خلاصه تقویت کننده‌ های عملیاتی

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 ۳ ترمینال با ۲ ورودی و ۱ 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 (V۱=V۲).
• 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

۱. دو مدار اصلی آپ امپ ها : معکوس کننده و غیر معکوس کننده

• 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 ۱۰۰% حاصل می‌شود و در نتیجه یک مدار دنبال کننده ولتاژ (بافر) با بهره ثابت ۱ (واحد) به دست می‌آید.
• با تغییر مقاومت فیدبک ثابت (Rf) به یک پتانسیومتر، بهره مدار قابل تنظیم خواهد بود.

بهره آپ امپ

۲. گین تقویت‌کننده عملیاتی

• 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

۳. آپ امپ های جمع کننده و تفاضلی

• 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

۴. آپ امپ های 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.