مقاله خلاصه تقویت کننده‌های عملیاتی که مشخصات اصلی پیکربندی‌های مختلف تقویت کننده عملیاتی را مشخص می‌کند.
می‌توانیم این بخش به پایان برسانیم و تقویت کننده‌های عملیاتی را با خلاصه‌ای از انواع مختلف مدارهای آپ امپ و پیکربندی‌های مختلف آنها، که در مقاله‌های قبل مورد بحث قرار گرفته است، بررسی کنیم.
شرایط عمومی تقویت کننده عملیاتی
- تقویت کننده عملیاتی، یا با نام رایج‌تر آن، آپ امپ، هنگامی که در حالت حلقه باز استفاده شود، می‌تواند یک تقویت کننده ایده‌آل با بهره و پهنای باند بینهایت باشد. بهره‌های DC آپ‌امپ‌های واقعی، معمولا بیش از 100000 یا 100dB هستند.
- ساختار ساده آپ امپ، یک قطعه 3 ترمینال با 2 ورودی و 1 خروجی است (بدون در نظر گرفتن اتصالات تغذیه).
- تقویت کننده عملیاتی از دو منبع مثبت (+V) و منفی (-V) تغذیه می‌شود، یا می‌تواند با یک ولتاژ منبع تغذیه DC تک کار کند.
- دو قانون اصلی مرتبط با تقویت کننده عملیاتی این است که دارای یک امپدانس ورودی بینهایت است (∞=Z)، که در نتیجه آن «هیچ جریانی به هیچ یک از دو ورودی آن وارد نمی‌شود» و ولتاژ آفست ورودی صفر است (V1=V2).
- همچنین یک تقویت کننده عملیاتی دارای امپدانس خروجی صفر است (Z=0).
- آپ امپ‌ها تفاوت بین سیگنال‌های ولتاژ اعمال شده به دو ترمینال ورودی خود را حس می‌کنند و سپس آن را در یک بهره از پیش تعیین شده ضرب می‌کنند.
- این بهره (A) اغلب به عنوان «بهره حلقه باز» تقویت کننده شناخته می‌شود.
- بستن این حلقه باز با اتصال یک قطعه مقاومتی یا راکتانسی بین خروجی و یک ترمینال ورودی آپ امپ، این بهره حلقه باز را بسیار کاهش می‌دهد و کنترل می‌کند.
- آپ امپ‌ها را می‌توان به صورت دو پیکربندی اصلی، وارونگر و غیر وارونگر، متصل کرد.
دو مدار اصلی تقویت کننده عملیاتی
- در فیدبک منفی، که در آن ولتاژ برگشتی با ورودی «ضد فاز» است، بهره کلی تقویت کننده کاهش می‌یابد.
- در فیدبک مثبت، که در آن ولتاژ برگشتی با ورودی «هم فاز» است، بهره کلی تقویت کننده افزایش می‌یابد.
- با اتصال مستقیم خروجی به ترمینال ورودی منفی، فیدبک 100% حاصل می‌شود و در نتیجه یک مدار دنبال کننده ولتاژ (بافر) با بهره ثابت 1 (واحد) به دست می‌آید.
- با تغییر مقاومت فیدبک ثابت (Rf) به یک پتانسیومتر، بهره مدار قابل تنظیم خواهد بود.
بهره آپ امپ
- بهره حلقه باز، به نام حاصل ضرب بهره در پهنای باند یا GBP، می‌تواند بسیار زیاد باشد و معیاری برای کیفیت تقویت کننده است.
- GBP بسیار زیاد، مدار تقویت کننده عملیاتی را ناپایدار می‌کند، زیرا یک سیگنال ورودی در حد میکرو ولت باعث می‌شود که ولتاژ خروجی به حالت اشباع برسد.
- با استفاده از یک مقاومت فیدبک (Rf) مناسب، می‌توان بهره کلی تقویت کننده را با دقت کنترل کرد.
تقویت کننده‌های تفاضلی و جمع کننده
- با افزودن مقاومت‌های ورودی بیشتر به ترمینال‌های وارونگر یا غیر وارونگر، می‌توان جمع کننده ولتاژ تولید کرد.
- برای تولید تقویت کننده‌های ابزار دقیق با امپدانس بالا، می‌توان آپ امپ‌های دنبال کننده ولتاژ را به ورودی تقویت کننده‌های دیفرانسیلی اضافه کرد.
- تقویت کننده دیفرانسیلی یک خروجی تولید می‌کند که متناسب با تفاضل دو ولتاژ ورودی است.
مدارهای تقویت کننده عملیاتی مشتق گیر و انتگرال گیر
- تقویت کننده انتگرال گیر یک خروجی تولید می‌کند که عملکرد ریاضی انتگرال است.
- تقویت کننده مشتق گیر یک خروجی تولید می‌کند که عملکرد ریاضی مشتق است.
- تقویت کننده‌های انتگرال گیر و مشتق گیر، هر دو دارای یک مقاومت و یک خازن متصل به آپ امپ هستند و تحت تاثیر ثابت زمانی RC آن قرار می‌گیرند.
- در شکل اصلی خود، تقویت کننده‌های مشتق گیر مشکل ناپایداری و نویز دارند، اما می‌توان اجزای اضافی برای کاهش بهره کلی حلقه بسته اضافه کرد.
1 دیدگاه در “خلاصه تقویت کننده های عملیاتی”
بسیار عالی و کاربردی. سپاس از لطفتون