לֹא

Op-Amp, קיצור של מגבר תפעולי הוא עמוד השדרה של האלקטרוניקה האנלוגית. מגבר תפעולי הוא רכיב אלקטרוני המצויד ב DC, אשר מגביר את המתח מכניסה דיפרנציאלית באמצעות משוב נגד. מגברי Op הם פופולריים בשל צדדיותם מכיוון שניתן להגדיר אותם בדרכים רבות וניתן להשתמש בהם בהיבטים שונים. מעגל מגבר אופ-מורכב מכמה משתנים כמו רוחב פס, קלט ועכבת פלט, מרווח רווח וכו '. סוג אחר של מגברי אופ יש מפרטים שונים בהתאם למשתנים אלה. יש שפע של מגברי אופ-זמין בחבילה שונה של מעגלים משולבים (IC), בחלק ממגברי ה- OP יש שני או יותר מגברים בחבילה אחת. LM358, LM741, LM386 הם ICs מגבר אופ-מגבר הנפוצים. תוכל ללמוד עוד על מגברים אופ -יים על ידי ביצוע החלק במעגלי Op-amp.

למגבר אופ ישנם שני סיכות כניסה דיפרנציאליות וסיכת יציאה יחד עם סיכות חשמל. שני סיכות קלט דיפרנציאליות אלה הן סיכה הפוכה או סיכה שלילית ולא הפוכה או חיוביות. מגבר אופ מגביר את ההבדל במתח בין שני סיכות הכניסה הללו ומספק את הפלט המוגבר על פני ה- Vout או סיכת המוצא שלו.

תלוי בסוג הקלט, ניתן לסווג מגבר-על כ- Inverting או Non-inverting. במדריך זה נלמד כיצד להשתמש במגבר אופ-בתצורה לא הפיכה.

בתצורה הלא הפוכה, אות הקלט מוחל על פני מסוף הקלט הלא-הפוך (מסוף חיובי) של המגבר. בשל כך, הפלט המוגבר הופך ל"פאזה "עם אות הקלט.

כפי שדנו קודם, Op-amp זקוקה למשוב כדי להגביר את אות הקלט. זה מושג בדרך כלל על ידי החלת חלק קטן ממתח המוצא בחזרה לסיכה ההפוכה (במקרה של תצורה לא הפוכה) או בסיכה שאינה הופכת (במקרה של סיכה הפוכה), באמצעות רשת מחלק מתח.

תצורת מגבר תפעולי שאינו הופך

בתמונה העליונה מוצג מגבר אופ עם תצורה שאינה הפוכה. האות שיש צורך להגביר באמצעות המגבר-על מוזרם לסיכה החיובית או הלא-הפוכה של מעגל המגבר, ואילו מחלק מתח המשתמש בשני נגדים R1 ו- R2 מספק את החלק הקטן של הפלט להיפוך. סיכה של מעגל המגבר. שני הנגדים הללו מספקים משוב נדרש למגבר. במצב אידיאלי, סיכת הכניסה של המגבר-על תספק עכבת כניסה גבוהה וסיכה המוצא תהיה עם עכבת יציאה נמוכה.

ההגברה תלויה בשני נגדי המשוב (R1 ו- R2) המחוברים כתצורת מחלק המתח. R2 מכונה Rf (נגד משוב)

פלט מחלק המתח המוזן לסיכה הלא-הפוכה של המגבר שווה ל- Vin, שכן נקודות הצומת של Vin ומחלק המתח ממוקמות על פני אותו צומת קרקע.

בשל כך, ומכיוון שה- Vout תלוי ברשת המשוב, אנו יכולים לחשב את עליית מתח הלולאה הסגורה כמפורט להלן.

רווח ממגבר אופציונלי לא הפוך

מכיוון שמוצא מתח המחלק מתח זהה למתח הקלט , המחלק Vout = Vin

אז, Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) או, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

רווח המתח הכולל של המגבר (Av) הוא Vout / Vin

אז, Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

באמצעות נוסחה זו אנו יכולים להסיק כי רווח המתח בלולאה סגורה של מגבר תפעולי שאינו הפוך הוא,

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

לכן, לפי גורם זה, רווח ה- amp-amp אינו יכול להיות נמוך יותר מרווח אחדות או 1. כמו כן, הרווח יהיה חיובי והוא לא יכול להיות בצורה שלילית. הרווח תלוי ישירות ביחס של Rf ו- R1.

עכשיו, הדבר המעניין הוא שאם נשים את הערך של נגד המשוב או Rf כ- 0, הרווח יהיה 1 או אחדות. ואם ה- R1 הופך ל -0, אז הרווח יהיה אינסוף. אבל זה אפשרי רק תיאורטית. במציאות, זה תלוי באופן נרחב בהתנהגות ה- amp-amp וברווח הלולאה הפתוחה.

ניתן להשתמש במגבר אופ שני ולהוסיף מתח כניסה למתח כמגבר סיכום.

דוגמה מעשית למגבר שאינו הופך

אנו נעצב מעגל מגבר אופטי שאינו הופך אשר יפיק רווח מתח פי 3 ביציאה המשווה את מתח הכניסה.

נכין קלט 2V במגבר ה- op. נגדיר את המגבר בתצורה לא הפיכה עם יכולות רווח פי 3. בחרנו את ערך הנגד R1 כ -1.2k, נגלה את ערך הנגד Rf או R2 ונחשב את מתח המוצא לאחר ההגברה.

מכיוון שהרווח תלוי בנגדים והנוסחה היא Av = 1 + (Rf / R1)

במקרה שלנו, הרווח הוא 3 והערך של R1 הוא 1. 2k. אז הערך של Rf הוא, 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

לאחר ההגברה מתח המוצא יהיה

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

המעגל לדוגמא מוצג בתמונה לעיל. R2 הוא נגד המשוב והפלט המוגבר יהיה פי 3 מהכניסה.

עוקב מתח או מגבר רווח אחדות

כפי שנדון קודם לכן, אם אנו מגדירים את Rf או R2 כ- 0, המשמעות היא שאין התנגדות ב- R2, והנגד R1 שווה לאינסוף, אז הרווח של המגבר יהיה 1 או שהוא ישיג את רווח האחדות. מכיוון שאין התנגדות ב- R2, הפלט מקוצר עם הקלט השלילי או ההפוך של המגבר. מכיוון שהרווח הוא 1 או אחדות, תצורה זו נקראת כתצורת מגבר רווח אחדות או כחסיד מתח או חוצץ.

כאשר אנו מעבירים את אות הקלט על פני הקלט החיובי של מגבר ה- OP ואתר הפלט נמצא בשלב עם אות הקלט עם רווח 1x, אנו מקבלים את אותו אות על פני פלט המגבר. לפיכך מתח המוצא זהה למתח הכניסה. מתח החוצה = מתח פנימה.

לכן, הוא יעקוב אחר מתח הכניסה וייצור את אותו אות העתק על פני הפלט שלו. זו הסיבה שזה נקרא מעגל עוקב מתח.

עכבת הקלט של המגבר-op היא מאוד גבוהה כאשר מתח חסיד או גבר יחיד תצורה משמשת. לעיתים עכבת הקלט גבוהה בהרבה מ 1 מגה. לכן, בגלל עכבת כניסה גבוהה, אנו יכולים להחיל אותות חלשים על פני הקלט ולא יזרם זרם בסיכת הכניסה ממקור האות למגבר. מצד שני, עכבת המוצא נמוכה מאוד, והיא תפיק את אותו קלט אות, בפלט.

בתצורה לעיל מוצג תצורת עוקב מתח. הפלט מחובר ישירות על גבי המסוף השלילי של המגבר. הרווח של תצורה זו הוא פי 1.

כידוע, רווח (Av) = Vout / Vin אז, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

בגלל עכבת קלט גבוהה, זרם הקלט הוא 0, כך שגם כוח הקלט הוא גם 0. עוקב המתח מספק רווח הספק גדול על פני תפוקתו. בשל התנהגות זו, עוקב המתח משמש כמעגל חיץ.

כמו כן, תצורת חיץ מספקת גורם בידוד אות טוב. בשל תכונה זו, נעשה שימוש במעגל עוקב מתח במסננים פעילים מסוג Sallen, בהם שלבי הפילטר מבודדים זה מזה באמצעות תצורת מגבר אופ- מגביר של מתח.

ישנם מעגלי חיץ דיגיטליים זמינים גם, כמו 74LS125, 74LS244 וכו '.

מאחר שנוכל לשלוט ברווח של המגבר הלא-הופך, אנו יכולים לבחור ערכי נגדים מרובים ויכולים לייצר מגבר שאינו הופך עם טווח רווח משתנה.

מגברים שאינם הופכים משמשים במגזרי אלקטרוניקה שמע, כמו גם בהיקף, במיקסרים ובמקומות שונים בהם יש צורך בהיגיון דיגיטלי באמצעות אלקטרוניקה אנלוגית.