۱۳ تقویت کننده عملیاتی برتر (۱)
آپ امپ در اصل با لوله های خلاء در سال ۱۹۴۱ برای انجام عملیات ریاضی در رایانه های آنالوگ اختراع شد در حال حاضر، آپ امپ در انواع برنامه ها، برای همه چیز از شرطی سازی سیگنال، فیلتر کردن، و همچنین برای عملیات پیچیده ریاضی مانند ادغام و تمایز استفاده می شود.
آپ امپ در اصل با لوله های خلاء در سال ۱۹۴۱ برای انجام عملیات ریاضی در رایانه های آنالوگ اختراع شد در حال حاضر، آپ امپ در انواع برنامه ها، برای همه چیز از شرطی سازی سیگنال، فیلتر کردن، و همچنین برای عملیات پیچیده ریاضی مانند ادغام و تمایز استفاده می شود. آنها اساس بسیاری از مدارهای الکترونیکی آنالوگ مدرن را تشکیل می دهند زیرا مقرون به صرفه هستند، عملکرد مطلوبی دارند و به راحتی در دسترس هستند.
آپ امپ معمولاً به صورت مدارهای مجتمع (IC) در دسترس هستند. آنها دارای ترمینال های ورودی و خروجی هستند که می توانند یک نسخه بزرگتر از سیگنال های ولتاژی را که از آنها عبور می کند، ارسال کنند. آنها را می توان طوری طراحی کرد که به عنوان یک دستگاه تقویت کننده ولتاژ در هنگام استفاده با اجزای فعال مانند ترانزیستورها و اجزای غیرفعال مانند مقاومت ها و خازن ها عمل کنند تا پاسخ مورد نظر را ارائه دهند.
هنگامی که سیگنال ها از عناصر گسسته در یک مدار آنالوگ عبور می کنند، تمایل به کاهش دامنه دارند و سطح ولتاژ آنها کاهش می یابد، اما یک تقویت کننده عملیاتی می تواند به بافر و افزایش دامنه چنین سیگنال هایی کمک کند، بنابراین، سیگنالی را که ارائه می دهد در خروجی مفید است. آپ امپ ها برای بسیاری از مدارهای الکترونیکی بسیار سازگار و همه کاره هستند. آنها در برنامه های صوتی و تصویری، تنظیم کننده های ولتاژ، مدارهای دقیق، مبدل های آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ و بسیاری از برنامه های کاربردی دیگر استفاده می شوند.
هنگام طراحی مداری که نیاز به آپ امپ دارد، مهم است که الزامات طراحی را در نظر بگیرید تا مطمئن شوید که آپ امپ مناسب را انتخاب کرده‌اید. طراحان باید بهره، امپدانس ورودی، امپدانس خروجی، نویز و پهنای باند و همچنین فاکتورهای زیر را در هنگام انتخاب IC آپ امپ در نظر بگیرند:
تعداد کانال ها/ورودی ها
یک آپ امپ می تواند در تعدادی کانال بین ۱ تا ۸ باشد که رایج ترین آپ امپ ها دارای ۱، ۲ یا ۴ کانال هستند.
به دست آوردن بهره یا ضریب تقویت
بهره یک آپ امپ نشان می دهد که خروجی آن چقدر بیشتر از ورودی آن خواهد بود، این معمولاً به عنوان یک بهره حلقه باز یا افزایش ولتاژ سیگنال بزرگ تعریف می شود .
بهره حلقه باز نامحدود به این معنی است که ولتاژ صفر در ورودی خروجی را به طور کامل روشن یا خاموش می کند که اگرچه غیرعملی به نظر می رسد، اساساً به این معنی است که شما می توانید به سرعت خروجی خود را فقط با یک تغییر کوچک در ولتاژ ورودی از روشن به خاموش تبدیل کنید. مقادیر واقعی معمولی در محدوده ۲۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰ قرار دارند.
بهره ولتاژ سیگنال بزرگ که معمولاً به عنوان AVD نشان داده می شود، نسبت تغییر در خروجی به تغییر ولتاژ دیفرانسیل در ورودی است که در سیگنال های دی سی در فرکانس پایین اندازه گیری می شود و تقویت کننده یک ولتاژ خروجی زیادی تولید می کند که معمولاً در اولویت نسبت به بهره ولتاژ حلقه باز معمولاً بر حسب V/mV ذکر می شود.
امپدانس ورودی
این نسبت ولتاژ ورودی به جریان ورودی است. در حالت ایده آل، این مقدار بی نهایت است، اما اکثر آپ امپ هایی که اکنون در حال تولید هستند، مقادیر معمولی در حدود میلیون ها اهم دارند. امپدانس ورودی آپ امپ به اندازه ای مطلوب است که تمام ولتاژ را از ورودی بدون تلفات تقویت کند. جریان نشتی ورودی معمولی از چند پیکو تا چند میلی آمپر است.
امپدانس خروجی
این امپدانس سیگنال بین خروجی و زمین است. معمولاً به صورت سری با بار است و در نتیجه خروجی موجود برای بار افزایش می یابد. امپدانس خروجی برای یک تقویت کننده ایده آل صفر فرض می شود، بنابراین برای مقادیر واقعی باید کوچک باشد.
نویز
آپ امپ دارای منابع نویز داخلی هستند. نویز ها معمولاً در خروجی اندازه گیری می شوند و به ورودی ارجاع داده می شوند.
پهنای باند
پهنای باند یک آپ امپ محدوده مجاز فرکانس سیگنال ورودی است که می تواند بازتولید کند. یک آپ امپ ایده آل به تمام فرکانس ها اجازه می دهد، بنابراین، پهنای باند آن بی نهایت است و می تواند هر سیگنال فرکانسی را از DC به بالاترین فرکانس AC تقویت کند.
این مورد در مورد آپ امپ های عملی که محدود به محدوده خاصی هستند و بالاتر از فرکانس مشخصی عملکرد خوبی ندارند، صدق نمی کند. پارامتر (GBP) اغلب برای توصیف محدودیت پهنای باند یک آپ امپ با توجه به بهره آن استفاده می شود.
نرخ slew اسمی
نرخ slew یک آمپلی فایر، نرخ تغییر ولتاژ خروجی ناشی از تغییر پله ای در ورودی است. این به عنوان یک تغییر ولتاژ در یک زمان معین اندازه گیری می شود – معمولاً V/µs یا V/ms. در حالت ایده‌آل، نرخ slew یک آمپلی فایر باید بی نهایت باشد، بنابراین اجازه می‌دهد خروجی دقیقاً یک کپی تقویت‌شده از ورودی باشد، بدون هیچ گونه اعوجاج . در کاربردهای دنیای واقعی، هرچه مقدار نرخ slew بالاتر باشد، خروجی سریع‌تر می‌تواند تغییر کند و راحت‌تر سیگنال‌های فرکانس بالا را تولید کند.
حداکثر ولتاژ آفست ورودی
این حداکثر ولتاژ دیفرانسیل مورد نیاز در ورودی برای دریافت خروجی ۰ ولت است. در حالت ایده آل، زمانی که هر دو ورودی آپ امپ صفر باشد، خروجی نیز صفر است. بنابراین، باید به اندازه کافی کوچک باشد.
حداکثر ولتاژ تغذیه
محدوده ولتاژ کاری مجاز یک آپ امپ باید در نظر گرفته شود، بنابراین نباید از حداکثر ولتاژ تغذیه تجاوز کرد.
حالا بیایید به ۱۳ آپ امپ برتر دانلود شده در hydroboard بپردازیم!
