الکترونیک 98 آموزش الکترونیک-رباتیک-برق-برنامه نویسی میکروکنترلرها، رسپبری پای و آردوینو
تقویت کننده عملیاتی
یک تقویت کننده عملیاتی (Op-Amp) که اغلب از آن با عنوان آپ امپ یاد می شود، تقویت کننده ای با بهره بالا و عملکرد مناسب می باشد که جهت تقویت کردن سیگنال های ولتاژ AC و DC طراحی شده است. فن آوری مدرن مدار مجتمع و روش های تولید مقیاس وسیع، قیمت های چنین تقویت کننده هایی را جهت استفاده آماتورها، دانشمندان و علاقه مندان کاهش داده اند. آپ امپ در حال حاضر به عنوان یک المان با بهره پایه مانند یک ترانزیستور ELEGANT در مدارهای الکترونیکی عمل می کند.
جهت نمایش یک تقویت کننده عملیاتی (Op-Amp) از یک نماد مشابه شکل بالا استفاده شده است. تقویت کننده عملیاتی (Op-Amp) دو ورودی و تنها یک خروجی دارد. یک ورودی، ورودی معکوس گر نامیده و با علامت منفی نشان داده می شود. سیگنالی که به این ورودی اعمال می شود، به صورت یک سیگنال تقویت شده معکوس در خروجی ظاهر می گردد. ورودی دوم ورودی غیر معکوس گر نامیده و با علامت مثبت نشان داده می شود. سیگنال اعمالی به این ورودی در خروجی به صورت یک سیگنال تقویت شده با همان فازی که در سیگنال ورودی دارد، ظاهر می شود.
در دسترس بودن دو ترمینال ورودی، مداربندی فیدبک را ساده نموده و تقویت کننده عملیاتی (Op-Amp) را به صورت یک وسیله فوق العاده تطبیق پذیر بدل می سازد. اگر یک فیدبک از خروجی به پایه ورودی معکوس گر اعمال شود، نتیجه یک فیدبک منفی خواهد بود که یک تقویت کننده پایدار را به همراه مشخصات بهره کنترل شده دقیق نتیجه می دهد. از طرفی دیگر، اگر فیدبک به ورودی غیر معکوس گر اعمال گردد، نتیجه فیدبک مثبت است که نوسان سازها و مولتی ویبراتورها را نتیجه می دهد. اثرات ویژه ای از ترکیب هر دو نوع فیدبک حاصل می شود.
پیکربندی پین های آپ امپ ۷۴۱
در میان انواع تقویت کننده های عملیاتی تولید شده، نوع 741 به محبوبیت فوق العاده بالایی دست یافته است. این آپ امپ در انواع 14 پین دو ردیفی، 8 پین دو ردیفی و یا پکیج های TO شکل در دسترس است. پیکربندی های پین های تمام این پکیج ها در شکل بالا نشان داده شده است.
نوع مدار مجتمع 747 در واقع دو تقویت کننده عملیاتی (Op-Amp) 747 در یک پکیج می باشد. پیکبرندی های پین برای پکیج های مختلف در شکل بالا نشان داده شده اند. تقویت کننده عملیاتی (Op-Amp) به یک منبع تغذیه دو قطبی متقارن نیاز دارد به طوری که پلاریته مرکزی آن مطابق تصویر اول زمین شده باشد. این حالت باعث می شود تا تقویت کننده عملیاتی (Op-Amp)، سیگنال DC با هر دو پلاریته مثبت یا منفی را نسبت به زمین تقویت کند. این مدار طوری طراحی می شود که اگر هر دو ورودی به زمین متصل شوند، ولتاژ DC خروجی صفر شود. با این حال، به دلیل وجود عدم توازن های ناچیز داخلی ممکن است یک ولتاژ DC کوچک در خروجی ظاهر شود. این سیگنال بسیار کوچکتر از آن است که در کاربردهای معمول مورد توجه قرار گیرد.
برای کاربردهای حساس ولتاژ خروجی را می توان به طور دقیق توسط اتصال یک پتانسیومتر 10 کیلو اهم بین پایه های (Offset-Null) بر روی صفر تنظیم کرد. همچنین امکان به کارگیری 741 با استفاده از یک منبع تغذیه تک قطبی هم موجود می باشد. این کار معمولا با افزایش مقدار ولتاز ورودی DC اعمالی به پایه ورودی معکوس گر تا تقریبا نیمی از ولتاژ منبع تغذیه صورت میگیرد که این کار توسط یک مدار مقسم ولتاژ صورت می گیرد.
ولتاژ خروجی DC در چنین مواردی به میزان نصف ولتاژ تغذیه می باشد. اما این مسدله اهمیتی ندارد، چون این مقدار DC را به راحتی می توان با استفاده از یک خازن که تنها اجازه عبور سیگنال AC به طبقه بعدی را می دهد، مسدود کرد. آپ امپ نوع 741 ویژگی های متعددی دارد که آن را این چنین محبوب ساخته است. این تقویت کننده، یک مدار بندی داخلی دارد که محافظت کاملی را در برابر اضافه بارهای خروجی حتی اتصال کوتاه به زمین برای هر مدتی را فراهم می کند. آپ امپ 741 به هیچ قطعه خارجی جهت جبران یا تنظیم پاسخ فرکانسی خود نیاز ندارد. این مساله، طراحی مدار را ساده کرده و تعداد قطعات مورد استفاده را به حداقل می رساند. پاسخ فرکانس این آپ امپ یک کاهش نرم در لبه بالایی دارد که مدار را در تمام پیکربندی های فیدبک پایدار نگه خواهد داشت.
پارامترهای فنی مهم آپ امپ 741
