1. المرجع المثالي أمبير
الحالي - 1. أمبيرات التشغيل المثالية
السابقة - مقدمة مكبرات التشغيل المثالي
المرجع المثالي أمبير
يستخدم هذا القسم نظم نهج لتقديم أساسيات مكبرات التشغيل المثالي. على هذا النحو ، فإننا نعتبر op-amp ككتلة مع أطراف الإدخال والإخراج. نحن لسنا مهتمين حاليًا بالأجهزة الإلكترونية الفردية داخل المرجع.
op-amp هو مكبر للصوت يتم تشغيله غالبًا بواسطة كل من الفولتية الموجبة والسالبة. هذا يسمح لجهد الخرج بالتأرجح فوق وتحت الأرض المحتملة. يجد المرجع المفتوح تطبيقًا واسعًا في العديد من الأنظمة الإلكترونية الخطية.
الاسم مكبر للصوت التشغيلية مشتق من أحد الاستخدامات الأصلية لدارات المرجع أمبير ؛ لأداء الرياضية عمليات في أجهزة الكمبيوتر التناظرية. تمت مناقشة هذا التطبيق التقليدي لاحقًا في هذا الفصل. في وقت مبكر المرجع أمبير تستخدم مدخلات عكس واحد. تغيير الجهد الإيجابي في المدخلات تسبب في تغيير سلبي في الإخراج.
ومن ثم ، لفهم تشغيل op-amp ، من الضروري أولاً التعرف على مفهوم المصادر الخاضعة للرقابة (التابعة) لأنها تشكل أساس نموذج op-amp.
مصادر تعتمد 1.1
تنتج المصادر التابعة (أو الخاضعة للرقابة) الجهد أو التيار الذي تحدد قيمته بواسطة جهد أو تيار موجود في مكان آخر في الدائرة. في المقابل ، تنتج الأجهزة غير الفعالة الجهد أو التيار الذي تحدد قيمته بواسطة الجهد أو التيار الموجود في نفس الموقع في الدائرة. كل من مصادر الجهد والجهد المستقل والمعتمد عناصر نشطة. أي أنها قادرة على توفير الطاقة لبعض الأجهزة الخارجية. لا تستطيع العناصر السلبية توليد الطاقة ، على الرغم من أنها يمكن أن تخزن الطاقة للتسليم في وقت لاحق ، كما هو الحال مع المكثفات والمحاثات.
يوضح الشكل أدناه تكوين دائرة مكافئ لجهاز تضخيم غالبًا ما يستخدم في تحليل الدائرة. أقصى اليمين
المقاوم هو الحمل. سوف نجد الجهد والمكاسب الحالية لهذا النظام. كسب الجهد ، يتم تعريف Av كنسبة الجهد الناتج إلى الجهد المدخلات. وبالمثل ، فإن المكاسب الحالية ، Ai هي نسبة الإنتاج الحالي إلى المدخلات الحالية.
الشكل 1- دائرة مكافئة لجهاز تضخيم الحالة الصلبة
المدخلات الحالية هي:
التيار في المقاوم الثاني ، i1، وجدت مباشرة من قانون أوم:
2
ثم يتم إعطاء الجهد الناتج عن طريق:
3
في المعادلة (3) ، ‖ يشير إلى مجموعة موازية من المقاومات. تم العثور على تيار الإخراج مباشرة من قانون أوم.
4
ثم يتم العثور على المكاسب الجهد والتيار من خلال تشكيل النسب:
5
6
1.2 دارة المكافئ التشغيلي
الشكل 2- مضخم تشغيلي ودائرة مكافئة
Figure 2 (A) يقدم رمز مكبر للصوت التشغيلي ، ويوضح الشكل 2 (ب) دائرته المكافئة. محطات الإدخال هي v+ و v-. محطة الانتاج هو vخارج. اتصالات امدادات الطاقة هي في +V, -V والمحطات الأرضية. اتصالات امدادات الطاقة وغالبا ما تكون حذفت من الرسومات التخطيطية. قيمة الجهد الناتج يحدها +V و -V لأن هذه هي الفولتية الأكثر إيجابية وسلبية في الدائرة.
يحتوي النموذج على مصدر جهد تابع يعتمد جهده على فرق جهد الدخل بين v+ و v-. ومن المعروف أن اثنين من محطات الإدخال لا يعكس و قلب المدخلات على التوالي. من الناحية المثالية ، لا يعتمد إخراج مكبر الصوت على أحجام الفولتية الإدخال ، ولكن فقط على الفرق بينهما. نحدد مساهمة الجهد التفاضلي ، الخامسd، كما الفرق ،
7
يكون جهد الخرج متناسباً مع جهد الدخل التفاضلي ، ونعين النسبة ككسب حلقة مفتوحة ، G. وبالتالي ، فإن جهد الخرج هو
8
كمثال ، مدخلات من 
(E عادة ما تكون سعة صغيرة) يتم تطبيقها على المدخلات غير المقلوبة مع المحطة الطرفية المقلوبة التي يتم إنتاجها 
عند الإخراج. عند تطبيق نفس إشارة المصدر على المدخلات المقلوبة مع تأريض المحطة الطرفية غير المقلوبة ، يكون الخرج هو 
.
يظهر مقاومة إدخال المرجع أمبير كمقاومة في الشكل 2 (ب).
ويمثل مقاومة الخرج في الشكل كمقاومة ، Ro.
يتميز مكبر للصوت التشغيلي المثالي كما يلي:
هذه عادة ما تكون تقريبية جيدة لمعايير الأمبير المرجع الحقيقي. المعلمات النموذجية لأمبير المرجع الحقيقي هي:
لذلك ، يعد استخدام op-amps المثالي لتقريب op-amps الحقيقي تبسيطًا قيمًا لتحليل الدوائر.
دعونا استكشاف الآثار المترتبة على كسب حلقة مفتوحة يجري لانهائي. إذا أعدنا كتابة المعادلة (8) 
كما يلي:
9
واسمحوا G نهج اللانهاية ، ونحن نرى ذلك
10
تنتج المعادلة (10) من خلال ملاحظة أن جهد الخرج لا يمكن أن يكون بلا حدود. يحد قيمة الجهد الناتج من القيم الإيجابية والسلبية امدادات الطاقة. تشير المعادلة (10) إلى أن الفولتية في المطرافين هي نفسها:
11
لذلك ، فإن المساواة في المعادلة (11) تقودنا إلى القول بوجود دائرة قصيرة افتراضية بين أطراف الإدخال.
نظرًا لأن مقاومة دخل op-amp المثالية غير محدودة ، فإن التيار في كل مدخل ، ومحطة عكسية ومحطة غير مقلوبة ، يكون صفراً.
عند استخدام مضخمات أمبير حقيقية في وضع تضخيم خطي ، يكون الكسب كبيرًا للغاية ، وتكون المعادلة (11) تقريبًا جيدًا. ومع ذلك ، تستخدم العديد من تطبيقات op-amps الحقيقية الجهاز في وضع غير خطي. تقريب المعادلة (11) غير صالح لهذه الدوائر.
على الرغم من أن op-amps العملية لها زيادة في الجهد العالي ، إلا أن هذا الكسب يختلف باختلاف التردد. لهذا السبب ، لا يتم استخدام op-amp عادةً في النموذج الموضح في الشكل 2 (a). يُعرف هذا التكوين بحلقة مفتوحة نظرًا لعدم وجود ملاحظات من الإخراج إلى الإدخال. نرى لاحقًا أنه على الرغم من أن تكوين الحلقة المفتوحة مفيد لتطبيقات المقارنة ، فإن التكوين الأكثر شيوعًا للتطبيقات الخطية هو دائرة الحلقة المغلقة ذات الملاحظات.
تستخدم العناصر الخارجية "لردود الفعل" على جزء من إشارة الخرج إلى المدخلات. إذا تم وضع عناصر التغذية الراجعة بين المخرجات والمدخلات المقلوبة ، فإن كسب الحلقة المغلقة ينخفض لأن جزءًا من الإخراج يطرح من الإدخال. سنرى لاحقًا أن التعليقات لا تقلل من المكاسب الإجمالية فحسب ، بل تجعلها أيضًا أقل حساسية لقيمة G. مع التغذية المرتدة ، يعتمد كسب الحلقة المغلقة بشكل أكبر على عناصر دائرة التغذية الراجعة ، وبدرجة أقل على المرجع الأساسي. أمبير كسب الجهد ، G. في الواقع ، فإن كسب الحلقة المغلقة مستقل بشكل أساسي عن قيمة G- يعتمد فقط على قيم عناصر الدائرة الخارجية.
يوضح الشكل (3) دائرة المرجع السلبي ذات التغذية المرتدة أحادية المرحلة.
الشكل 3- مقلب المرجع
لذلك ، سوف نقوم بتحليل هذه الدائرة في القسم التالي. الآن ، لاحظ أن المقاوم واحد ، RF، يستخدم لتوصيل الجهد الناتج ، vخارج إلى المدخلات المقلوبة ، v-.
مقاوم آخر ، Ra متصل من المدخلات المقلوبة ، v-، إلى مساهمة الجهد ، va. المقاوم الثالث ، R يوضع بين المدخلات غير المقلوبة والأرض.
يمكن تكوين الدوائر التي تستخدم المرجع أمبير ، المقاومات والمكثفات لأداء العديد من العمليات المفيدة مثل الجمع والطرح والدمج والتمييز والتمييز والمقارنة والتضخيم.
1.3 اسلوب التحليل
نحن نحلل الدوائر باستخدام خاصيتين مهمتين في المرجع أمبير:
- الجهد بين v+ و v- هو صفر ، أو v+ = الخامس-.
- الحالية في كل من v+ و v- محطة الصفر.
تؤدي هذه الملاحظات البسيطة إلى إجراء لتحليل أي دائرة أمبير مثالية على النحو التالي:
- اكتب المعادلة الحالية لقانون Kirchhoff عند الطرف غير المقلوب ، v+.
- اكتب المعادلة الحالية لقانون Kirchhoff في الطرف المعكوس ، v-.
- المجموعات v+ = الخامس- وحل للمكاسب حلقة مغلقة المرجوة.
عند تطبيق قوانين Kirchhoff ، تذكر أن التيار في كل من v+ و v- محطة الصفر.