقوم بإدخال 2V في المرجع أمبير. سنقوم بتكوين op-amp في تكوين غير محوّل بقدرات كسب 3x. اخترنا قيمة المقاوم R1 على أنها 1.2 كيلو ، وسوف نكتشف قيمة المقاوم Rf أو R2 وسوف نحسب جهد الخرج بعد التضخيم.

حيث أن الكسب يعتمد على المقاومات والصيغة هي Av = 1 + (Rf / R1)

في حالتنا ، المكسب هو 3 وقيمة R1 هي 1. 2 ك. إذن ، قيمة Rf هي ،

3 = 1 + (Rf / 1.2k) 3 = 1 + (1.2k + Rf / 1.2k ) 3.6k = 1.2k + Rf 3.6k - 1.2k = Rf Rf = 2.4k

بعد التضخيم ، سيكون جهد الخرج

Av = Vout / Vin 3 = Vout / 2V Vout = 6V

يظهر مثال الدائرة في الصورة أعلاه. R2 هو المقاوم الارتجاعي وسيكون الناتج المضخم 3 مرات من المدخلات.

تابع الجهد أو مضخم كسب الوحدة

كما تمت مناقشته من قبل ، إذا جعلنا Rf أو R2 كـ 0 ، فهذا يعني أنه لا توجد مقاومة في R2 ، والمقاوم R1 يساوي اللانهاية ، فإن كسب مكبر الصوت سيكون 1 أو سيحقق كسب الوحدة. نظرًا لعدم وجود مقاومة في R2 ، يتم اختصار الإخراج مع الإدخال السلبي أو المقلوب لـ op-amp. نظرًا لأن الكسب هو 1 أو الوحدة ، فإن هذا التكوين يسمى تكوين مضخم كسب الوحدة أو متابع الجهد أو المخزن المؤقت.

نظرًا لأننا نضع إشارة الإدخال عبر الإدخال الإيجابي لـ op-amp وتكون إشارة الإخراج في الطور مع إشارة الإدخال مع كسب 1x ، نحصل على نفس الإشارة عبر إخراج مكبر الصوت. وبالتالي فإن جهد الخرج هو نفس جهد الدخل. الجهد الخارج = الجهد في.

لذلك ، سوف يتبع جهد الدخل وينتج نفس الإشارة المتماثلة عبر مخرجاته. هذا هو سبب تسميتها بدائرة تتبع الجهد.

تكون مقاومة الإدخال لـ op-amp عالية جدًا عند استخدام متابع الجهد أو تكوين كسب الوحدة. في بعض الأحيان تكون مقاومة الإدخال أعلى بكثير من 1 ميجا أوم. لذلك ، نظرًا لارتفاع مقاومة الإدخال ، يمكننا تطبيق إشارات ضعيفة عبر الإدخال ولن يتدفق أي تيار في دبوس الإدخال من مصدر الإشارة إلى مكبر الصوت. من ناحية أخرى ، فإن مقاومة الخرج منخفضة للغاية ، وسوف تنتج نفس إشارة الإدخال ، في الخرج.

في الصورة أعلاه ، يتم عرض تكوين متابع الجهد. يتم توصيل الإخراج مباشرة عبر الطرف السالب لجهاز أمبير. كسب هذا التكوين هو 1x.

كما نعلم،

كسب (Av) = Vout / Vin لذا ، 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

بسبب مقاومة المدخلات العالية ، فإن تيار الإدخال هو 0 ، وبالتالي فإن طاقة الإدخال هي أيضًا 0 أيضًا. يوفر تابع الجهد كسبًا كبيرًا للطاقة عبر خرجه. بسبب هذا السلوك ، استخدم متابع الجهد كدائرة عازلة.

كما يوفر تكوين المخزن المؤقت عامل عزل إشارة جيد. نظرًا لهذه الميزة ، يتم استخدام دائرة تتبع الجهد في المرشحات النشطة من نوع Sallen-key حيث يتم عزل مراحل المرشح عن بعضها البعض باستخدام تكوين op-amp التابع لاتباع الجهد.

تتوفر أيضًا دوائر عازلة رقمية ، مثل 74LS125 ، 74LS244 إلخ.

نظرًا لأنه يمكننا التحكم في كسب مكبر الصوت غير المحول ، فيمكننا تحديد قيم مقاومات متعددة ويمكننا إنتاج مضخم غير مقلوب بنطاق ربح متغير.

تُستخدم مكبرات الصوت غير العاكسة في قطاعات الإلكترونيات الصوتية ، وكذلك في النطاق والخلاطات والأماكن المختلفة التي يلزم فيها المنطق الرقمي باستخدام الإلكترونيات التناظرية.