مكبر العمليات الدرس الاول op-amp

مكبر عمليات

OPERATIONAL AMPLIFIER

مفاهيم قبل الدخول الى مكبر العمليات:-

بدايتا يجب ان نعرف ما اهمية مكبر العمليات ومالهدف من دراسته فيما يفيدني مكبر العمليات مكبر العمليات عادتا ما يقوم بتكبير

اشارة عادة ما تكون قيمتها بالmv قيمت الاشارة تكون صغيرة جدا وليك نقوم بالاستفادة من هده الاشارة يجب ان نقوم بتكبيرها

مثلا لدينا حساس هادا الحساس يقوم باخراج فولتية بالmv يجب علينا ان نكبر هده الاشارة لكي نتمكن بربطها مثلا بميكرو كنترولر

او ربطها بترانزستور مثلا لنتحكم بشي اخر ولا يقتصر فقط بتكبير الاشارة احيانا نريد ان نعكس قطبية نستطيع دلك عن طريق مكبر

العمليات وايضا في الفلترة فلترة الاشارات يمكننا مضخم العمليات من ادخال ترددات ومنع ترددات من

الدخول ومكبر العمليات جزء اساسي في تركيب الفلاتر واحيانا نريد عمل تكامل او تفاضل للاشارة كل هادا يستطيع عمله مكبر

العمليات وسوف ندخل لتطبيقاته في الدروس القدامة

الشكل الخاص بمكبر العمليات

شكل الic 741 وهيا عبارة عن مكبر عمليات

الشكل التالي يعرض الدائرة الإلكترونية لمكبر العمليات 741

ولحسن الحظ أنه يمكن استخدام مكبر العمليات بدون الدخول في تفاصيل عن تركيبه الداخلي لصعوبة ذلك .

ان لمكبر العمليات 8 مداخل :-

1:- offset null ضبط الخرج عن الصفر

2:- المدخل عاكس(-) inverting input

3:- المدخل الغير عاكس(+) non-inverting input

4:- مصدر تغدية بالجهد سالب-15v

5 :-offset null ضبط الخرج عند الصفر .

6 :-الخرج ويؤخذ منه الإشارة المكبرة

7 :- مصدر تغدية للجهد الموجب +15V

8:- غير مستخدمة

في الرجل رقم 1 ورقم 5 يتم ضبط مكبر العمليات لانا هناك نسبة خطأ ادا كان جهد المدخلين 2 و 3 0v فيجب ان يقابلها في الخرج 0v ولكن مكبر العمليات يقوم بأخراج ما قيمتها 100mv نستخدم الرجل رقم 1 و5 لتعديل الخرج على ان يكون 0v ودلك يتم عن طريق وصل مقاومة متغيرة كما مبين في الصورة الاتية

الرجل رقم 2 و3 هما مدخلين مكبر العمليات v1 and v2 والرجل رقم 4 و 7 هوا لمصدر التغدية الموجب والسالب والرجل رقم 6 هيا لخرج مكبر العمليات كم موضح في الصورة التالية

مفهوم عمل مكبر العمليات:-

في شرحنا لعمل مكبر العمليات سوف نقوم بعمل دلك عن طريق مثال بسيط وهيا توصل مكبر العمليات كما في الصورة التالية

هادا النمط من التوصيلات نسميه inverting op-amp مكبر العمليات العاكس وسوف يتم شرح دلك في الدروس القادمة في دوائر

مكبر العمليات والسبب في تسمية هده الدائرة هوا ان اطراف مكبر العمليات هوا طرف عاكس وطرف غير عاكس وكما واضح في

الصوة اننا وصلنا جهد في الطرف العاكس ووصلنا الطرف الغير عاكس بالارضي وهنا جائت التسمية مكبر العمليات العاكس وهنا

سوف نقوم بتكبير الاشارة وفي نس الوقت سوف نعكس القطبية ولكين نخرج قيمة الVout

Vout=Vdiff*Gain

Vout خرج المكبر

Vdiff هوا الفرق بين مدخلين مكبر العمليات (V1-V2)

Gain معامل التكبير لمكبر العمليات

Vdiff = (V1-V2) = (1-0) =-1V

بعد ان اخرجنا الفرق بين الجهود الداخلة يجب ان نعرف معامل التكبير ومعامل التكبير يكون مكتوب في الداتا شيت الخاصا بال IC

نحن لدينا IC 741 وان معامل التكبير لهده الIC في الداتا شيت هيا 200.000

Aol=200.000

Vout=-1*200.000=--200.000V

طبعا هنا نتفاجأ هل يعقل هده القطعة الصغيرة اطلع هادا الكم الهائل من الفولت ان هده القيمة تعتبر غير حقيقية وهادا الشغل نعتبره

شغل حسابات نضرية ونحن نريد قيمة فعليا لمكبر العمليات ان الGain مرتبط ارتباط وثيق بالباور سبلاي المغدي لمكبر العمليات

15v+

15v-

وهنا في هده الدائرة لا يمكن ان اقوم فيها بالتكبيراشارة الدخل اكثر من 15v وبدلك يكون لدنيا انت

Vout=-15v

وهنا لدينا مشكلة في هده الدائرة هوا ان لو زدنا جهد الدخل اكثر من 1v سيبقى جهد الخرج ثابت لن يكبر وهكدا يكون كأنه لا يوجد

تغير في جهد الدخل لان جهد الخرج ثابت ولكي نحل هده المشكلة يجب اضافة بعض المقاومات على هادا الشكل بحيث انا اتحكم

بمعامل التكبير نقوم باضافة مقاومة على مدخل العاكس ومقاومة feedpack موصلة بين الخرج والدخل كما موضح بالصورة

وبهده الدائرة نتمكن بالتكبير حسب ما نريد مثلا

نحن نريد تكبير بمقدار 3 مرات

Gain=3

Gain =-Vo/Vin

Gain= -Rf/Rin

3=-Rf/Rin

Rf=3*Rin

if Rin =1k ohm

:.Rf=3k ohm

Vin=1

Vout=Vdiff*Gain

Vout=(V1-V2)*3

Vout=(1-0)*3

Vout= -3v

وبهكدا اتممنا الدرس الاول من دروس مكبر العمليات