بافر غیر معکوس کننده

بافر غیر معکوس کننده

در شرایط ac، در مدارات تقویت کننده عملیاتی که از OPAMP سود می جویند. بین حالت های معکوس کننده و غیرمعکوس کننده تفاوت خاصی وجود ندارد. ولی جهت تکمیل کار در این قسمت بافر غیرمعکوس کننده را هم مورد بررسی قرار می دهیم. نقش بافرها بیشتر زمانی که می خواهیم دو مدار را به هم ارتباط دهیم، مشخص می شود. بهره ی این مدارها، خیلی معمولی و پیش پا افتاده است. چه چیزی بی فایده تر از این که بهره ی مداری یک باشد؟
یعنی سیگنالی که از مدار خارج می شود دقیقا با نمونه وارد شده به مدارکی است. تقویت کننده های معمولی مدارهای مفیدی هستند که سیگنال وارده را تقویت می کنند ولی این سوال پیش می اید که فایده ی تقویت کننده ای که بهره ی ان 1× است چیست؟ کلید حل این معما در کلمه “هماهنگ سازی” نهفته است.

در کل، مدارها و به خصوص تقویت کننده ها به ندرت به صورت انفرادی مورد استفاده قرار می گیرند. همیشه و بدون هیچ “برو برگردی” قطعات و مدارات دیگری در پی ان ها واقع می شوند. برای هماهنگ کردن یک پیش تقویت کننده با طبقه بعدی، به فرض یک مصرف کننده ی با امپدانس کم مثل یک بلندگو، وضعیت خاص و بحرانی ایجاد می شود زیرا مصرف کننده یعنی بلندگو، و سیگنال خروجی پیش تقویت کننده با هم همخوانی ندارند. این اثر بارگذاری احتمالی با امپدانس خروجی پیش تقویت کننده کنترل می گردد.
با یک حساب “دو دوتا چهارتا” هم می توان پیش بینی کرد که هنگام اعمال خروجی مداری که امپدانس خاصی دارد به طبقه بعدی که امپدانس کمتری را داراست به خاطر تاثیر بارگذاری اندازه سیگنال عملا باید تقلیل شود. دشواری مسئله ناشی از اندازه نسبی دو امپدانس است. برای خنثی کردن این اثر ناخواسته به چیزی که مثل یک بافر یا میانگیر عمل کند نیاز داریم. به چیزی با یک امپدانس ورودی زیاد محتاجیم تا سیگنال وارده زیر بار قرار نگیرد. و یک امپدانس خروجی کم که مصرف کننده با امپدانس کم با ان امکان تغذیه شدن داشته باشد حلال مشکلات و مداری که همه خصوصیات لازم برای این کار را دارد. چیزی نیست به جز یک تقویت کننده ی غیر معکوس کننده میانگیر با بهره ی 10×.

در مواردی که امپدانس مصرف کننده ی نهایی خیلی کم نباشد (حدود 1 کیلو اهم) بهره گیری از این بافر ایده ال است. باید توجه داشت که اگر فقط به یک بهره ی 1× نیاز دارید. مقاومت های تنظیم کننده بهره در یک آپ امپ غیرمعکوس کننده ی معمولی را باید مساوی هم در نظر بگیرید ولی در این صورت خبری از امپدانس ورودی بالا و اپدانس خروجی پایین نخواهد بود.

تشریح مدار

بافر غیرمعکوس کننده، هیچ وارون سازی فازی را بین سیگنال های ورودی و خروجی ایجاد نمی نماید. هرچند که در کابردهای صوتی ac این، خصوصیت تاثیرگذاری نیست. بافری که بین دو طبقه مجزا قرار می گیرد جداسازی بسیار خوبی را ایجاد کرده و علاوه بر ان ، بهره ای معادل 1 را ایجاد می نماید که بی طرفی و خنثی بودن خود را بیش از پیش به رخ می کشد. امپدانس ورودی بالا که جزو خصوصیات بافرها به شمار می رود سیگنال ورودی را از هرگونه تاثیر بارگذاری مصون نگه می دارد، امپدانس کم خروجی بافر اتصال ان به طبقه بعدی را تسهیل کرده ونیازی نیست که نگران هماهنگی سیگنال خروجی بافر با طبقه نهایی باشیم.
سیگنال ورودی، به ترمینال مثبت (پایه ی 3 ) هدایت می شود. برای تامین تغذیه ی لازم ای سی هایی مثل تراشه به کار رفته در این مدار که با تغذیه ی واحدی راه اندازی می شوند. ترمینال مثبت برای عملکرد صحیح خود، به بایاسی که معادل نیمی از ولتاژ تغذیه است، نیاز دارد. در اینجا برای انتقال بایاس صحیح ولتاژ از یک مقاومت جدا کننده ی R5 سود جسته ایم. از ان جایی که از این طرح برای انتقال خروجی یک رادیو به یک تقویت کننده ی قدرت خارجی استفاده می شود. در ورودی ان از یک شبکه تضعیف کننده ی بسیار ضروری غیرفعال ( که از مقاومت های R1 و R2 تشکیل گردیده است ) سود جسته ایم این شبکه ی بسیار ساده، بازدهی خوبی داشته و به شکل یک مقسم ولتاژ عمل می کند و به ازای مقادیر نشان داده شده در روی شکل، تضعیف در حدود 30% را پدید می اورد.

تصادفا، اگر این بافر به صورت یک واسط بین خروجی یک پخش کاست تک باندی معمولی و یک تقویت کننده ی قدرت واقع شود. عملکرد مناسبی را از خود به نمایش می گذارد.

همه مدارات بافر، بهره ی 1 را ایجاد می کنند و این مشکلی را به دنبال ندارد زیرا این مدارات به صورت واسط عمل کرده و تقویت کنندگی لازم، در جای دیگری تامین می شود. به طوری که در شکل بالا ملاحظه می کنید مطمئن شوید که شبکه ی تضعیف کننده را قبل از خازن C1 قرار دهید. در انجام این کار سهل انگاری نکنید چون هنگام نصب قطعات بر روی صفحه ی مدار، یک اشتباه کوچک در سیم کشی و قرار دادن این شبکه بعد از خازن C1 می تواند منجر به کار نکردن مدار شود.

فهرست قطعات

:: نیمه هادی

ICI:LM741

:: مقاومت ها

همه مقاومت ها 1/4 وات و 5 درصدی هستند.

R1:27Kohms

R2:10Kohms

R3:100Kohms

R4:100Kohms

R5:100Kohms

R6:4.7Kohms

:: خازن ها

همه خازن ها ی غیر قطبی از نوع عدسی و سرامیکی هستند.

ولتاژ مجاز همه خازن ها ی الکترولیتی،25 ولت است.

C1:0.1 µF

C2:0.1 µF

C3:10 µF

C4:0.1 µF

C5:100 µF

:: قطعات و لوازم اضافی

D1:LED

منبع تغذیه: باتری کتابی 9 ولتی

نکات ساخت

این مداربه قطعات خیلی زیادی نیاز نداشته و ساخت ان وقت زیادی نمی برد. استفاده از سوکت برای ای سی فکر بدی نیست چون امکان تعویض ان راحت تر می شود. در موقع نصب خازن های C3 و C5، به مثبت و منفی پایه های ان ها توجه داشته باشید. مقاومت R5 را هم از قلم نیانداخته  و مطمئن شوید که ان را ه طرف صحیح خازن C1 متصل کرده اید. تضعیف کننده ی ورودی، برای دریافت سیگنال رادویی، از سوکت گوشی رادیو، طراحی شده است.

راه اندازی ازمایشی

راه اندازی ازمایشی مدار بافر، با راه اندازی ازمایشی مدارات دیگر تفاوت دارد. به خاطر ماهیت غیرفعال ان ارزیابی مدار بافر به ریزه کاری ها و ترفندهای خاصی نیاز دارد. برای شروع کار باید سیگنالی را به ان تغذیه کنید. با داشتن شبکه ی تضعیف کننده در ورودی، استفاده از یک سیگنال رادیوی ساده بلامانع است. سپس با استفاده از یک تقویت کننده ی قدرت معمولی و یک بلندگو می توان خروجی بافر را مورد ارزیابی قرار داد.

وقتی کارهای اولیه انجام شد. بین خروجی بافر و زمین می توانید از ک مقاومت قابل تنظیم استفاده نمایید. با کم کردن اندازه این مقاومت ( برای شروع از یک مقاومت 100 کیلو اهم استفاده کنید.) نقطه ی کاهش پیدا کردن قابل ملاحظه سیگنال به سادگی تعیین می شود. برای یافتن یک نقطه مبنا برای بافر، به راحتی می توانید اندازه ی این مقاومت را اندازه گیری کنید. بعد اگر یک تقویت کننده ی غیرمعکوس کننده ی معمولی ساختید. این تجربه را تکرار کرده و خواهید دید که اندازه ی مقاومت مزبور بسیار بزرگتر از این حرف ها بوده و این نشان می دهد که بافر می تواند موجب تغذیه ی یک مصرف کننده کم امپدانس شود.