مكثف في دائرة التغذية المرتدة لمكبر التشغيل. بوابة الأخبار والتحليلات "زمن الإلكترونيات"

يتم استخدام الدوائر الدقيقة Op-amp في الغالبية العظمى من الحالات مع دوائر التغذية المرتدة. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام التعليقات السلبية ، ولكن في بعض الحالات يتم استخدام التعليقات الإيجابية أيضًا.

2.2.1. Op-Amps مع دوائر ردود فعل سلبية

كما هو موضح في القسم 2.1 ، يمكن أن تؤدي تغطية التغذية المرتدة السلبية للمكبر إلى زيادة كبيرة في ثبات الكسب. هذا هو الأهم ، لأن كسب الحلقة المفتوحة لجهاز op-amp يمكن أن يختلف على نطاق واسع مع درجة الحرارة. على سبيل المثال ، كسب op-amp MC1556G (Motorola) عند t = 25 ◦ C يساوي عند t = -50 C ، تنخفض قيمته إلى
وعندما تكون t = 100 ◦ C تزداد إلى
. يمكن أن يؤدي استخدام ردود الفعل السلبية إلى تقليل عدم استقرار الكسب بشكل كبير. في الواقع ، إذا كانت هناك حاجة إلى مكبر للصوت مع ربح يساوي 100 (عند t = 25 درجة مئوية) ، فعندئذٍ باستخدام الدائرة الدقيقة MC1556G من الصيغة (2.1) نحصل على:

.

من هنا
.

بالتعويض عن (2.1) بقيمة K عند t = 100 ◦ C تساوي
، نحن نحصل:

.

وبالتالي ، فإن المكسب مع إدخال السلبي تعليقبسبب التغيير في الكسب بدون ردود فعل ، فقد تغير بنسبة 0.02059٪ فقط.

يمكن الحصول على نتيجة قريبة جدًا من هذا إذا أخذنا في الاعتبار أن عدم استقرار كسب مضخم التعليقات ، بسبب عدم استقرار كسب الحلقة المفتوحة ، يتناقص بعامل من ردود الفعل. يمكن تحديد عدم الاستقرار النسبي لكسب الحلقة المفتوحة من خلال الصيغة:

أو
%.

يجب حساب عامل التغذية المرتدة F ، نظرًا لأنه يزداد مع زيادة درجة الحرارة ، ولكن بافتراض أن K os عمليًا لا يتغير ويظل مساوياً لـ 100.

من هنا
أو
.

معتبرا أن
، نحن نحصل
الخامس ٪:
%.

مقارنة بالنتيجة السابقة
٪ ، نلاحظ أن الخطأ الذي تم الحصول عليه عند الحساب باستخدام الصيغ التقريبية باستخدام الطريقة الثانية يختلف عن الخطأ الذي تم الحصول عليه باستخدام الصيغ الدقيقة بنسبة 0.0087421٪ فقط. لذا فإن عدم الاستقرار
يمكن حسابها باستخدام الصيغ التقريبية ، مع مراعاة ذلك
.

تسمح لنا القيمة الكبيرة لعامل التغذية المرتدة التي تم الحصول عليها باستخدام شرائح op amp باستخدام صيغة مبسطة للحساب
. في الواقع ، إذا كان في الصيغة
تأخذ في الاعتبار ذلك
و
، ثم نحصل عليه
.

وبالتالي ، فإن كسب مكبر ردود الفعل السلبية يتم تحديده فقط من خلال دائرة التغذية الراجعة. شروط حقوق الملكية
يصبح واضحًا إذا اعتبرنا مكبر التشغيل مثاليًا (
). كان هذا الظرف هو الذي جعل من الممكن استخدام مبدأ "الأرض التخيلية" في حساب مكبرات الصوت على أساس أمبير المرجع.

نوضح استخدام هذا المبدأ على أساس مكبر للصوت - عاكس ، مصنوع على شريحة op-amp (الشكل 2.5).

أرز. 2.5 مخطط مكبر للصوت العاكس على المرجع أمبير

في الرسم البياني أعلاه ، تمت تغطية جهاز op-amp بردود فعل سلبية للجهد المتوازي. يكون الاتصال سالبًا لأنه إذا كان Ug موجبًا ، فإن Uout يكون سالبًا ، مما يقلل الجهد عند مدخل جهاز op-amp. الاتصال متوازي ، لأنه فيما يتعلق بمدخلات المرجع أمبير ، يتم توصيل المولد Ug وإشارة التغذية المرتدة بالتوازي. ردود الفعل الجهد ، مثل إشارة التغذية المرتدة تتناسب مع جهد الخرج.

بالنظر إلى أن U OUT = K. لا يمكن أن تكون U IN و U OUT أكثر من + E وأقل من -E ، ويمكن اعتبار قيمتها محدودة. ومن ثم بالنسبة للعملية المثالية (
)، نحن نحصل
، أي. الإمكانية عند المدخلات العكسية هي 0. ولهذا السبب يتم استخدام كلمة "أرضية" في اسم المبدأ. (يوجد في الغالبية العظمى من الأجهزة الإلكترونية ناقل مشترك ، والذي عادة ما يكون متصلًا بالفعل بالأرض). ومع ذلك ، فإن "الأرض" عند المدخلات العكسية لـ op-amp تكون "وهمية" أو "افتراضية". في الواقع ، إذا كان مولد الجهد Ug ، أحد طرفيه مؤرضًا ، متصلاً بنوع من المقاوم ذي المقاومة R ، وكان الطرف الثاني للمقاوم متصلاً بـ "الأرض" ، فسوف يتدفق التيار من المولد من خلاله المقاوم R إلى "الأرض"
. في حالتنا (الشكل 2.5) ، التيار I يساوي ، ولكن هذا التيار لن يتدفق إلى "الأرض" (أو الحافلة المشتركة) ، ولكن في دائرة التغذية المرتدة لجهاز op-amp. من هنا
و
.

وتجدر الإشارة إلى أن أنا الحالي أو أي جزء منه لا يمكن أن يذهب إلى مدخلات المرجع أمبير ، لأن. بالنظر إلى أن المرجع المثالي له
، سيؤدي ذلك إلى إنشاء جهد عند إدخال المرجع أمبير يساوي .

من الممكن صياغة الشروط التي يمكن بموجبها استخدام مبدأ "الأرض التخيلية":

OU مثالية ؛

OU مغطاة بردود فعل سلبية ؛

لا يترك المرجع أمبير الوضع الخطي ، أي يمكن اعتبار خاصية اتساعها خطية.

ضع في اعتبارك دوائر op-amp الأخرى ذات التغذية المرتدة السلبية باستخدام مبدأ "الأرض التخيلية".

عكس مكبر الصوت الأفعى.

يظهر مخطط مضخم الصوت العكسي على جهاز op-amp في الشكل. 2.6.

يشبه مبدأ تشغيل الدائرة مبدأ تشغيل مكبر الصوت العكسي على جهاز op-amp. في هذه الحالة ، التيار في دائرة التغذية الراجعة I 0 هو مجموع التيارات من مولدات جهد الدخل U 1 ، U 2 ، ... ، U n:

.

أرز. 2.6. مخطط مضخم صوت عكسي على جهاز op-amp

في المقابل ، كل من هذه التيارات ، وفقًا لمبدأ "الأرض التخيلية" (Uin = 0) ، يساوي:

…,

لنفترض ذلك
. في هذه الحالة
.

حاضِر تتدفق من خلال المقاومة ، يخلق الجهد الكهربائي Uout:

.

وهكذا ، في
لا تقوم الدائرة بجمع الإشارات وعكسها فحسب ، بل تقوم أيضًا بتضخيمها. في هذه الحالة ، لا يمكن أن تكون الفولتية U 1 ، U 2 ، ... ، U n موجبة فحسب ، بل سلبية أيضًا.

مضخم غير مقلوب.

يظهر الرسم التخطيطي لمكبر الصوت غير المقلوب على جهاز op-amp في الشكل. 2.7. في الدائرة ، يتم تغطية المرجع أمبير من خلال التغذية المرتدة السلبية للجهد التسلسلي.

أرز. 2.7. دائرة مكبر للصوت غير مقلوبة Op-amp

يكون الاتصال سالبًا لأنه إذا كان جهد المولد موجبًا ويتم تطبيقه على المدخلات غير المقلوبة ، فسيكون جهد الخرج موجبًا أيضًا ، ولكن من خلال دائرة التغذية الراجعة R 2 ̶ R 1 يتم تطبيقه على المدخلات المقلوبة ، مما يقلل من الجهد يعمل بين مدخلات المرجع أمبير. الاتصال تسلسلي ، لأن يتم توصيل مولد الجهد وإشارة التغذية المرتدة بمدخلات جهاز op-amp في السلسلة. ردود الفعل الجهد ، مثل إشارة التغذية المرتدة تتناسب مع جهد الخرج.

في الرسم البياني أعلاه ، الجهد بين مدخلات المرجع أمبير ، وفقًا لمبدأ "الأرض التخيلية" ، يجب أن يكون أيضًا مساويًا للصفر: Uin = 0. ويترتب على ذلك أن الجهد عند المدخلات العكسية ، وكذلك الجهد عند المدخلات غير العاكسة يساوي Ug. لذلك حسب المقاومة التدفقات الحالية أنا = هذا التيار أنا يتدفق من خلال مقاومة ردود الفعل ويخلق الجهد عند الإخراج U OUT.

وبالتالي ، يمكن التعبير عن التيار I من حيث Ug و Uout:

.

ومن ثم كسب ردود الفعل
يساوي:

.

إذا وضعنا المخطط (الشكل 2.7)
، أ
، الذي - التي
. تسمى هذه الدائرة باتباع الجهد. يظهر المخطط في الشكل. 2.8.

الشكل 2.8. دائرة تتبع الجهد

منذ كل شيء انتاج التيار الكهربائيعند تطبيقه على مدخلات المرجع ، يعتبر الاتصال 100 بالمائة.

مضخم صوت غير مقلوب.

يظهر الرسم التخطيطي لمضخم مضخم غير مقلوب على جهاز op-amp في الشكل. 2.9

أرز. 2.9 رسم تخطيطي لمضخم صوت غير مقلوب على جهاز op-amp

لتحديد الجهد عند خرج الدائرة Uout ، من الضروري أولاً تحديد الجهد عند المدخل غير المقلوب U 0. في الوقت نفسه ، نأخذ في الاعتبار أن التيار لا يمكن أن يتدفق إلى op-amp من خلال المدخلات غير المقلوبة (
). لذلك ، وفقًا لقانون كيرشوف الأول ، يمكننا أن نكتب:
.

يمكن التعبير عن كل من التيارات من مصادر الجهد U 1 ، U 2 ، ... ، U n بالصيغ التالية:

…,

هكذا

.

لنفترض ذلك
. من هنا

و
.

نتيجة لذلك ، بالنظر إلى أن الجهد تضخيمه بواسطة مضخم غير مقلوب في ( ) الوقت ، نحصل على:

.

مكبر تفاضلي.

مكبر الصوت التفاضلي هو مكبر للصوت يقوم بتضخيم الفرق بين إشارات الإدخال.

يظهر مخطط مكبر الصوت التفاضلي على جهاز op-amp في الشكل. 2.10. لتحديد U OUT ، من المستحسن استخدام طريقة التراكب (طريقة التراكب).

أرز. 2.10. دائرة مكبر للصوت التفاضلي Op-amp

طريقة التراكب (التراكب) هي أن الجهد أو التيار في أي جزء من دائرة خطية تحتوي على جهد ومصادر تيار يمكن إيجاده من خلال تحديد الجهد أو التيار المطلوب من أحد مصادر الجهد أو التيار. في هذه الحالة ، يتم إغلاق جميع مصادر الجهد الأخرى ، ويتم استبعاد المصادر الحالية من الدائرة. هذا يحدد الجهد أو التيار من كل مصدر. ثم يتم تلخيص النتائج.

ابحث عن جهد الخرج في دائرة مكبر الصوت التفاضلي من خلال النظر أولاً في الجهد ثم الجهد . في الحالة الأولى ، إغلاق ، نحصل على الرسم البياني في الشكل. 2.11 أ. بالنظر إلى أن تيار الإدخال لجهاز op-amp المثالي هو صفر ، يمكننا أن نفترض أن الجهد عند المدخلات غير المقلوبة تساوي صفرًا. لذلك ، فإن الجهد عند المدخل المقلوب يساوي صفرًا أيضًا. هذا يعني أن الذي يظهر في الشكل. 2.11a ، الدائرة مكافئة لدائرة مضخم مقلوب ، أي
.

في الحالة الثانية ، إغلاق ، نحصل على الدائرة الموضحة في الشكل. 2.11 ب. لتحديد
من الضروري تحديد . مع الأخذ في الاعتبار أن مقاومة المدخلات لـ op-amp تساوي ، نحن نحصل

.

الجهد االكهربى تضخيمه بواسطة مضخم غير مقلوب بمقدار (1 + م) مرة. من هنا

أرز. 2.11. دوائر لتحديد جهد الخرج لمكبر تفاضلي باستخدام طريقة التراكب

وهكذا ، أي عند إخراج مكبر الصوت ، نحصل على فرق الفولتية المدخلة مضخمة بمقدار م مرات و .

محول التيار إلى الجهد.

إذا احتاج تيار المصدر الحالي للتحويل إلى جهد ، فيمكن تمرير هذا التيار من خلال المقاومة ويتم الحصول على الجهد (تظهر الدائرة في الشكل 2.12). ومع ذلك، هذا حل تقنيفي عدد من الحالات ، تبين أنه غير مقبول للأسباب التالية:

أرز. 2.12. مخطط أبسط محول تيار إلى جهد

تبين أن مقاومة الخرج لمصدر الجهد هذا ، المحول من مصدر حالي ، كبيرة للغاية ، منذ ذلك الحين
وصغير للحصول على ما يلزم
يجب عليك اختيار حرف R. لذلك ، إذا لزم الأمر ، تعزيز ممكن
، مكبر للصوت بمقاومة عالية للغاية للمدخلات ؛

الجهد االكهربى
، الناشئة عن المقاومة R ، يمكن أن تتداخل مع الأداء الطبيعي للمصدر الحالي I ، إذا تم استخدام أي جهاز استشعار كمصدر. في الواقع ، عندما يتغير التيار I ، سيتغير الجهد عند خرج المستشعر ، مما قد يؤدي إلى اعتماد غير خطي لتيار المستشعر I على بعض المعلمات المادية.

من أجل القضاء على هذه العوامل غير المواتية ، يمكنك استخدام دائرة المحول المصنوعة على نظام التشغيل (الشكل 2.13)

في هذه الحالة ، يتم تغطية المرجع أمبير بواسطة ردود فعل سلبية متوازية بنسبة 100 ٪.

مع الأخذ بعين الاعتبار مبدأ "الأرض التخيلية" ، جهد الخرج
ستكون مساوية لـ:
، أي.
تبين أنها تساوي في القيمة المطلقة لجهد الخرج في الدائرة في الشكل. 2.12. ومع ذلك ، في الدائرة أعلاه على المرجع أمبير ، سيكون الجهد عند أطراف الخرج للمصدر الحالي دائمًا صفراً ، وستكون مقاومة خرج مصدر الجهد بسبب التغذية المرتدة للجهد السالب قريبة من الصفر.

أرز. 2.13. مخطط محول الجهد الحالي ، مصنوع على المرجع أمبير

بالإضافة إلى ذلك ، فإن التغذية الراجعة السلبية المتوازية تقلل من مقاومة المدخلات بعامل (1 + K) ، حيث K هو كسب مكبر للصوت مفتوح الحلقة. في الواقع ، مع مراعاة المكسب ، نحصل على المعادلات التالية:

، أنا OS =

.

بشرط
، نحن نحصل

.

نظرًا لأن مقاومة الإدخال الخاصة بـ op-amp كبيرة جدًا ، فبإمكاننا بثقة كبيرة أن نفترض أن R BX ∙ (1 + K)> ˃ R ، أي

.

الجهد لتحويل التيار.

من الضروري إجراء مثل هذا التحويل الذي لا يعتمد فيه التيار على مقاومة الحمل (عند اتصال بسيطلمصدر الجهد
مقاومة الحمل الحالية ستكون مساوية ل ، أي. سيعتمد على مقاومة الحمل). بمساعدة جهاز op-amp ، يمكنك التأكد من أن التيار لا يعتمد على مقاومة الحمل. يظهر مخطط محول الجهد إلى التيار في الشكل. 2.14.

أرز. 2.14. الجهد لدائرة محول التيار

وفقًا لمبدأ "الأرض التخيلية" ، نظرًا لأن مكبر الصوت مغطى بردود فعل سلبية ،
. من هنا ، سيساوي التيار في المقاومة R . لا يمكن أن يتدفق هذا التيار من مدخلات op-amp المقلوبة ، ولكنه سيتدفق من إخراج op-amp. في نفس الوقت من المقاومة
لن يتأثر إذا كان الجهد
لن يتجاوز السعة الخطية المميزة لجهاز op-amp.

مثبت الجهد على أساس OU.

يمكنك تثبيت الجهد باستخدام الثنائيات المرجعية (ثنائيات زينر). ومع ذلك ، فإن دائرة التثبيت على الصمام الثنائي zener ومقاوم واحد ، كما هو موضح في الشكل. 2.15. ، لديها عدد من العيوب الهامة:

أرز. 2.15. دارة مثبت الجهد على الصمام الثنائي زينر

يمكن تصحيح أوجه القصور في منظم الجهد باستخدام مكبر تشغيلي. يظهر في الشكل دارة منظم للجهد تستخدم جهاز أمبير كمضخم منظم. 2.16.

أرز. 2.16. استخدام مثبت الجهد

مكبر للصوت منظم على المرجع أمبير

يتم تطبيق الجهد من الصمام الثنائي زينر على المدخلات غير المقلوبة للمكبر مع قابل للتعديل باستخدام المقاوم المتغير يكسب:
.

يحتوي المخطط أعلاه على المزايا التالية:

مكبر لوغاريتمي.

يظهر مخطط مكبر الصوت اللوغاريتمي على جهاز op-amp في الشكل. 2.17.

أرز. 2.17. دائرة مضخم لوغاريتم Op-Amp

يتم تغطية مكبر الصوت التشغيلي بردود فعل سلبية وبالتالي يمكن استخدام مبدأ "الأرض التخيلية" ، أي
. لذلك
.

يتدفق التيار I عبر الصمام الثنائي ، ويكون التقاطع pn متحيزًا للأمام. تيار الصمام الثنائي يتم تعريفه بالصيغة التالية:

,

أين - تيار حاملات الأقلية ، - جهد الصمام الثنائي ،
- درجة الحرارة المحتملة ، k - ثابت بولتزمان ، Т - درجة الحرارة المطلقة ، q - شحنة الإلكترون.

بالنسبة إلى t = 20 ◦ C ، يمكننا افتراض ذلك
. قدمت U D >> رَابِطَة. U D >> 25 ميغا بايت صيغة مبسط:

أو
.

نحصل على اللوغاريتمات
.

الجهد الثنائي يساوي الجهد عند خرج المرجع بعلامة ناقص:
. وهكذا نحصل

مضخم مضاد للوغاريتمي.

يمكن الحصول على دائرة مكبر الصوت المضاد للسجل من دائرة مضخم اللوغاريتم عن طريق تبديل المقاوم والصمام الثنائي. يظهر مخطط مكبر الصوت المضاد للوغاريتمي في الشكل. 2.18

نحن نستخدم مبدأ "الأرض التخيلية". لقد حصلنا على ذلك
و
. أما بالنسبة للمضخم اللوغاريتمي ، فإننا نفترض ذلك
.

أرز. 2.18 دائرة مكبر للصوت المضادة للسجل

لذلك،
. تيار الصمام الثنائي ، الذي يتدفق من خلال مقاومة التغذية الراجعة R ، يخلق جهدًا سلبيًا عند خرج المرجع أمبير
، أي.
.

بالنظر إلى أن U d \ u003d U g ، نحصل على U OUT \ u003d I 0 ∙ R ∙ .

تكامل نظام التشغيل.

دائرة تكامل Op-amp التي تدمج جهد الدخل بمرور الوقت
، كما هو موضح في الشكل. 2.19.

أرز. 2.19. دائرة تكامل Op-amp

في الدائرة ، يتم تغطية المرجع أمبير بملاحظات سلبية فقط للتيار المتردد. لهذا السبب ، في الواقع ، أي عند استخدام أي رقائق المرجع مع
عند إخراج المرجع أمبير ، يتم تعيين جهد قريب من أي منهما
، أو
. لذلك ، في الممارسة العملية ، يجب اتخاذ تدابير للحفاظ على نظام التشغيل في وضع خطي. يمكن القيام بذلك إما عن طريق إدخال ردود فعل سلبية إضافية للتيار المستمر ، على سبيل المثال ، عن طريق تحويل مكثف C بمقاومة عالية المقاومة.
، أو عن طريق ضبط جهد الخرج بشكل دوري على الصفر ، على سبيل المثال ، تقصير المكثف بشكل دوري مفتاح الكتروني Cl.

ضع في اعتبارك عمل المُدمج ، بافتراض أن جهاز op-amp مثالي ويعمل في الوضع الخطي. في هذه الحالة ، وفقًا لمبدأ "الأرض التخيلية" ، يكون الجهد عند المدخل المقلوب صفرًا (
). لهذا السبب ، فإن جهد الخرج يساوي الجهد عبر المكثف. من ناحية أخرى ، الجهد عبر المكثف
يساوي شحنة المكثف مقسومة على سعة المكثف
. والشحنة على المكثف تساوي التكامل الزمني للتيار ذاهب لشحن المكثف. هكذا
و
.

معتبرة أن التيار
، نحن نحصل

U OUT = U C =
.

بشرط
، لدينا
، أي. الجهد الذي يتغير خطيًا بمرور الوقت.

لنفترض أن الجهد الجيبي يتم تطبيقه على مدخلات الدائرة
. في هذه الحالة ، يمكنك إيجاد جهد الخرج بأخذ تكامل
. ومع ذلك ، يمكن أن يكون أبسط ، بافتراض أن مكمل التيار المتردد هو مكبر للصوت العاكس ، في دائرة التغذية المرتدة التي يتم تضمين مكثف بمقاومة التيار المتردد يساوي . من هنا
.

مفرق الزراعة العضوية.

يظهر في الشكل دارة المفاضلة على المرجع أمبير ، والتي تنتج جهد خرج يتناسب مع مشتق الوقت لجهد الدخل. 2.20.

أرز. 2.20. دائرة تفاضل Op-amp

الدائرة مغطاة بردود فعل سلبية بنسبة 100 بالمائة. لهذا السبب ، سيكون جهاز op-amp في الدائرة دائمًا في الوضع الخطي ، أي عند الحساب
يمكنك استخدام مبدأ "الأرض التخيلية" (
). من هنا نحصل على U OUT = I C ∙ R .. ومن المعروف أن التيار ، ذاهب لشحن المكثف ، يساوي
أين هو الجهد عبر المكثف
يساوي
. لذلك ، نحصل عليه

.

عند تطبيقها على مدخلات فرق الجهد
وكذلك في حالة المُتكامل ، يمكنك اعتبار الدائرة كمضخم عاكس مع مكثف عند الإدخال المتصل بدلاً من المقاوم. حيث
.

انتقائيRC- مكبر للصوت op-amp.

تم تصميم مكبر الصوت الانتقائي للتضخيم اشارة ادخالبتردد واحد وقمع الإشارات في جميع الترددات الأخرى. تظهر استجابة التردد لمكبر الصوت الانتقائي في الشكل. 2.21.

أرز. 2.21. استجابة التردد لمكبر الصوت الانتقائي على جهاز op-amp

يتميز مكبر الصوت الانتقائي بالمعلمات التالية: تردد الرنين الذي يصل عنده الكسب إلى قيمته القصوى - ، الكسب عند تردد الطنين -
، عامل الجودة ، المُعرَّف على أنه نسبة تردد الطنين إلى فرق التردد ∆ω ، حيث يتناقص معامل الكسب عند تردد الطنين بمقدار
مرة واحدة.

يظهر رسم تخطيطي لمضخم RC انتقائي مع دائرة ردود فعل سلبية تعتمد على التردد في الشكل. 2.22.

أرز. 2.22. دائرة مكبر للصوت RC الانتقائية

تحتوي الدائرة على ردود فعل سلبية بنسبة 100٪ من خلال المقاوم. . لذلك ، سيكون جهاز op-amp دائمًا في الوضع الخطي ويمكن استخدام مبدأ "الأرض التخيلية" (
). افترض أن جهد الدخل موجب. ثم تتدفق التيارات عبر الأقسام الفردية لدائرة التغذية الراجعة: ,، أنا 2 لدي الاتجاه الموضح في الشكل. 2.22. لنأخذ في الاعتبار أنني = أنا 1 + أنا 2. نشير إلى مقاومة المكثفات C 1 و C 2 للتيار الجيبي Z 1 و Z 2 ، ونفترض أن Z 1 \ u003d Z 2 \ u003d Z.

دعونا نعبر عن التيارات ,و من خلال الجهد U g و U 1 و U خارج:

;
;
.

من مساواة التيارات في العقدة مع الفولتية U 1 ، نحصل على:

.

ومن ثم ، نظرا لذلك
نحن نحصل:

معامل الكسب هو:

.

التفريق بالنسبة إلى ω ومعادلة المشتق بالصفر ،

يمكن إثبات ذلك
لديه حد أقصى في التردد :

.

.

بافتراض ذلك على الترددات و
ينخفض ​​في
مرات ، نحصل على المعادلة

.

لحل هذه المعادلة نجد:

,

..

من هنا
و
. لاحظ أن متى
و

=0.

يمكن أيضًا تحديد المعلمات الرئيسية للمضخم الانتقائي باستخدام صيغ أبسط معروفة من نظرية المرشحات النشطة. للقيام بذلك ، سنقوم بالاستبدال في الصيغة K OS
إلى المشغل ص. يحصل

أين
,
,
,
.

ومن المعروف من نظرية التصفية أن

,
,
= .

من هنا
,
,
.

إذا استخدمنا تم الحصول عليها من تعبير المشغل
الصيغ ، من الواضح أنه من الأسهل بكثير تحديد المعلمات الرئيسية لمكبر الصوت الانتقائي من استخدام الطريقة الرمزية.

جاء معظم مواطني هذه المدينة الافتراضية إلى هنا برغبة في صنع مكبر صوت جيد.
سيقول البعض أنه من الأفضل القيام بذلك مضخم الأنبوب... لكن هذا ليس الحل الأبسط. نحتاج إلى قطع غيار نادرة - مصابيح ، محول إخراج ...
سوف يجيبهم الآخرون: "لماذا المصابيح؟ مكبرات الصوت ذات الدائرة الدقيقة أو الترانزستور هي أكثر إحكاما وقوة! حسنًا ، حتى لو لم يكن صوتها جيدًا ..."
وسيكون الجميع على حق. هذه مسألة ذوق وإمكانيات للجميع.
بالنسبة للفئة الثانية من المواطنين قررت كتابة هذا المقال ؛)

في هذا الرسم البياني ترى أبسط دائرةتشغيل مضخم الطاقة ، والذي يستخدم في الغالبية العظمى من مكبرات الصوت الحديثة.
الصوت مزدهر وضبابي وغير سار. على وجه الخصوص ، عند استخدام قطع الغيار الصينية ذات الإنتاج الضخم.
لكن يمكنني أن أؤكد لك أنه حتى بدون تعديلات كبيرة ، يمكنك جعل صوت الدائرة هذا!

سأبدأ باستطراد غنائي صغير.
لدي صديق. مثلي تمامًا ، تم تشغيل الصوت قليلاً ، على الرغم من أنه لا يتصل بالإلكترونيات.
لذلك ، أثنى أكثر من مرة على صوت مكبر الصوت الخاص بي. على الرغم من أنها صنعت في فجر شغفي بالصوت. عملت في الفئة ب (مع كل العيوب الكامنة في هذه الفئة).

كان الاختلاف الوحيد في الدائرة هو OOS في التيار. ما لا أقول ، بمجرد أن سمعت هذا الصوت ، لم أستطع رفضه!
وبمجرد أن أقنعني هذا الصديق بإعادة صنع Vega 50U وفقًا لنفس المبدأ.

كنتيجة لذلك ، كنت سعيدًا للغاية ، وصُدم صاحب هذه المعجزة من المهندسين السوفييت. لم يكن هو ولا أنا أتوقع مثل هذا الصوت الواضح والغني من هذا مكبر الصوت :) لقد كان يعمل لمدة 5 سنوات. أكل بأمان بالفعل مجموعتين من S90 (يحب المزيد من الجهير) وحتى يومنا هذا يسعد أذن المالك

لماذا أفعل كل هذا؟ نعم ، أنا فقط أؤكد لك ذلك يجب أن تستمع إلى هذا المضخم مرة واحدة على الأقل ...

وأيضًا ، أعطاني هذا الصديق نفسه مكبرات صوت SVEN لاستخدامها أثناء إعادة صنع مكبر الصوت الخاص بي.
كل شيء سيكون على ما يرام ، لكن صوتهم لم يناسبني ...
لذلك قررت ، دون أي إذن ، أن أستهزئ بهم

تم تصميم مكبر الصوت الموجود فيها وفقًا للمخطط القياسي على دائرتين صغيرتين.
نظرت إلى ورقة البيانات. يوجد رسم تخطيطي مبسط لإدراج MS هذا في بداية المقالة.
التنقيح. في الواقع أبسط! وبتكلفة أقل من 10 روبل لكل قناة!

ينشئ المقاوم R4 انخفاضًا في الجهد يتناسب طرديًا مع التيار المار عبر السماعة. يتم تغذية هذا الجهد من خلال المكثفات C3 و C4 إلى المدخلات المقلوبة لمكبر الصوت. تُنشئ المكثفات المتصلة بهذه الطريقة مكثفًا غير قطبي بسعة أقل ، أي 110 فائق التوهج. هذا ضروري حتى لا تشتري مكثفات غير قطبية باهظة الثمن.

وإذا قمت بإضافة مفتاح لهذه الدائرة ...

ثم يمكنك أن تشعر بالاختلافات في صوت الدائرة القياسية والدائرة مع التغذية المرتدة الحالية. صحيح ، سيكون من الضروري تحديد المقاوم R3 بحيث يكون الحجم في كلا الوضعين متماثلًا تقريبًا.

في جوهرها ، اتضح تقريبًا وجود مضخم أنبوب (على أي حال ، من حيث الصوت ، قد لا يلعنني عشاق مكبرات الصوت الأنبوبية!). بعد كل شيء ، فإن مضخم الصوت الأنبوبي الذي لا تغطيه حلقة نظام التشغيل هو مضخم حالي (الجهد عبر شبكة التحكمينظم تيار الكاثود).

يمكن ترقية أي مكبر بهذه الطريقة. على الرغم من الترانزستور ، على الرغم من الدائرة الدقيقة. سيكون الاستثناء الوحيد هو الجسر - حيث ستصبح الدائرة أكثر تعقيدًا.
بشكل عام ، أوصي بشدة بتجربته.

من الأفضل إجراء المقارنة على تسجيلات الكورال. بعد التعديل ، يمكنك فصل أصوات الغناء عن بعضها البعض دون إجهاد ، وعدم الاستماع إليها في العصيدة ، كما هو الحال في مكبر الصوت التقليدي. أو موسيقى الآلات ...
على سبيل المثال، ميلادي, هيلاري ستاجأو ، ما لدى الجميع ، Aria - Careless Angel (مقدمة ، عزف الغيتار).
(يمكنني إرسالها إلى جودة جيدة. من يحتاجها - اطرق على ICQ)

إضافة :
ولتجنب نفس النوع من الأسئلة قررت إضافة إضافة لهذه المقالة ...

القابلية للتطبيق:
يمكن تنفيذ هذا المخطط بالكامل فقط في مكبر الصوت غير الجسر المزود بإمداد ثنائي القطب.
يتم توصيل مكبر الصوت في مثل هذه المضخمات بإخراج واحد لإخراج مكبر الصوت ، والآخر - بسلك مشترك ، بدون مكثفات اقتران.

قوة المقاوم الإضافية:
يتم حساب قوة المقاوم بكل بساطة:
نعلم من الفيزياء أن P = U * I
يساوي الجهد عبر المقاوم تقريبًا Ur \ u003d Ud * (Rr / Rd) ، حيث Ud هو الجهد على السماعة ، Rr هو مقاومة المقاوم ، Rd هو مقاومة السماعة.
التيار من خلال المقاوم ومكبر الصوت متساويان.
وفقًا لذلك ، Pr = Pout * (Rr / Rd).
من الناحية المثالية ، أنصحك بأخذ المقاوم ضعف الطاقة Pr \ u003d 2 * Pout * (Rr / Rd) من أجل تحقيق أقصى قدر من الموثوقية (لأن مقاومة لف السماعة عند بعض الترددات تصبح أقل بكثير من مقاومتها للتوجيه حاضِر).

وفقًا لذلك ، بالنسبة لمضخم بقوة 20 وات ومقاومة مكبر صوت 4 أوم ، يجب أن تكون قوة المقاوم 1 وات. وبالنسبة للسماعة ذات المقاومة 8 أوم بنفس القوة ، يكفي وجود مقاوم 0.5 واط.

غالبًا ما تستخدم مكبرات الصوت التشغيلية لأداء عمليات مختلفة: تجميع الإشارات ، والتفاضل ، والتكامل ، والانعكاس ، وما إلى ذلك أيضًا ، تم تطوير مكبرات الصوت التشغيلية على أنها متقدمة
دوائر التضخيم المتوازن.

مضخم العمليات- عالمي عنصر وظيفي، تستخدم على نطاق واسع في الدوائر الحديثة لتشكيل وتحويل إشارات المعلومات لأغراض مختلفة ، سواء في التكنولوجيا التناظرية والرقمية. دعونا نلقي نظرة على أنواع مكبرات الصوت.

مكبر للصوت المقلوب

ضع في اعتبارك دائرة مضخم معكوسة بسيطة:

أ) انخفاض الجهد عبر المقاوم R2 هو Uout ،

ب) انخفاض الجهد عبر المقاوم R1 هو Uin.

Uout / R2 = -Uin / R1 ، أو كسب الجهد = Uout / Uin = R2 / R1.

لفهم كيفية عمل التغذية الراجعة ، تخيل أن مستوى جهدًا معينًا ، لنقل 1 فولت ، تم تطبيقه على الإدخال. وللتحديد ، دعنا نقول أن المقاوم R1 لديه مقاومة 10 كيلو أوم ، والمقاوم R2 لديه مقاومة 100 كيلو أوم . تخيل الآن أن جهد الخرج يقرر الخروج عن نطاق السيطرة ويصبح 0 V. ماذا يحدث؟ تشكل المقاومات R1 و R2 مقسمًا للجهد يحافظ على إمكانات المدخلات المقلوبة التي تساوي 0.91 فولت. ويكشف مضخم التشغيل عدم تطابق المدخلات ، ويبدأ الجهد عند خرجه في الانخفاض. يستمر التغيير حتى يصل جهد الخرج إلى -10 فولت ، وعند هذه النقطة تصبح إمكانات مدخلات op-amp متماثلة وتساوي إمكانات الأرض. وبالمثل ، إذا بدأ جهد الخرج في الانخفاض أكثر وأصبح أكثر سالبًا من -10 فولت ، فإن الإمكانات عند المدخلات المقلوبة ستصبح أقل من جهد الأرض ، ونتيجة لذلك ، سيبدأ جهد الخرج في الارتفاع.

عيب هذه الدائرة هو أنها تتمتع بمقاومة منخفضة للمدخلات ، خاصة بالنسبة لمكبرات الصوت ذات الكسب العالي للجهد (مع حلقة تغذية مرتدة مغلقة) ، حيث يكون المقاوم R1 ، كقاعدة عامة ، صغيرًا. يتم التخلص من هذا القصور بواسطة الدائرة الموضحة أدناه في الشكل. 4.

مضخم غير مقلوب. مضخم التيار المستمر.

ضع في اعتبارك الرسم التخطيطي في الشكل. 4. تحليله بسيط للغاية: UA = Uin. تتم إزالة الجهد UA من مقسم الجهد: UA = Uout R1 / (R1 + R2). إذا كان UA = Uin ، فاكسب = Uout / Uin = 1 + R2 / R1. هذا مكبر للصوت غير مقلوب. في التقريب الذي سنستخدمه ، تكون مقاومة الإدخال لهذا مكبر الصوت لانهائية (بالنسبة لنوع المرجع 411 يكون 1012 أوم أو أكثر ، بالنسبة للترانزستور ثنائي القطب ، عادةً ما يتجاوز 108 أوم). مقاومة الخرج ، كما في الحالة السابقة ، تساوي كسور أوم. إذا قمنا ، كما في حالة مكبر الصوت العكسي ، بفحص سلوك الدائرة بعناية عندما يتغير جهد الدخل ، فسنرى أنها تعمل على النحو الموعود.

مضخم التيار المتردد

الدائرة أعلاه هي أيضًا مكبر للصوت التيار المباشر. إذا تم اقتران مصدر الإشارة والمضخم بالتيار المتردد ، فيجب تأريض تيار الإدخال (وهو صغير جدًا) كما هو موضح في الشكل. 5. بالنسبة لقيم المكونات الموضحة في الرسم التخطيطي ، يكون كسب الجهد 10 ، والنقطة -3 ديسيبل تقابل تردد 16 هرتز.

المضخم التيار المتناوب. إذا تم تضخيم إشارات التيار المتردد فقط ، فيمكن تقليل كسب التيار المستمر إلى الوحدة ، خاصةً إذا كان للمضخم كسب جهد كبير. هذا يجعل من الممكن تقليل تأثير "إجهاد القص المشار إليه بالمدخلات" المحدودة الموجودة دائمًا.

للدائرة المعروضة في الشكل. في الشكل 6 ، تقابل النقطة -3 ديسيبل ترددًا قدره 17 هرتز ؛ عند هذا التردد ، تكون مقاومة المكثف 2.0 كيلو أوم. يرجى ملاحظة أن المكثف يجب أن يكون كبيرًا. إذا تم استخدام مكبر صوت عالي الكسب غير مقلوب لبناء مضخم تيار متردد ، فقد يكون المكثف كبيرًا جدًا. في هذه الحالة ، من الأفضل الاستغناء عن مكثف وضبط جهد الإزاحة بحيث يساوي الصفر. يمكنك استخدام طريقة أخرى - زيادة مقاومة المقاومات R1 و R2 واستخدام دائرة مقسم على شكل حرف T.

على الرغم من مقاومة المدخلات العالية التي يسعى المصممون دائمًا من أجلها ، فإن دارة مكبر الصوت غير المقلوبة لا تُفضل دائمًا على دائرة مكبر الصوت العكسي. كما سنرى لاحقًا ، لا يضع مكبر الصوت العكسي مثل هذه المتطلبات العالية على جهاز op-amp ، وبالتالي ، لديه العديد من أفضل أداء. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا للأرض الخيالية ، من الملائم دمج الإشارات دون تأثيرها المتبادل على بعضها البعض. وأخيرًا ، إذا كانت الدائرة المعنية متصلة بإخراج (مستقر) لجهاز op-amp آخر ، فإن قيمة مقاومة الإدخال تكون غير مبالية بالنسبة لك - يمكن أن تكون 10 كيلو أوم أو ما لا نهاية ، لأن المرحلة السابقة على أي حال ستكون أداء وظائفها فيما يتعلق المقبل.

مكرر

على التين. يُظهر الشكل 7 تابعًا يشبه الباعث بناءً على مضخم تشغيلي.

إنه ليس أكثر من مضخم غير مقلوب ، حيث تكون مقاومة المقاوم R1 مساوية لما لا نهاية ، ومقاومة المقاوم R2 هي صفر (كسب = 1). هناك مكبرات تشغيل خاصة مصممة لاستخدامها فقط كمكررات ، ولديها أداء محسن (أسرع في الغالب) ، ومثال على مثل هذا المرجع هو دائرة مثل LM310 أو OPA633 ، وكذلك الدوائر المبسطة ، مثل نوع الدائرة TL068 (هو متوفر في عبوة ترانزستور بثلاث محطات).

يُشار أحيانًا إلى مضخم كسب الوحدة على أنه مخزن مؤقت لأنه يحتوي على خصائص عزل (مقاومة إدخال كبيرة وإخراج منخفض).

الاحتياطات الأساسية عند العمل مع أمبير

1. القواعد صالحة لأي مضخم تشغيلي ، بشرط أن يكون في الوضع النشط ، أي المدخلات والمخرجات ليست مثقلة بالأعباء.

على سبيل المثال ، إذا قمت بتطبيق إشارة كثيرة جدًا على إدخال مكبر الصوت ، فسيؤدي ذلك إلى حقيقة أن إشارة الخرج سيتم قطعها بالقرب من مستوى UCC أو UEE. بينما يتم إصلاح جهد الخرج عند جهد القطع ، لا يمكن أن يظل جهد الدخل دون تغيير. لا يمكن أن يكون تأرجح جهد الخرج الخاص بـ op-amp أكبر من نطاق جهد الإمداد (عادةً 2 فولت أقل من نطاق الإمداد ، على الرغم من أن بعض أمبير المرجع يحد من تأرجح جهد الخرج إلى جهد إمداد واحد أو آخر). يتم فرض قيود مماثلة على نطاق استقرار الإخراج لمصدر حالي بناءً على مكبر تشغيلي. على سبيل المثال ، في مصدر حالي بحمل عائم ، فإن أقصى انخفاض للجهد عبر الحمل في الاتجاه الحالي "العادي" (اتجاه التيار يتزامن مع اتجاه الجهد المطبق) هو UCC - Uin ، وفي الاتجاه المعاكس اتجاه التيار (الحمل في هذه الحالة قد يكون غريبًا تمامًا ، على سبيل المثال ، قد يحتوي على بطاريات معكوسة لتلقي تيار شحن مباشر ، أو قد يكون استقرائيًا ويعمل مع التيارات التي تغير الاتجاه) - Uin - UEE.

2. يجب أن تكون التعليقات سلبية. وهذا يعني (من بين أشياء أخرى) أنه لا ينبغي الخلط بين المدخلات المقلوبة وغير المقلوبة.

3. يجب أن تحتوي دائرة op-amp على دائرة ردود فعل DC ، وإلا فإن op-amp سيذهب بالتأكيد إلى التشبع.

4. العديد من أمبير المرجع لديها تصنيف جهد دخل تفاضلي منخفض إلى حد ما. يمكن أن يقتصر فرق الجهد الأقصى بين المدخلات المقلوبة وغير المقلوبة على 5 فولت لأي قطبية الجهد. إذا تم إهمال هذا الشرط ، فستحدث تيارات إدخال كبيرة ، مما سيؤدي إلى تدهور الأداء أو حتى تدمير مكبر الصوت التشغيلي.

يعتبر مفهوم "التغذية المرتدة" (FB) من أكثر المفاهيم شيوعًا ، فقد تجاوز منذ فترة طويلة المجال الضيق للتكنولوجيا ويستخدم الآن بمعناه الواسع. في أنظمة التحكم ، تُستخدم التغذية الراجعة لمقارنة إشارة الخرج بنقطة الضبط وتصحيحها وفقًا لذلك. يمكن لأي شيء أن يكون بمثابة "نظام" ، على سبيل المثال ، عملية التحكم في سيارة تتحرك على طول الطريق - تتم مراقبة بيانات الإخراج (موضع السيارة وسرعتها) من قبل السائق الذي يقارنها بالقيم المتوقعة \ u200b \ u200b وتصحيح الإدخال وفقًا لذلك (باستخدام عجلة القيادة ومفتاح السرعة والفرامل). في دائرة التضخيم ، يجب أن تكون إشارة الخرج مضاعفة لإشارة الإدخال ، لذلك في مضخم التغذية المرتدة ، تتم مقارنة إشارة الإدخال بجزء معين من إشارة الخرج.

كل شيء عن ردود الفعل

ردود فعل سلبيةهي عملية تمرير إشارة الخرج مرة أخرى إلى الإدخال ، حيث يتم إلغاء جزء من إشارة الإدخال. قد يبدو أن هذه فكرة غبية ، والتي لن تؤدي إلا إلى انخفاض المكاسب. تلقى هارولد س. بلاك ، الذي حاول في عام 1928 براءة اختراع ردود فعل سلبية ، مثل هذا الرد. "تم التعامل مع اختراعنا مثل آلة الحركة الدائمة" (IEEE Spectrum ، ديسمبر 1977). في الواقع ، تقلل التغذية الراجعة السلبية من الكسب ، ولكنها في نفس الوقت تعمل على تحسين المعلمات الأخرى للدائرة ، على سبيل المثال ، تزيل التشويه واللاخطية ، وتنعيم استجابة التردد (تجعلها تتماشى مع الخاصية المرغوبة) ، وتجعل السلوك من الدائرة يمكن التنبؤ بها. كلما كانت ردود الفعل السلبية أعمق ، قل اعتماد الخصائص الخارجية للمضخم على خصائص مكبر الصوت مع ردود الفعل المفتوحة (بدون ردود فعل) ، وفي النهاية اتضح أنها تعتمد فقط على خصائص دائرة التغذية الراجعة نفسها. تُستخدم المضخمات التشغيليّة عادةً في وضع التغذية الراجعة العميق ، ويكون كسب جهد الحلقة المفتوحة (بدون تغذية مرتدة) في هذه الدوائر بالملايين.

يمكن أن تعتمد دائرة التغذية الراجعة على التردد ، ثم سيعتمد الكسب بطريقة معينة على التردد (مثال على ذلك هو المضخم الأولي الترددات الصوتيةفي مشغل متوافق مع RIAA) ؛ إذا كانت دائرة نظام التشغيل تعتمد على السعة ، فإن مكبر الصوت له خاصية غير خطية (مثال شائع لمثل هذه الدائرة هو مكبر لوغاريتمي ، حيث تستخدم دائرة نظام التشغيل الاعتماد اللوغاريتمي للجهد UBE على IK الحالي في الصمام الثنائي أو الترانزستور). يمكن استخدام التغذية الراجعة لتشكيل مصدر حالي (مقاومة خرج قريبة من اللانهاية) أو مصدر جهد (مقاومة خرج قريبة من الصفر) ويمكن استخدامها لإنتاج مقاومة مدخلات كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا. بشكل عام ، تتحسن المعلمة التي يتم تقديم التعليقات عليها بمساعدتها. على سبيل المثال ، إذا استخدمنا إشارة تتناسب مع تيار الإخراج للتغذية المرتدة ، فإننا نحصل على مصدر حالي جيد.

يمكن أن تكون التعليقات إيجابية أيضًا ؛ يتم استخدامه ، على سبيل المثال ، في المولدات. الغريب أنه ليس مفيدًا مثل نظام التشغيل السلبي. بدلاً من ذلك ، يرتبط بالمشكلة ، لأنه في دائرة بها نظام تشغيل سلبي قيد التشغيل تردد عالييمكن أن تحدث تحولات طور كبيرة بما فيه الكفاية ، مما يؤدي إلى ظهور ردود فعل إيجابية وتذبذبات ذاتية غير مرغوب فيها. من أجل ظهور هذه الظواهر ، ليس من الضروري بذل جهود كبيرة ، ولكن لمنع التذبذبات الذاتية غير المرغوب فيها ، يتم اللجوء إلى طرق التصحيح.

مكبرات الصوت التنفيذية

في معظم الحالات ، عند التفكير في دوائر التغذية الراجعة ، سنتعامل مع مضخمات التشغيل. المضخم التشغيلي (op-amp) هو مضخم تفاضلي للتيار المستمر مع كسب مرتفع للغاية ومدخل واحد. يمكن أن يعمل مكبر الصوت التفاضلي الكلاسيكي مع مدخلين ومخرج أحادي الطرف كنموذج أولي لجهاز op-amp ؛ ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن المكبرات التشغيلية الحقيقية لها مكاسب أعلى بكثير (عادة حوالي 105-106) ومعاوقة خرج أقل ، وتسمح أيضًا لإشارة الخرج بالتغير تقريبًا على نطاق جهد الإمداد بالكامل (إمدادات الطاقة المنقسمة من ± 15 فولت عادة ما تستخدم).

لا تعني الرموز "+" و "-" أن الإمكانات يجب أن تكون دائمًا أكثر إيجابية في أحد المدخلات من الأخرى ؛ تشير هذه الرموز ببساطة إلى المرحلة النسبية لإشارة الخرج (مهم إذا تم استخدام ردود فعل سلبية في الدائرة). لتجنب الالتباس ، من الأفضل استدعاء المدخلات "معكوسة" و "غير مقلوبة" بدلاً من "زائد" والمدخل "ناقص". غالبًا لا تُظهر المخططات اتصال مصادر الطاقة بجهاز op-amp والإخراج المخصص للتأريض. مكبرات الصوت التشغيلية لها مكاسب هائلة في الجهد ولا تُستخدم أبدًا (مع استثناءات نادرة) بدون تغذية راجعة. يمكننا القول أن مكبرات الصوت التشغيلية مصممة للعمل مع الملاحظات. إن كسب دارة الحلقة المفتوحة مرتفع جدًا لدرجة أنه في حالة وجود حلقة تغذية مرتدة مغلقة ، فإن خصائص مكبر الصوت تعتمد فقط على دائرة التغذية الراجعة. بالطبع ، عند الفحص الدقيق ، يجب أن يتضح أن مثل هذا الاستنتاج المعمم ليس صحيحًا دائمًا. سنبدأ بمجرد النظر في كيفية عمل المرجع ، ثم ندرسه بعناية أكبر حسب الحاجة.

تنتج الصناعة حرفياً مئات الأنواع من أجهزة op-Amps التي تقدم مزايا مختلفة على بعضها البعض. أصبحت دائرة LF411 الجيدة جدًا (أو ببساطة "411") ، التي تم تقديمها إلى السوق بواسطة National Semiconductor ، موجودة في كل مكان. مثل كل أمبير ، إنه عنصر صغير موجود فيه حالة مصغرةمع pinout mini-DIP من صفين. هذه الدائرة غير مكلفة وسهلة التعامل ؛ تنتج الصناعة نسخة محسنة من هذه الدائرة (LF411A) ، بالإضافة إلى عنصر موجود في حزمة مصغرة تحتوي على مضخمين تشغيل مستقلين (دائرة من النوع LF412 ، والتي تسمى أيضًا مضخم تشغيلي "مزدوج"). نوصيك بدائرة LF411 كنقطة انطلاق جيدة في التطوير الدوائر الإلكترونية.

الدائرة من النوع 411 عبارة عن شريحة سيليكون تحتوي على 24 ترانزستورًا (21 ترانزستور ثنائي القطب ، و 3 فتحات ، و 11 مقاومات ، ومكثف واحد). على التين. 2 يوضح الاتصال بدبابيس العلبة.

تعمل النقطة الموجودة على غطاء السكن والشق الموجود في نهايته على تعيين النقطة المرجعية لترقيم الدبوس. في معظم حاويات الدوائر الإلكترونية ، يتم ترقيم الدبوس في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة من جانب غطاء السكن. تعمل دبابيس "الإعداد الصفري" (أو "التوازن" ، "الضبط") على التخلص من عدم التناسق الطفيف الممكن في مكبر التشغيل.

قواعد مهمة

الآن سوف نتعرف على أهم القواعد التي تحدد سلوك مكبر الصوت التشغيلي الذي تغطيه حلقة التغذية الراجعة. إنها صالحة لجميع حالات الحياة تقريبًا.

أولاً ، يحتوي المرجع أمبير على مثل هذا الكسب الكبير في الجهد ، حيث تتسبب بضعة كسور من تغيير ملي فولت بين المدخلات في تغيير جهد الخرج على نطاقه الكامل ، لذلك دعونا لا نفكر في هذا الجهد الصغير ونصوغ القاعدة I:

1. يميل خرج مكبر التشغيل إلى التأكد من أن فرق الجهد بين مدخلاته هو صفر.

ثانيًا ، يقوم المرجع أمبير بسحب تيار إدخال ضئيل جدًا (يسحب LF411 op amp 0.2 nA ؛ أمبير op مع مدخلات على تأثير الترانزستور الميدان- من أجل بيكو أمبير) ؛ بدون الخوض في تفاصيل أعمق ، نقوم بصياغة القاعدة الثانية:

ثانيًا. مدخلات مكبر التشغيل لا تستهلك التيار.

يجب تقديم توضيح هنا: القاعدة الأولى لا تعني أن المرجع أمبير يغير بالفعل الجهد عند مدخلاته. هذا مستحيل. (قد يكون هذا غير متوافق مع القاعدة II.) يقوم المرجع أمبير "بتقييم" حالة المدخلات ، وباستخدام دائرة نظام تشغيل خارجي ، يمرر الجهد من الإخراج إلى الإدخال ، بحيث يصبح فرق الجهد بين المدخلات صفرًا (إذا ممكن).

توفر هذه القواعد أساسًا كافيًا للنظر في دوائر op-amp.

رحلة العشرة آلاف ميل تبدأ بالخطوة الأولى.
(مثل صيني)

كان ذلك في المساء ، ولم يكن هناك ما أفعله ... وفجأة أردت لحام شيء ما. نوع من ... الإلكترونية! .. جندى - جندى جدا. الكمبيوتر متاح ، الإنترنت متصل. نختار مخطط. وفجأة اتضح أن المخططات الخاصة بالموضوع المتصور هي عربة وعربة صغيرة. والجميع مختلف. لا خبرة ، القليل من المعرفة. أي واحد تختار؟ يحتوي بعضها على نوع من المستطيلات والمثلثات. مكبرات الصوت ، وحتى المضخمات التشغيلية ... كيف تعمل غير واضح. Stra-a-ashno! .. ماذا لو احترق؟ نختار ما هو أبسط على الترانزستورات المألوفة! اختار ، ملحوم ، تشغيل ... مساعدة !!! لا يعمل!!! لماذا؟

نعم لأن "البساطة أسوأ من السرقة"! إنه مثل الكمبيوتر: الألعاب الأسرع والأكثر تطورًا! وبالنسبة للعمل المكتبي ، يكفي الأبسط. إنه نفس الشيء مع الترانزستورات. لحام الدائرة عليهم لا يكفي. ما زلت بحاجة إلى معرفة كيفية إعداده. الكثير من "المزالق" و "أشعل النار". وهذا غالبًا ما يتطلب خبرة ليست بأي حال من الأحوال مستوى دخول. إذن ماذا ، توقف عن نشاط مثير؟ بدون معني! فقط لا تخافوا من هذه "المثلثات-المستطيلات". اتضح أنه في كثير من الحالات يكون العمل معهم أسهل بكثير من العمل مع الترانزستورات الفردية. إذا كنت تعرف - كيف!

ها نحن ذا: فهم كيفية عمل مكبر للصوت التشغيلي (op-amp ، أو باللغة الإنجليزية OpAmp) ، سنتعامل معه الآن. في الوقت نفسه ، سننظر في عمله حرفيًا "على الأصابع" ، عمليًا دون استخدام أي صيغ ، ربما باستثناء قانون جد أوم: "التيار من خلال قسم الدائرة ( أنا) يتناسب طرديا مع الجهد عبره ( يو) ويتناسب عكسيا مع مقاومته ( ص)»:
أنا = U / R.. (1)

بادئ ذي بدء ، من حيث المبدأ ، ليس من المهم جدًا كيفية ترتيب جهاز op-amp بالداخل. لنفترض أنه "صندوق أسود" مع بعض الحشو هناك. على هذه المرحلةلن نأخذ في الاعتبار معلمات المرجع مثل "جهد التحيز" ، "جهد التحول" ، "انجراف درجة الحرارة" ، "خصائص الضوضاء" ، "معامل قمع الوضع المشترك" ، "معامل قمع تموج الجهد الكهربي" ، "عرض النطاق الترددي" ، إلخ. كل هذه المعايير ستكون مهمة في المرحلة التالية من دراستها ، عندما "تستقر" المبادئ الأساسية لعملها في الرأس ، لأنها "كانت سلسة على الورق ، لكنها نسيت الوديان" ...

في الوقت الحالي ، دعنا نفترض فقط أن معلمات op-amp قريبة من المثالية ونفكر فقط في الإشارة التي ستكون عند خرجها إذا تم تطبيق بعض الإشارات على مدخلاتها.

لذلك ، فإن مضخم التشغيل (op-amp) هو مضخم تفاضلي للتيار المستمر مع مدخلين (مقلوب وغير مقلوب) ومخرج واحد. بالإضافة إلى ذلك ، يمتلك جهاز op-amp خيوط طاقة: إيجابية وسلبية. تم العثور على هذه الاستنتاجات الخمسة في بالكادأي نظام تشغيل وهي ضرورية بشكل أساسي لتشغيله.

يتمتع جهاز op-amp بمكاسب هائلة ، على الأقل 50000 ... 100000 ، ولكن في الواقع - أكثر من ذلك بكثير. لذلك ، كأول تقدير تقريبي ، يمكننا حتى افتراض أنه يساوي اللانهاية.

المصطلح "التفاضل" (تتم ترجمة "مختلف" من اللغة الإنجليزية على أنها "فرق" ، "فرق" ، "فرق") يعني أن إمكانات الإخراج لـ op-amp تتأثر حصريًا بالاختلاف المحتمل بين مدخلاته ، يغض النظرمنهم مطلقالمعنى والقطبية.

المصطلح "DC" يعني أن المرجع أمبير يضخم إشارات الإدخال بدءًا من 0 هرتز. يعتمد نطاق التردد العلوي (نطاق التردد) للإشارات التي تم تضخيمها بواسطة المرجع أمبير على العديد من العوامل ، مثل خصائص الترددالترانزستورات التي تتكون منها ، اكتساب دائرة مبنية باستخدام جهاز op-amp ، إلخ. لكن هذه المسألة بالفعل خارج نطاق التعارف الأولي مع عمله ولن يتم النظر فيها هنا.

تتميز مدخلات Op-amp بمقاومة عالية جدًا للمدخلات تساوي عشرات / مئات MegaOhm ، أو حتى GigaOhm (وفقط في K140UD1 الذي لا يُنسى ، وحتى في K140UD5 كان 30 ... 50 كيلو أوم فقط). تعني هذه المعاوقة العالية للمدخلات أنه ليس لها أي تأثير تقريبًا على إشارة الإدخال.

لذلك ، مع درجة عالية من التقريب للمثالية النظرية ، يمكننا افتراض ذلك حاضِر لا يتدفق إلى مدخلات المرجع أمبير . هذا - أولاًقاعدة مهمة يتم تطبيقها في تحليل تشغيل نظام التشغيل. من فضلك تذكر جيدا ما يهم فقط الوحدة التنظيمية نفسها، لكن لا المخططات مع استخدامه!

ماذا تعني المصطلحان "معكوس" و "غير مقلوب"؟ فيما يتعلق بما يتم تحديده الانعكاس ، وبشكل عام ، ما نوع "الحيوان" هذا - انعكاس الإشارة؟

ترجمت من اللاتينية ، أحد معاني كلمة "inversio" هو "الالتفاف" ، "الانقلاب". بعبارة أخرى، الانقلاب انعكاس المرآة (انعكاس) إشارة نسبة إلى المحور الافقي X(محور الوقت). على التين. يوضح الشكل 1 عددًا قليلاً من العديد من خيارات انعكاس الإشارة الممكنة ، حيث يتم تمييز إشارة (الإدخال) المباشرة باللون الأحمر وتكون إشارة (الخرج) المقلوبة باللون الأزرق.

أرز. 1 مفهوم انعكاس الإشارة

وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى أن انعكاس الإشارة عند خط الصفر (كما في الشكل 1 ، أ ، ب) غير مقيد! يمكن أن تكون الإشارات معكوسة وغير متكافئة. على سبيل المثال ، كلاهما موجود فقط في منطقة القيم الموجبة (الشكل 1 ، ب) ، وهو نموذجي للإشارات الرقمية أو مع مصدر طاقة أحادي القطب (سيتم مناقشته لاحقًا) ، أو كلاهما موجب جزئيًا وجزئيًا في المناطق السلبية (الشكل 1 ، ب ، د). الخيارات الأخرى ممكنة أيضًا. الشرط الرئيسي هو متبادل التألقبالنسبة إلى بعض المستويات المختارة بشكل تعسفي (على سبيل المثال ، نقطة وسط اصطناعية ، والتي ستتم مناقشتها أيضًا لاحقًا). بعبارة أخرى، قطبيةالإشارة أيضا ليست عاملا حاسما.

تصور OU على مخططات الدوائر بطرق مختلفة. في الخارج ، تم تصوير نظام التشغيل سابقًا ، وحتى الآن يتم تصويرها في كثير من الأحيان في شكل مثلث متساوي الساقين (الشكل 2 ، أ). يتم تمييز الإدخال المقلوب برمز ناقص ، ويتم تمييز الإدخال غير المقلوب برمز زائد داخل مثلث. لا تعني هذه الرموز على الإطلاق أن الإمكانات عند المدخلات المعنية يجب أن تكون أكثر إيجابية أو سلبية أكثر من الأخرى. إنها تشير ببساطة إلى كيفية تفاعل إمكانات المخرجات مع الإمكانات المطبقة على المدخلات. نتيجة لذلك ، من السهل الخلط بينها وبين خيوط القوة ، والتي يمكن أن تكون "أشعل النار" غير متوقع ، خاصة للمبتدئين.

أرز. 2 الخيارات الشرطية الصور الرسومية(UGO)
مكبرات الصوت التنفيذية

في نظام الصور الرسومية المحلية الشرطية (UGO) قبل دخول GOST 2.759-82 حيز التنفيذ (ST SEV 3336-81) ، تم تصوير الوحدات التنظيمية أيضًا على أنها مثلث ، فقط المدخلات المقلوبة - مع رمز انعكاس - دائرة عند تقاطع الإخراج مع مثلث (الشكل 2 ، ب) ، والآن - في شكل مستطيل (الشكل 2 ، ج).

عند تعيين المرجع أمبير على المخططات ، يمكن تبادل المدخلات المقلوبة وغير المقلوبة إذا كان ذلك أكثر ملاءمة ، ومع ذلك ، تقليديا ، يظهر الإدخال المقلوب في الأعلى ، والمدخلات غير المقلوبة في الأسفل. توضع دبابيس الطاقة دائمًا في اتجاه واحد (موجب في الأعلى وسالب في الأسفل).

يتم استخدام Op-Amps دائمًا في دوائر التغذية الراجعة السلبية (NFB).

التغذية الراجعة هي تأثير تطبيق جزء من جهد خرج مكبر للصوت على مدخلاته ، حيث يتم إضافته جبريًا (خاضع للتوقيع) إلى جهد الدخل. سيتم مناقشة مبدأ جمع الإشارة أدناه. اعتمادًا على أي مدخلات op-amp ، مقلوبة أو غير مقلوبة ، يتم تغذية نظام التشغيل ، وهناك ردود فعل سلبية (NFB) ، عندما يتم تطبيق جزء من إشارة الخرج على الإدخال المقلوب (الشكل 3 ، أ) أو ردود الفعل الإيجابية (PIC) ، عندما يتم تغذية جزء من إشارة الخرج ، على التوالي ، إلى المدخلات غير المقلوبة (الشكل 3 ، ب).

أرز. 3 مبدأ تكوين التغذية الراجعة (OS)

في الحالة الأولى ، نظرًا لأن الإخراج هو معكوس الإدخال ، يتم طرحه من الإدخال. نتيجة لذلك ، يتم تقليل المكسب العام للمرحلة. في الحالة الثانية ، يتم إضافته إلى المدخلات ، ويزداد الربح الإجمالي للتتالي.

للوهلة الأولى ، قد يبدو أن نقاط البيع لها تأثير إيجابي ، و OOS هي مهمة عديمة الفائدة تمامًا: لماذا تقلل المكاسب؟ هذا هو بالضبط ما اعتقده فاحصو براءات الاختراع الأمريكيون عندما هارولد س. بلاك في عام 1928 حاولبراءة اختراع نظام التشغيل. ومع ذلك ، من خلال التضحية بالمكاسب ، نقوم بتحسين الآخرين بشكل كبير معلمات مهمةالدوائر ، مثل الخطية ، ونطاق التردد ، وما إلى ذلك. وكلما أعمق OOS ، كلما قلت خصائص الدائرة بأكملها تعتمد على خصائص المرجع أمبير.

لكن نقطة البيع (بالنظر إلى مكاسبها الهائلة في المرجع) لها تأثير معاكس على خصائص الدائرة والشيء الأكثر إزعاجًا هو أنها تسبب الإثارة الذاتية. بالطبع ، يتم استخدامه أيضًا بوعي ، على سبيل المثال ، في المولدات والمقارنات مع التباطؤ (المزيد حول هذا لاحقًا) ، وما إلى ذلك ، ولكن في نظرة عامةإن تأثيره على تشغيل دارات مكبر الصوت باستخدام مضخم الصوت سلبي نوعًا ما ويتطلب تحليلًا دقيقًا ومعقولًا لتطبيقه.

نظرًا لأن نظام التشغيل يحتوي على مدخلين ، فإن الأنواع الرئيسية التالية لإدراجه باستخدام نظام التشغيل ممكنة (الشكل 4):

أرز. 4 المخططات الأساسية لتشغيل نظام التشغيل

أ) قلب (الشكل 4 ، أ) - يتم تطبيق الإشارة على المدخلات المقلوبة ، ويتم توصيل الإشارة غير المقلوبة مباشرة بالإمكانات المرجعية (غير مستخدمة) ؛

ب) لا يعكس (الشكل 4 ، ب) - يتم تطبيق الإشارة على المدخلات غير المقلوبة ، ويتم توصيل الإشارة المقلوبة مباشرة بالإمكانات المرجعية (غير مستخدمة) ؛

الخامس) التفاضلي (الشكل 4 ، ب) - يتم تغذية الإشارات لكل من المدخلات ، المقلوبة وغير المقلوبة.

لتحليل عمل هذه المخططات ، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار ثانيةالأكثر أهمية قاعدة، التي يخضع لها تشغيل نظام التشغيل: يميل إخراج جهاز op-amp إلى وجود فرق جهد صفري بين مدخلاته..

ومع ذلك ، يجب أن تكون أي صياغة ضرورية وكافيةللحد من مجموعة فرعية كاملة من الحالات التي تخضع لها. لا تعطي الصيغة المذكورة أعلاه ، على الرغم من "كلاسيكيتها" ، أي معلومات حول أي من المدخلات "يسعى المخرج للتأثير". بناءً عليه ، اتضح أن جهاز op-amp يبدو أنه يعادل الفولتية عند مدخلاته ، مع تطبيق الجهد عليها من مكان ما "من الداخل".

النظر عن كثب إلى الرسوم البيانية في الشكل. 4 ، يمكنك أن ترى أن OOC (من خلال Rooc) في جميع الحالات يبدأ من المخرج فقطإلى المدخلات المقلوبة ، مما يعطينا سببًا لإعادة صياغة هذه القاعدة على النحو التالي: الجهد على يميل إخراج op-amp ، المغطى بـ OOS ، إلى ضمان أن الإمكانات عند الإدخال المقلوب تساوي الإمكانات عند الإدخال غير المقلوب.

بناءً على هذا التعريف ، فإن "البادئة" في أي إدراج لـ OA مع OOS هي الإدخال غير المقلوب ، و "التابع" هو المدخل المقلوب.

عند وصف عملية المرجع ، غالبًا ما يُشار إلى الإمكانات عند إدخالها العكسي على أنها "صفر افتراضي" أو "نقطة وسط افتراضية". ترجمة الكلمة اللاتينية "Virtus" تعني "خيالي" و "خيالي". يتصرف الكائن الافتراضي بالقرب من سلوك الكائنات المماثلة للواقع المادي ، أي بالنسبة لإشارات الإدخال (بسبب إجراء FOS) ، يمكن اعتبار الإدخال المقلوب متصلًا مباشرةً بنفس الإمكانات مثل الإدخال غير العكسي. ومع ذلك ، فإن "الصفر الافتراضي" هو مجرد حالة خاصة تحدث فقط مع مصدر طاقة ثنائي القطب لجهاز op-amp. عند استخدام مصدر طاقة أحادي القطب (والذي سيتم مناقشته أدناه) ، وفي العديد من دوائر التحويل الأخرى ، لن يكون هناك صفر على المدخلات غير العاكسة أو المقلوبة. لذلك ، دعنا نتفق على أننا لن نستخدم هذا المصطلح ، لأنه يتعارض مع الفهم الأولي لمبادئ تشغيل نظام التشغيل.

من وجهة النظر هذه ، سنقوم بتحليل المخططات الموضحة في الشكل. 4. في الوقت نفسه ، لتبسيط التحليل ، سنفترض أن جهد العرض لا يزال ثنائي القطب ، متساويًا في القيمة (على سبيل المثال ، ± 15 فولت) ، مع نقطة وسط (ناقل مشترك أو "أرضي") ، نسبي التي نحسب الفولتية المدخلات والمخرجات. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم إجراء التحليل في التيار المباشر ، لأن. يمكن أيضًا تمثيل الإشارة المتغيرة المتغيرة في كل لحظة من الزمن كعينة من القيم الحالية المباشرة. في جميع الحالات ، يتم توصيل التغذية المرتدة من خلال Rooc من إخراج المرجع أمبير إلى الإدخال المقلوب. الفرق هو فقط في أي من المدخلات يتم تطبيق جهد الدخل.

أ) قلبالتبديل (الشكل 5).

أرز. 5 مبدأ تشغيل المرجع أمبير في اتصال معكوس

الاحتمال عند المدخلات غير المقلوبة هو صفر ، لأن إنه متصل بنقطة المنتصف ("الأرض"). يتم تطبيق إشارة دخل تساوي +1 فولت بالنسبة إلى نقطة المنتصف (من جيجابايت) على الطرف الأيسر لمقاوم الإدخال Rin. لنفترض أن مقاومات Rooc و Rin متساوية مع بعضهما البعض وتبلغ 1 كيلو أوم (مقاومتهما الكلية 2 كيلو أوم).

وفقًا للقاعدة 2 ، يجب أن يكون للمدخل المقلوب نفس الإمكانات مثل غير المقلوب الصفري ، أي 0 فولت ، لذلك ، يتم تطبيق جهد +1 فولت على Rin. وفقًا لقانون أوم ، سيتدفق التيار من خلاله أنامدخل= 1 فولت / 1000 أوم = 0.001 أ (1 مللي أمبير). يظهر اتجاه تدفق هذا التيار بواسطة سهم.

نظرًا لأن Rooc و Rin متصلان بواسطة مقسم ، ووفقًا للقاعدة 1 ، فإن مدخلات op-amp لا تستهلك التيار ، حتى يكون الجهد 0 V عند نقطة منتصف هذا الحاجز ، يجب تطبيق جهد على الإخراج الصحيح لـ Rooc ناقص 1 فولت ، والتيار المتدفق من خلاله أناأووسيجب أن يساوي أيضًا 1 مللي أمبير. بمعنى آخر ، يتم تطبيق جهد 2 فولت بين الطرف الأيسر Rin والطرف الأيمن Rooc ، والتيار المتدفق عبر هذا الحاجز هو 1 مللي أمبير (2 فولت / (1 كيلو أوم + 1 كيلو) = 1 مللي أمبير) ، أي أنا مدخل = أنا أووس .

إذا تم تطبيق جهد قطبية سالب على الإدخال ، فسيكون خرج المرجع أمبير هو جهد قطبية موجب. كل شيء هو نفسه ، فقط الأسهم التي تظهر تدفق التيار عبر Rooc و Rin سيتم توجيهها في الاتجاه المعاكس.

وبالتالي ، إذا كانت قيم Rooc و Rin متساوية ، فإن الجهد عند خرج المرجع أمبير سيكون مساويًا للجهد عند مدخلاته من حيث الحجم ، ولكنه معكوس في القطبية. وحصلنا قلب مكرر . غالبًا ما يستخدم هذا المخطط إذا كنت بحاجة إلى عكس الإشارة المستلمة باستخدام الدوائر التي هي في الأساس محولات. على سبيل المثال ، مكبرات الصوت اللوغاريتمية.

الآن دعنا نحافظ على Rin مساوية لـ 1 kOhm ونزيد المقاومة Rooc إلى 2 kOhm مع نفس إشارة الإدخال +1 V. المقاومة الكلية للفاصل Rooc + Rin زادت إلى 3 kOhm. من أجل بقاء جهد 0 فولت (يساوي إمكانات المدخلات غير المقلوبة) في منتصفه ، يجب أن يتدفق التيار نفسه (1 مللي أمبير) عبر Rooc كما من خلال Rin. لذلك ، يجب أن يكون انخفاض الجهد عبر Rooc (الجهد عند خرج المرجع أمبير) بالفعل 2 فولت. عند إخراج المرجع أمبير ، يكون الجهد ناقص 2 فولت.

دعنا نزيد قيمة Rooc إلى 10 kOhm. الآن سيكون الجهد عند إخراج المرجع أمبير في ظل نفس الظروف الأخرى بالفعل 10 فولت. نجاح باهر! أخيرا وصلنا قلب المضخم ! جهد الخرج أكبر من جهد الدخل (بمعنى آخر ، الكسب Ku) عدة مرات مثل المقاومة Rooc أكبر من المقاومة Rin. بغض النظر عن كيف أقسمت على عدم استخدام الصيغ ، فلنستمر في عرض هذا على شكل معادلة:
Ku \ u003d - Uout / Uin \ u003d - Rooc / Rin. (2)

علامة الطرح أمام الكسر على الجانب الأيمن من المعادلة تعني فقط أن إشارة الخرج معكوسة بالنسبة للإدخال. ولا شيء أكثر!

والآن دعونا نزيد مقاومة Rooc إلى 20 kOhm ونحلل ما يحدث. وفقًا للصيغة (2) ، باستخدام Ku \ u003d 20 وإشارة إدخال 1 فولت ، يجب أن يكون الناتج جهدًا قدره 20 فولتًا ، لكنه لم يكن موجودًا! افترضنا سابقًا أن جهد إمداد جهاز op-amp الخاص بنا هو ± 15 فولت فقط ولكن حتى لا يمكن الحصول على 15 فولت (لماذا - أقل قليلاً). "لا يمكنك القفز فوق رأسك (امدادات التيار الكهربائي)"! نتيجة لإساءة استخدام تصنيفات الدائرة ، فإن جهد خرج جهاز op-amp "يرتكز" على جهد الإمداد (يدخل خرج op-amp في التشبع). توازن المساواة الحالية من خلال المقسم RoocRin ( أنامدخل = أناأووس) منتهكة ، تظهر إمكانية عند الإدخال المقلوب ، والتي تختلف عن الإمكانات عند الإدخال غير المقلوب. لم تعد القاعدة 2 سارية.

مدخل مقاومة مضخم عكسييساوي المقاومة Rin ، حيث يتدفق كل التيار من مصدر إشارة الدخل (GB) عبره.

الآن دعونا نستبدل الثابت Rooc بمتغير ، بقيمة اسمية ، لنقل ، 10 كيلو أوم (الشكل 6).

أرز. 6 دارة مضخم مقلوبة متغيرة الكسب

مع الموضع الأيمن (وفقًا للدائرة) لشريط التمرير الخاص به ، سيكون الكسب Rooc / Rin = 10 kOhm / 1 kOhm = 10. بتحريك منزلق Rooc إلى اليسار (تقليل مقاومته) ، فإن كسب الدائرة سيكون تنخفض ، وأخيرًا ، في أقصى موضعها الأيسر ، ستصبح مساوية للصفر ، لأن البسط في الصيغة أعلاه سيصبح صفرًا عند أي قيمة المقام. سيكون الناتج أيضًا صفرًا لأي قيمة وقطبية لإشارة الإدخال. غالبًا ما يستخدم مثل هذا المخطط في دوائر تضخيم الإشارة الصوتية ، على سبيل المثال ، في الخلاطات ، حيث يتعين عليك ضبط الكسب من الصفر.

ب) لا يعكسالتبديل (الشكل 7).

أرز. 7 مبدأ تشغيل جهاز op-amp في تضمين غير مقلوب

يتم توصيل الدبوس الأيسر لـ Rin بنقطة المنتصف ("الأرض") ، ويتم تطبيق إشارة الإدخال التي تساوي +1 فولت مباشرةً على الإدخال غير المقلوب. نظرًا لأن الفروق الدقيقة في التحليل "ممضوغة" أعلاه ، فسنركز هنا فقط على الاختلافات المهمة.

في المرحلة الأولى من التحليل ، نأخذ أيضًا المقاومات Rooc و Rin متساوية مع بعضها البعض وتساوي 1 كيلو أوم. لأن عند الإدخال غير المقلوب ، تكون الإمكانية +1 V ، ثم وفقًا للقاعدة 2 ، يجب أن تكون نفس الإمكانات (+1 V) عند الإدخال المقلوب (كما هو موضح في الشكل). للقيام بذلك ، يجب أن يكون هناك جهد +2 فولت على الطرف الأيمن لمقاومة Rooc (خرج المرجع أمبير). التيارات أنامدخلو أناأووس، تساوي 1 مللي أمبير ، تتدفق الآن عبر المقاومات Rooc و Rin في الاتجاه المعاكس (كما هو موضح بالسهام). حصلنا عليه لا يعكس المضخم مع كسب 2 ، حيث أن الإدخال + 1V ينتج + 2V.

غريب أليس كذلك؟ التصنيفات هي نفسها الموجودة في الاتصال العكسي (الاختلاف الوحيد هو أن الإشارة يتم تطبيقها على إدخال آخر) ، ويكون الكسب واضحًا. سننظر في هذا بعد قليل.

الآن نزيد قيمة Rooc إلى 2 kOhm. للحفاظ على توازن التيارات أنامدخل = أناأووسوإمكانية الإدخال المقلوب هي +1 V ، يجب أن يكون خرج المرجع أمبير بالفعل +3 V. Ku \ u003d 3 V / 1 V \ u003d 3!

إذا قارنا قيم Ku باتصال غير مقلوب بواحد مقلوب ، بنفس التصنيفات Rooc و Rin ، فقد اتضح أن الربح في جميع الحالات يكون أكبر بمقدار واحد. نشتق الصيغة:
كو = Uout / Uin + 1 \ u003d (Rooc / Rin) + 1 (3)

لماذا يحدث هذا؟ نعم ، سهل جدا! يعمل NFB تمامًا كما هو الحال في الاتصال العكسي ، ولكن وفقًا للقاعدة 2 ، تتم دائمًا إضافة إمكانات الإدخال غير المقلوب إلى إمكانات الإدخال المقلوب في اتصال غير مقلوب.

لذلك ، مع تضمين غير مقلوب ، من المستحيل الحصول على ربح يساوي 1؟ لم لا ، لم لا. دعونا نقلل من قيمة Rooc ، على غرار الطريقة التي حللنا بها الشكل. 6. بقيمته الصفرية - بتقصير الخرج بمدخل مقلوب (الشكل 8 ، أ) ، وفقًا للقاعدة 2 ، سيكون للخرج مثل هذا الجهد بحيث تكون إمكانات المدخلات المقلوبة مساوية لإمكانات المدخلات غير المقلوبة ، أي +1 V. نحصل على: Ku \ u003d 1 V / 1 V \ u003d 1 (!) حسنًا ، نظرًا لأن الإدخال المقلوب لا يستهلك التيار ولا يوجد فرق محتمل بينه وبين المخرجات ، فلا يوجد تدفق للتيار في هذه الدائرة.

أرز. 8 مخطط التبديل على المرجع أمبير كمتابع للجهد

رين يصبح بشكل عام غير ضروري ، لأن إنه متصل بالتوازي مع الحمل الذي يجب أن يعمل عليه خرج المرجع ، وسيتدفق تيار الخرج من خلاله دون جدوى. وماذا يحدث إذا تركت Rooc وأزلت Rin (الشكل 8 ، ب)؟ ثم في صيغة الكسب Ku = Roos / Rin + 1 ، تصبح المقاومة Rin نظريًا قريبة من اللانهاية (في الواقع ، بالطبع ، لا ، لأن هناك تسريبات على السبورة ، وتيار الإدخال لـ op-amp ، على الرغم من إهماله ، لا يزال صفرًا لا يزال غير متساوٍ) ، ونسبة Rooc / Rin تساوي صفرًا. يبقى واحد فقط في الصيغة: Ku \ u003d + 1. هل يمكن أن يكون المكسب أقل من واحد لهذه الدائرة؟ لا ، أقل لن يعمل تحت أي ظرف من الظروف. لا يمكنك الالتفاف حول الوحدة "الإضافية" في صيغة الكسب على ماعز ملتوي ...

بعد أن أزلنا جميع المقاومات "الإضافية" ، نحصل على دائرة لا يعكس مكرر هو مبين في الشكل. 8 ، V.

للوهلة الأولى ، مثل هذا المخطط ليس له معنى عملي: لماذا نحتاج إلى "تضخيم" فردي ، وحتى غير معكوس - ماذا ، لا يمكنك فقط إرسال إشارة أخرى ؟؟؟ ومع ذلك ، يتم استخدام مثل هذه المخططات في كثير من الأحيان وإليكم السبب. وفقًا للقاعدة 1 ، لا يتدفق التيار إلى مدخلات المرجع أمبير ، أي ، مقاومة المدخلات المتابع غير المقلوب كبير جدًا - نفس العشرات والمئات وحتى الآلاف من MΩ (الأمر نفسه ينطبق على الدائرة وفقًا للشكل 7)! لكن مقاومة الخرج صغيرة جدًا (كسور أوم!). ناتج op-amp "يتنقل بكل قوته" ، في محاولة ، وفقًا للقاعدة 2 ، للحفاظ على نفس الإمكانات عند المدخلات المقلوبة كما في غير المقلوبة. القيد الوحيد هو تيار الإخراج المسموح به لـ op-amp.

ولكن من هذا المكان ، سنهتز قليلاً إلى الجانب وننظر في مسألة تيارات الإخراج لـ op-amp بتفاصيل أكثر قليلاً.

بالنسبة لمعظم أغراض المرجع العامة ، تنص المواصفات الفنية على أن مقاومة الحمل المتصل بمخرجاتها يجب ألا تكون كذلك أقل 2 كيلو أوم المزيد - بقدر ما تريد. لعدد أقل بكثير ، هو 1 كيلو أوم (K140UD ...). هذا يعني أنه في ظل الظروف الأسوأ: أقصى جهد للإمداد (على سبيل المثال ± 16 فولت أو 32 فولت في المجموع) ، حمولة متصلة بين الخرج وأحد قضبان الإمداد ، وأقصى جهد خرج للقطبية المعاكسة ، جهد يبلغ حوالي 30 فولت سيطبق على الحمل وفي هذه الحالة سيكون التيار من خلاله: 30 فولت / 2000 أوم = 0.015 أمبير (15 مللي أمبير). ليس بالقليل ، ولكن ليس كثيرًا أيضًا. لحسن الحظ ، تحتوي معظم مضخمات التشغيل للأغراض العامة على حماية مدمجة للتيار الزائد - الحد الأقصى لتيار الإخراج النموذجي هو 25 مللي أمبير. الحماية تمنع ارتفاع درجة الحرارة وفشل المرجع.

إذا لم تكن الفولتية للإمداد هي الحد الأقصى المسموح به ، فيمكن تقليل مقاومة الحمل الدنيا بشكل متناسب. لنفترض ، مع مصدر طاقة 7.5 ... 8 فولت (إجمالي 15 ... 16 فولت) ، يمكن أن يكون 1 كيلو أوم.

في) التفاضليالتبديل (الشكل 9).

أرز. 9 مبدأ تشغيل جهاز op-amp في اتصال تفاضلي

لذلك ، لنفترض أنه مع نفس تصنيفات Rin و Rooc التي تساوي 1 كيلو أوم ، يتم تطبيق نفس الفولتية التي تساوي +1 فولت على كلا مدخلات الدائرة (الشكل 9 ، أ). نظرًا لأن الإمكانات على جانبي المقاوم Rin متساوية مع بعضها البعض (الجهد عبر المقاوم هو 0) ، فلا يتدفق أي تيار من خلاله. هذا يعني أن التيار عبر المقاوم Rooc يساوي صفرًا أيضًا. أي أن هذين المقاومين لا يؤديان أي وظيفة. في الواقع ، لدينا بالفعل تابع غير مقلوب (قارن مع الشكل 8). وفقًا لذلك ، سوف نحصل على نفس الجهد عند الخرج كما هو الحال عند الإدخال غير المقلوب ، أي +1 V. دعونا نغير قطبية إشارة الإدخال عند الإدخال المقلوب للدائرة (اقلب GB1) ونطبق ناقص 1 V (الشكل 9 ، ب). الآن يتم تطبيق جهد 2 فولت بين المحطات Rin ويتدفق التيار خلالها أنافي\ u003d 2 مللي أمبير (آمل أنه لم يعد من الضروري أن أشرح بالتفصيل سبب حدوث ذلك؟). للتعويض عن هذا التيار ، يجب أيضًا أن يتدفق تيار 2 مللي أمبير عبر Rooc. ولهذا ، يجب أن يكون خرج جهاز op-amp بجهد +3 فولت.

هذا هو المكان الذي ظهرت فيه "الابتسامة" الخبيثة لواحد إضافي في الصيغة لاكتساب مكبر صوت غير مقلوب. اتضح أنه مع هذا مبسطفي التبديل التفاضلي ، يغير الاختلاف في الكسب باستمرار إشارة الخرج من خلال الجهد عند المدخلات غير المقلوبة. مشكلة مع! ومع ذلك ، "حتى لو تم تناول الطعام ، فلا يزال لديك مخرجان على الأقل." هذا يعني أننا نحتاج بطريقة ما إلى معادلة المكاسب الناتجة عن التضمينات المقلوبة وغير المقلوبة من أجل "تحييد" هذه الإضافات الإضافية.

للقيام بذلك ، دعنا نطبق إشارة الإدخال على الإدخال غير العكسي ليس بشكل مباشر ، ولكن من خلال الحاجز Rin2 ، R1 (الشكل 9 ، ب). لنأخذ طوائفهم أيضًا مقابل 1 كيلو أوم. الآن ، عند المدخل غير المقلوب (وبالتالي أيضًا عند العكس) من op-amp ، سيكون هناك احتمال +0.5 V ، سيتدفق التيار خلاله (و Rooc) أنافي = أناأووس\ u003d 0.5 مللي أمبير ، للتأكد من أن خرج المرجع يجب أن يكون له جهد يساوي 0 فولت. لقد حصلنا على ما أردناه! مع إشارات متساوية من حيث الحجم والقطبية في كل من مدخلات الدائرة (في هذه الحالة +1 فولت ، ولكن نفس الشيء سيكون صحيحًا بالنسبة لسالب 1 فولت ولأي قيم رقمية أخرى) ، فإن خرج المرجع أمبير سيحافظ على تساوي الجهد الصفري إلى الاختلاف في إشارات الإدخال.

دعونا نتحقق من هذا المنطق من خلال تطبيق إشارة قطبية سالبة ناقص 1 فولت على المدخلات المقلوبة (الشكل 9 ، د). حيث أنافي = أناأووس= 2 مللي أمبير ، يجب أن يكون الناتج +2 فولت. تم تأكيد كل شيء! يتوافق مستوى الإخراج مع الفرق بين المدخلات.

بالطبع ، إذا تساوت Rin1 و Rooc (على التوالي ، Rin2 و R1) ، فلن نحصل على التضخيم. للقيام بذلك ، تحتاج إلى زيادة قيم Rooc و R1 ، كما حدث عند تحليل التضمينات السابقة لـ op-amp (لن أكررها) ، ويجب بشكل صارم احترم النسبة:

Rooc / Rin1 = R1 / Rin2. (4)

ما الفائدة التي نحصل عليها من مثل هذا الإدراج في الممارسة؟ ونحصل على خاصية رائعة: جهد الخرج لا يعتمد على القيم المطلقة لإشارات الدخل ، إذا كانت متساوية في الحجم والقطبية. يتم إخراج إشارة الاختلاف (التفاضلية) فقط. هذا يجعل من الممكن تضخيم الإشارات الصغيرة جدًا على خلفية الضوضاء التي تعمل بالتساوي على كلا المدخلات. على سبيل المثال ، إشارة من ميكروفون ديناميكي على خلفية التقاط التيار الكهربائي بتردد صناعي 50 هرتز.

ومع ذلك ، في هذا البرميل من العسل ، لسوء الحظ ، هناك ذبابة في المرهم. أولاً ، يجب مراعاة المساواة (4) بصرامة شديدة (حتى أعشار وأحيانًا أجزاء من المائة!). خلاف ذلك ، سيكون هناك عدم توازن في التيارات التي تعمل في الدائرة ، وبالتالي ، بالإضافة إلى إشارات الاختلاف ("المضادة للطور") ، سيتم أيضًا تضخيم الإشارات المجمعة ("الوضع المشترك").

دعونا نفهم جوهر هذه المصطلحات (الشكل 10).

أرز. 10 تحول طور الإشارة

مرحلة الإشارة هي القيمة التي تميز إزاحة أصل فترة الإشارة بالنسبة إلى أصل الوقت. نظرًا لأن كل من أصل الوقت وأصل الفترة يتم اختيارهما بشكل تعسفي ، فإن المرحلة الأولى دوريةالإشارة ليس لها معنى مادي. ومع ذلك ، فإن فرق المرحلة بين الاثنين دوريةالإشارات هي الكمية التي لها المعنى المادي، فهو يعكس تأخر إحدى الإشارات بالنسبة إلى الأخرى. ما يعتبر بداية الفترة لا يهم. لنقطة بداية الفترة ، يمكنك أن تأخذ قيمة صفرية بميل موجب. من الممكن - الحد الأقصى. كل شيء في قوتنا.

على التين. 9 ، الأحمر يشير إلى الإشارة الأصلية ، والأخضر - تم إزاحته بنقطة بالنسبة إلى الأصل ، والأزرق - بمقدار نقطة. إذا قارنا المنحنيات الحمراء والزرقاء مع المنحنيات في الشكل. 2 ، ب ، يمكن ملاحظة أنهما متبادلان معكوس. وبالتالي ، فإن "الإشارات في الطور" هي إشارات تتطابق مع بعضها البعض في كل نقطة من نقاطها ، و "الإشارات المضادة للطور" هي معكوسبالنسبة لبعضها البعض.

في نفس الوقت ، المفهوم انقلاباتأوسع من المفهوم المراحل، لأن ينطبق هذا الأخير فقط على الإشارات الدورية المتكررة بانتظام. والمفهوم انقلاباتتنطبق على أي إشارات ، بما في ذلك الإشارات غير الدورية ، مثل إشارة صوتيةأو تسلسل رقمي أو جهد ثابت. ل مرحلةهي قيمة ثابتة ، يجب أن تكون الإشارة دورية على الأقل خلال فترة زمنية معينة. خلاف ذلك ، تتحول كل من المرحلة والفترة إلى تجريدات رياضية.

ثانيًا ، سيكون للمدخلات المقلوبة وغير المقلوبة في الاتصال التفاضلي ، مع تصنيفات متساوية Rooc = R1 و Rin1 = Rin2 ، مقاومات إدخال مختلفة. إذا تم تحديد مقاومة الإدخال للمدخل المقلوب فقط بالقيمة Rin1 ، فسيتم تحديد الإدخال غير المقلوب بواسطة القيم على التواليمتضمن Rin2 و R1 (لم ننسى أن مدخلات op-amp لا تستهلك التيار؟). في المثال أعلاه ، سيكونان 1 و 2 كيلو أوم ، على التوالي. وإذا قمنا بزيادة Rooc و R1 للحصول على مرحلة تضخيم كاملة ، فإن الفرق سيزداد بشكل أكبر: مع Ku \ u003d 10 - على التوالي ، كل نفس 1 kOhm وبقدر 11 kOhm!

لسوء الحظ ، من الناحية العملية ، عادةً ما يتم تعيين التصنيفات Rin1 = Rin2 و Rooc = R1. ومع ذلك ، هذا مقبول فقط إذا كانت مصادر الإشارة لكلا المدخلين منخفضة للغاية مقاومة الإخراج. خلاف ذلك ، فإنه يشكل حاجزًا بمقاومة المدخلات لمرحلة التضخيم هذه ، وبما أن عامل التقسيم لمثل هذه "الفواصل" سيكون مختلفًا ، فإن النتيجة واضحة: مكبر تفاضلي مع قيم المقاوم هذه لن يؤدي وظيفته في قمع إشارات الوضع المشترك (المدمجة) ، أو تؤدي هذه الوظيفة بشكل سيئ.

يمكن أن تكون إحدى طرق حل هذه المشكلة هي عدم المساواة في قيم المقاومات المتصلة بالمدخلات المقلوبة وغير المقلوبة لـ op-amp. وهي أن Rin2 + R1 = Rin1. نقطة أخرى مهمة هي تحقيق المراعاة الدقيقة للمساواة (4). كقاعدة عامة ، يتم تحقيق ذلك عن طريق تقسيم R1 إلى مقاومين - ثابت ، عادةً 90٪ من القيمة المرغوبة ، ومتغير (R2) ، تكون مقاومته 20٪ من القيمة المطلوبة (الشكل 11 ، أ).

أرز. 11 خيارات موازنة مكبر الصوت التفاضلي

يتم قبول المسار بشكل عام ، ولكن مرة أخرى ، باستخدام طريقة الموازنة هذه ، وإن كان ذلك بشكل طفيف ، معاقبة المدخلات غير العاكسة للتغييرات. خيار أكثر ثباتًا مع تضمين مقاوم ضبط (R5) في سلسلة مع Rooc (الشكل 11 ، ب) ، نظرًا لأن Rooc لا يشارك في تكوين مقاومة الإدخال للمدخل المقلوب. الشيء الرئيسي هو الحفاظ على نسبة طوائفهم ، على غرار الخيار "أ" (Rooc / Rin1 = R1 / Rin2).

نظرًا لأننا تحدثنا عن التبديل التفاضلي وذكرنا مكررات ، أود أن أصف دائرة واحدة مثيرة للاهتمام (الشكل 12).

أرز. 12 دارة متابعة مقلوبة / غير مقلوبة

يتم تطبيق إشارة الإدخال في وقت واحد على كل من مدخلات الدائرة (معكوسة وغير مقلوبة). تتساوى تصنيفات جميع المقاومات (Rin1 و Rin2 و Rooc) مع بعضها البعض (في هذه الحالة ، لنأخذ قيمها الحقيقية: 10 ... 100 كيلو أوم). يمكن إغلاق المدخلات غير العاكسة لجهاز op-amp باستخدام مفتاح SA في ناقل مشترك.

في الوضع المغلق للمفتاح (الشكل 12 ، أ) ، لا يشارك المقاوم Rin2 في تشغيل الدائرة (يتدفق التيار "بلا فائدة" فقط خلالها أناvx2.0من مصدر الإشارة إلى الحافلة المشتركة). نحن نحصل المتابع المقلوبمع ربح يساوي سالب 1 (انظر الشكل 6). ولكن مع وجود مفتاح SA في الوضع المفتوح (الشكل 12 ، ب) ، نحصل عليه تابع غير مقلوبمع ربح يساوي +1.

يمكن التعبير عن مبدأ تشغيل هذا المخطط بطريقة مختلفة قليلاً. عندما يكون مفتاح SA مغلقًا ، فإنه يعمل كمضخم عكسي مع ربح يساوي سالب 1 ، وعندما يكون مفتوحًا - معًا(!) وكمضخم مقلوب مع ربح ، ناقص 1 ، وكمضخم غير مقلوب مع ربح +2 ، من حيث: Ku = +2 + (–1) = +1.

في هذا النموذج ، يمكن استخدام هذه الدائرة ، على سبيل المثال ، إذا كانت قطبية إشارة الإدخال غير معروفة في مرحلة التصميم (على سبيل المثال ، من جهاز استشعار لا يمكن الوصول إليه حتى يتم إعداد الجهاز). ومع ذلك ، إذا تم استخدام ترانزستور (على سبيل المثال ، ترانزستور تأثير المجال) كمفتاح ، يتم التحكم فيه من إشارة الإدخال باستخدام المقارنة(والتي سيتم مناقشتها أدناه) ، نحصل عليها كاشف متزامن(مقوم متزامن). إن التنفيذ المحدد لمثل هذا المخطط ، بالطبع ، يتجاوز المعرفة الأولية بتشغيل نظام التشغيل ، ولن نفكر فيه بالتفصيل هنا مرة أخرى.

والآن دعونا نفكر في مبدأ جمع إشارات الإدخال (الشكل 13 ، أ) ، وفي نفس الوقت سنكتشف ما هي قيم المقاومات Rin و Rooc التي يجب أن تكون في الواقع.

أرز. 13 مبدأ عمل العكسي المقلوب

نحن نأخذ كأساس للمضخم المقلوب الذي تمت مناقشته بالفعل أعلاه (الشكل 5) ، فقط نقوم بتوصيل ليس واحدًا ، ولكن اثنين من مقاومات الإدخال Rin1 و Rin2 بإدخال المرجع أمبير. حتى الآن ، لأغراض "تعليمية" ، نقبل مقاومة جميع المقاومات ، بما في ذلك Rooc ، التي تساوي 1 كيلو أوم. نوفر إشارات دخل تساوي +1 فولت للطرفين الأيسر Rin1 و Rin2. تتدفق التيارات التي تساوي 1 مللي أمبير عبر هذه المقاومات (تظهر بواسطة الأسهم التي تشير من اليسار إلى اليمين). للحفاظ على نفس الإمكانات عند الإدخال المقلوب كما هو الحال في واحد غير مقلوب (0 فولت) ، يجب أن يتدفق تيار يساوي مجموع تيارات الدخل (1 مللي أمبير + 1 مللي أمبير = 2 مللي أمبير) عبر المقاوم Rooc ، كما هو موضح بواسطة سهم يشير في الاتجاه المعاكس (من اليمين إلى اليسار) ، والذي يجب أن يكون لمخرج المرجع أمبير فيه جهد ناقص 2 فولت.

يمكن الحصول على نفس النتيجة (جهد الخرج ناقص 2 فولت) إذا تم تطبيق +2 فولت على مدخلات مكبر الصوت المقلوب (الشكل 5) ، أو تم تخفيض قيمة رين إلى النصف ، أي حتى 500 أوم. دعونا نزيد الجهد المطبق على المقاوم Rin2 حتى +2 فولت (الشكل 13 ، ب). عند الخرج نحصل على جهد 3 فولت ناقص ، وهو ما يساوي مجموع الفولتية المدخلة.

لا يمكن أن يكون هناك مدخلين ، ولكن بقدر ما تريد. لن يتغير مبدأ تشغيل هذه الدائرة من هذا: سيكون جهد الخرج في أي حال متناسبًا طرديًا مع المجموع الجبري (مع مراعاة علامة!) للتيارات التي تمر عبر المقاومات المتصلة بإدخال معكوس من المرجع -amp (يتناسب عكسياً مع تصنيفاتها) ، بغض النظر عن عددها.

من ناحية أخرى ، إذا تم تطبيق إشارات تساوي +1 فولت وسالب 1 فولت على مدخلات الأفعى المقلوب (الشكل 13 ، ب) ، فإن التيارات المتدفقة من خلالها ستكون في اتجاهات مختلفة ، فسيتم إلغاء كل منها خارج الأخرى وسيكون الناتج 0 V. من خلال المقاوم Rooc في هذه الحالة لن يتدفق أي تيار. بعبارة أخرى ، يتم جمع التيار المتدفق عبر Rooc جبريًا مع مدخلالتيارات.

تتبع نقطة مهمة أيضًا من هذا: بينما كنا نعمل بجهد إدخال صغير (1 ... 3 فولت) ، يمكن أن يوفر خرج op-amp المستخدم على نطاق واسع مثل هذا التيار (1 ... 3 مللي أمبير) لـ Rooc وبقي شيء آخر للحمل المتصل بإخراج المرجع أمبير. ولكن إذا تم زيادة الفولتية لإشارات الإدخال إلى الحد الأقصى المسموح به (بالقرب من جهد الإمداد) ، فحينئذٍ يتضح أن تيار الخرج بأكمله سيذهب إلى Rooc. لم يتبق شيء للتحميل. ومن يحتاج إلى مرحلة تضخيم تعمل "لنفسها"؟ بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب قيم مقاومة الإدخال التي تبلغ 1 كيلو أوم فقط (على التوالي ، تحديد مقاومة المدخلات لمرحلة مكبر الصوت العكسي) تيارات عالية بشكل مفرط للتدفق خلالها ، وتحميل مصدر الإشارة بشكل كبير. لذلك ، في الدوائر الحقيقية ، يتم اختيار المقاومة Rin بما لا يقل عن 10 kOhm ، ولكن من المرغوب فيه أيضًا ألا تزيد عن 100 kOhm ، بحيث لا يتم تعيين Rooc على مستوى مرتفع للغاية عند كسب معين. على الرغم من أن هذه القيم ليست مطلقة ، ولكنها تقديرات فقط ، كما يقولون ، "في التقريب الأول" - كل هذا يتوقف على الدائرة المحددة. على أي حال ، من غير المرغوب فيه أن يتجاوز التيار المتدفق عبر Rooc 5 ... 10٪ من الحد الأقصى لتيار الإخراج لهذا المرجع المعين.

يمكن أيضًا تطبيق الإشارات المجمعة على المدخلات غير المقلوبة. اتضح الأفعى غير المقلوبة. من حيث المبدأ ، ستعمل هذه الدائرة بنفس الطريقة تمامًا مثل الأفعى العكسي ، والذي سيكون ناتجه إشارة تتناسب طرديًا مع الفولتية المدخلة وتتناسب عكسياً مع قيم مقاومات الإدخال. ومع ذلك ، في الممارسة العملية يتم استخدامه بشكل أقل تواترا ، لأنه. يحتوي على "أشعل النار" التي ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار.

نظرًا لأن القاعدة 2 صالحة فقط للمدخل المقلوب ، الذي يحتوي على "احتمال صفر افتراضي" ، فإن المدخلات غير المقلوبة سيكون لها إمكانات مساوية للمجموع الجبري لجهود الإدخال. لذلك ، فإن جهد الدخل المتاح عند أحد المدخلات سيؤثر على الجهد المزود للمدخلات الأخرى. لا توجد "إمكانات افتراضية" عند الإدخال غير العكسي! نتيجة لذلك ، يجب تطبيق حيل دوائر إضافية.

حتى الآن ، نظرنا في الدوائر القائمة على نظام التشغيل مع OOS. ماذا يحدث إذا تمت إزالة التعليقات تمامًا؟ في هذه الحالة ، نحصل على المقارنة(الشكل 14) ، أي جهاز يقارن القيمة المطلقة لإمكانيات اثنين عند مدخلاته (من الكلمة الإنجليزية يقارن- يقارن). عند خرجه ، سيكون هناك جهد يقترب من أحد الفولتية الإمداد ، اعتمادًا على أي من الإشارات أكبر من الأخرى. عادة ، يتم تطبيق إشارة الدخل على أحد المدخلات ، وعلى الآخر - جهد ثابت تتم مقارنته به (ما يسمى ب "الجهد المرجعي"). يمكن أن يكون أي شيء ، بما في ذلك احتمال الصفر (الشكل 14 ، ب).

أرز. 14 مخطط التبديل على المرجع أمبير كمقارن

ومع ذلك ، ليس كل شيء على ما يرام "في مملكة الدنمارك" ... وماذا يحدث إذا كان الجهد بين المدخلات صفرًا؟ من الناحية النظرية ، يجب أن يكون الناتج صفرًا أيضًا ، ولكن في الواقع - أبداً. إذا كانت الإمكانات في أحد المدخلات تفوق بشكل طفيف إمكانات الآخر ، فسيكون هذا بالفعل كافياً لحدوث زيادات فوضوي في الجهد عند الإخراج بسبب الاضطرابات العشوائية التي تحدث عند مدخلات المقارنة.

في الواقع ، أي إشارة "صاخبة" ، لأن لا يمكن أن يكون المثالي بالتعريف. وفي المنطقة القريبة من نقطة المساواة في إمكانات المدخلات ، ستظهر سلسلة من إشارات الإخراج عند خرج المقارنة بدلاً من تبديل واحد واضح. لمكافحة هذه الظاهرة ، غالبًا ما يتم تقديم دائرة المقارنة التخلفيةعن طريق إنشاء الموافقة المسبقة عن علم إيجابية ضعيفة من الإخراج إلى المدخلات غير المقلوبة (الشكل 15).

أرز. 15 مبدأ تشغيل التباطؤ في المقارنة بسبب نقاط البيع

دعونا نحلل عمل هذا المخطط. جهد الإمداد هو ± 10 فولت (لحساب زوجي). المقاومة Rin هي 1 kOhm ، و Rpos 10 kOhm. يتم اختيار جهد نقطة الوسط كجهد مرجعي مطبق على الإدخال المقلوب. يُظهر المنحنى الأحمر إشارة الإدخال القادمة إلى طرف Rin الأيسر (المدخلات مخططالمقارنة) ، الأزرق - الإمكانية عند الإدخال غير المقلوب لـ op-amp والأخضر - إشارة الخرج.

في حين أن إشارة الإدخال لها قطبية سالبة ، فإن الناتج هو جهد سالب ، والذي ، من خلال Rpos ، يضاف إلى جهد الدخل في تناسب عكسي لقيم المقاومات المقابلة. نتيجة لذلك ، فإن احتمال المدخلات غير المقلوبة في النطاق الكامل للقيم السالبة هي 1 فولت (بالقيمة المطلقة) أعلى من مستوى إشارة الإدخال. بمجرد أن تكون إمكانات المدخلات غير المقلوبة مساوية لإمكانات المقلوب (بالنسبة لإشارة الإدخال ، سيكون هذا + 1 فولت) ، سيبدأ الجهد عند خرج المرجع أمبير بالتبديل من السالب إلى قطبية إيجابية. سيبدأ إجمالي الإمكانات عند الإدخال غير المقلوب مثل الانهيار الجليديتصبح أكثر إيجابية ، وتدعم عملية مثل هذا التبديل. ونتيجة لذلك ، فإن المقارنة ببساطة "لن تلاحظ" تقلبات ضوضاء غير مهمة لإشارات الإدخال والإشارات المرجعية ، لأنها ستكون بأحجام كثيرة أصغر في السعة من "الخطوة" الموصوفة للإمكانات عند الإدخال غير المقلوب عند التبديل .

عندما تنخفض إشارة الإدخال ، سيحدث التبديل العكسي لإشارة خرج المقارنة عند جهد دخل يساوي 1 فولت. من 2 V ، يسمى التخلفية. كلما زادت مقاومة Rpos فيما يتعلق بـ Rin (كلما قل عمق نقطة البيع) ، قل تباطؤ التبديل. لذلك ، مع Rpos = 100 kOhm ، سيكون 0.2 فولت فقط ، ومع Rpos = 1 MΩ ، سيكون 0.02 فولت (20 مللي فولت). يتم تحديد التباطؤ (عمق الموافقة المسبقة عن علم) بناءً على ظروف التشغيل الفعلية للمقارن في دائرة معينة. في أي 10 mV سيكون كثيرًا ، وفي أي - و 2 V سيكون صغيرًا.

لسوء الحظ ، لا يمكن استخدام كل جهاز أمبير وليس في جميع الحالات كمقارن. تتوفر ICs للمقارنة المتخصصة للمطابقة بين التناظرية و الإشارات الرقمية. بعضها متخصص في التوصيل بالدوائر الدقيقة الرقمية TTL (597CA2) ، والبعض الآخر - بالدوائر الدقيقة ESL الرقمية (597CA1) ، ولكن معظمها يسمى. "مقارنات للاستخدام العام" (LM393 / LM339 / K554CA3 / K597CA3). يكمن الاختلاف الرئيسي بينهما عن أمبير المرجع في الجهاز الخاص لمرحلة الإخراج ، والذي يتم تصنيعه على ترانزستور جامع مفتوح (الشكل 16).

أرز. 16 مرحلة إخراج المقارنة للتطبيقات العامة
واتصاله بمقاوم الحمل

هذا يتطلب الاستخدام الإلزامي للخارجية المقاوم تحميل(R1) ، والتي بدونها تكون إشارة الخرج ببساطة غير قادرة جسديًا على تكوين مستوى إخراج مرتفع (إيجابي). قد يختلف الجهد + U2 الذي يتصل به مقاوم الحمل عن جهد الإمداد + U1 لشريحة المقارنة نفسها. هذا يسمح بوسائل بسيطة لتوفير مستوى الإخراج المطلوب - سواء كان ذلك TTL أو CMOS.

ملحوظة في معظم المقارنات ، مثال على ذلك يمكن أن يكون LM393 مزدوجًا (LM193 / LM293) أو هو نفسه تمامًا في الدوائر ، ولكن رباعي LM339 (LM139 / LM239) ، يتم توصيل باعث ترانزستور مرحلة الإخراج بمحطة الطاقة السالبة ، والتي إلى حد ما يحد من نطاقها. في هذا الصدد ، أود أن ألفت الانتباه إلى المقارنة LM31 (LM111 / LM211) ، والتي تمثل نظيرتها المحلية 521 / 554CA3 ، حيث يتم إخراج كل من المجمع وباعث الترانزستور الناتج بشكل منفصل ، والذي يمكن أن يكون متصلة بجهد كهربائي آخر غير جهد إمداد جهاز المقارنة نفسه. عيبه الوحيد والنسبي هو أنه واحد فقط في حزمة ذات 8 سنون (أحيانًا 14 سنًا).

حتى الآن ، نظرنا في الدوائر التي تم فيها تغذية إشارة الإدخال إلى المدخلات (المدخلات) من خلال Rin ، أي كانوا جميعا المحولاتمدخل الجهد فييوم عطلة الجهد االكهربىنفس. في هذه الحالة ، يتدفق تيار الإدخال عبر Rin. ماذا يحدث إذا تم أخذ مقاومته مساوية للصفر؟ ستعمل الدائرة بنفس الطريقة تمامًا مثل مضخم الصوت العكسي الذي تمت مناقشته أعلاه ، فقط معاوقة خرج مصدر الإشارة (Rout) ستكون بمثابة Rin ، ونحصل على محولمدخل حاضِر الخامسيوم عطلة الجهد االكهربى(الشكل 17).

أرز. 17 مخطط محول التيار إلى الجهد في المرجع أمبير

نظرًا لأن الإمكانات عند المدخلات المقلوبة هي نفسها الموجودة في غير المقلوبة (في هذه الحالة تكون "صفرًا افتراضيًا") ، فإن تيار الإدخال بالكامل ( أنافي) عبر Rooc بين خرج مصدر الإشارة (G) وإخراج المرجع أمبير. تقترب مقاومة الإدخال لمثل هذه الدائرة من الصفر ، مما يجعل من الممكن بناء مقاييس ميكرو / مليمتر على أساسها ، والتي لا تؤثر عمليًا على التيار المتدفق عبر الدائرة المقاسة. ربما يكون القيد الوحيد هو نطاق جهد الإدخال المسموح به لجهاز op-amp ، والذي لا ينبغي تجاوزه. يمكن استخدامه أيضًا لبناء ، على سبيل المثال ، محول التيار إلى الجهد الكهربائي الخطي والعديد من الدوائر الأخرى.

لقد نظرنا في المبادئ الأساسية لتشغيل نظام التشغيل في مخططات مختلفة لإدراجه. يبقى سؤال مهم: تَغذِيَة.

كما هو مذكور أعلاه ، يحتوي op amp عادةً على 5 دبابيس فقط: مدخلين ، ومخرج ، واثنين من دبابيس الطاقة ، موجب وسالب. في الحالة العامة ، يتم استخدام الطاقة ثنائية القطب ، أي أن مزود الطاقة له ثلاثة مخرجات ذات إمكانات: + U ؛ 0 ؛ -U.

مرة أخرى ، ضع في اعتبارك جميع الأرقام المذكورة أعلاه بعناية وانظر إلى إخراج منفصل لنقطة المنتصف في المرجع أمبير لا ! ببساطة ليست هناك حاجة لعمل الدوائر الداخلية الخاصة بهم. في بعض الدوائر ، تم توصيل مدخلات غير مقلوبة بنقطة المنتصف ، ولكن هذه ليست القاعدة.

لذلك، غامر غالبية تم تصميم مكبرات الصوت الحديثة للطاقة يونيبولار توتر! يطرح سؤال منطقي: "لماذا إذن نحتاج إلى قوة ثنائية القطب" ، إذا صورناها بعناد وبثبات يحسد عليه في الرسومات؟

اتضح أنه مجرد مريح جدالأغراض عملية للأسباب التالية:

أ) لضمان التأرجح الكافي للتيار والجهد الناتج خلال الحمل (الشكل 18).

أرز. 18 تدفق التيار الناتج من خلال الحمل عند خيارات مختلفةمصدر طاقة نظام التشغيل

في الوقت الحالي ، لن نفكر في دوائر الإدخال (و OOS) للدوائر الموضحة في الشكل ("الصندوق الأسود"). لنفترض أنه يتم تطبيق بعض الإشارات الجيبية المدخلة على المدخلات (الجيب الأسود على الرسوم البيانية) والإخراج هو نفس الإشارة الجيبية ، مضخمة فيما يتعلق بالمدخلات الجيبية الملونة على الرسوم البيانية).

عند توصيل حمولة Rload. بين إخراج المرجع أمبير ونقطة المنتصف لتوصيل إمدادات الطاقة (GB1 و GB2) - الشكل. 18 ، A ، يتدفق التيار عبر الحمل بشكل متماثل حول نقطة المنتصف (على التوالي ، الموجات النصفية الحمراء والزرقاء) ، وسعته القصوى وسعة الجهد عند Rload. أيضًا إلى أقصى حد ممكن - يمكن أن تصل إلى الفولتية تقريبًا. يتم إغلاق التيار من مصدر الطاقة للقطبية المقابلة من خلال نظام التشغيل ، Rload. ومصدر للطاقة (خطوط حمراء وزرقاء تظهر تدفق التيار في الاتجاه المقابل).

نظرًا لأن المقاومة الداخلية لمصادر الطاقة op-amp منخفضة جدًا ، فإن التيار من خلال الحمل يقتصر فقط على مقاومته وتيار الإخراج الأقصى لـ op-amp ، والذي يكون عادةً 25 مللي أمبير.

عندما يتم تشغيل المرجع أمبير بواسطة جهد أحادي القطب مثل الحافلة المشتركةعادةً ما يتم تحديد القطب السالب (السالب) لمصدر الطاقة ، والذي يتصل به الناتج الثاني للحمل (الشكل 18 ، ب). الآن يمكن للتيار عبر الحمل أن يتدفق في اتجاه واحد فقط (كما هو موضح بالخط الأحمر) ، الاتجاه الثاني ببساطة ليس له مكان يأتي منه. بمعنى آخر ، يصبح التيار عبر الحمل غير متماثل (نابض).

من المستحيل القول بشكل لا لبس فيه أن هذا الخيار سيء. إذا كان الحمل ، على سبيل المثال ، رأس ديناميكي ، فهو سيء بشكل لا لبس فيه. ومع ذلك ، هناك العديد من التطبيقات التي يكون فيها توصيل الحمل بين إخراج المرجع أمبير وأحد قضبان الطاقة (عادةً قطبية سالبة) غير مقبول فقط ، ولكنه أيضًا الوحيد الممكن.

ومع ذلك ، إذا كان من الضروري ضمان تناسق تدفق التيار عبر الحمل بإمداد أحادي القطب ، فمن الضروري فصله جلفانيًا عن خرج المرجع أمبير باستخدام مكثف جلفاني C1 (الشكل 18 ، ب) ).

ب) ضمان التيار المطلوب لعكس المدخلات وكذلك الارتباطاتإشارات الإدخال للبعض على نحو إستبدادي المحددمستوى قبلتللإشارة (صفر) - تحديد طريقة تشغيل نظام التشغيل للتيار المباشر (الشكل 19).

أرز. 19 توصيل مصدر إشارة الدخل بخيارات مختلفة لتزويد المرجع أمبير

الآن ضع في اعتبارك خيارات توصيل مصادر إشارة الإدخال ، مع استبعاد اتصال الحمل.

تم النظر في توصيل المدخلات المقلوبة وغير المقلوبة بنقطة المنتصف لتوصيل مصدر الطاقة (الشكل 19 ، أ) عند تحليل المخططات المقدمة سابقًا. إذا كان الإدخال غير المقلوب لا يرسم أي تيار ويقبل ببساطة احتمال منتصف النقطة ، فعندئذٍ من خلال مصدر الإشارة (G) و Rin المتصلين في سلسلة ، يتدفق التيار ، ويغلق من خلال مصدر الطاقة المقابل! ونظرًا لأن مقاوماتها الداخلية لا تذكر مقارنة بتيار الإدخال (العديد من أوامر الحجم أقل من Rin) ، فإنها لا تؤثر عمليًا على جهد الإمداد.

وبالتالي ، من خلال الإمداد أحادي القطب لجهاز op-amp ، يمكنك بسهولة تكوين الإمكانات التي يتم توفيرها لمدخلاتها غير المقلوبة باستخدام المقسم R1R2 (الشكل 19 ، ب ، ج). قيم المقاوم النموذجية لهذا الحاجز هي 10 ... 100 kOhm ، ومن المرغوب بشدة تحويل الجزء السفلي (متصل بحافلة سالبة مشتركة) بمكثف 10 ... 22 microfarad لتقليل التأثير بشكل كبير من تموجات جهد العرض على إمكانات مثل هذا صناعي نقطة المنتصف.

ولكن من غير المرغوب فيه للغاية توصيل مصدر الإشارة (G) بنقطة المنتصف الاصطناعية هذه بسبب نفس تيار الإدخال. دعونا تخمين. حتى مع تصنيفات الفاصل R1R2 = 10 kOhm و Rin = 10… 100 kOhm ، تيار الإدخال أنافيسيكون في أحسن الأحوال 1/10 ، وفي أسوأ الأحوال - ما يصل إلى 100٪ من التيار يمر عبر الحاجز. وبالتالي ، فإن الإمكانات عند المدخلات غير المقلوبة سوف "تطفو" بنفس المقدار في تركيبة (في الطور) مع إشارة الدخل.

للقضاء على التأثير المتبادل للمدخلات على بعضها البعض عند تضخيم إشارات التيار المستمر بمثل هذا الاتصال ، من الضروري بالنسبة لمصدر الإشارة تنظيم إمكانات منفصلة لنقطة المنتصف الاصطناعية ، التي تشكلها المقاومات R3R4 (الشكل 19 ، ب) ، أو ، إذا تم تضخيم إشارة التيار المتردد ، فقم بعزل مصدر الإشارة جلفانيًا عن المدخلات المقلوبة بواسطة مكثف C2 (الشكل 19 ، ب).

وتجدر الإشارة إلى أنه في المخططات أعلاه (الشكل 18 ، 19) افترضنا افتراضيًا أن إشارة الخرج يجب أن تكون متناظرة إما حول نقطة الوسط لإمدادات الطاقة أو نقطة الوسط الاصطناعية. في الواقع ، هذا ليس ضروريًا دائمًا. في كثير من الأحيان ، تريد أن يكون لإشارة الخرج قطبية موجبة أو سالبة في الغالب. لذلك ، ليس من الضروري على الإطلاق أن تكون الأقطاب الموجبة والسالبة لمصدر الطاقة متساوية في القيمة المطلقة. يمكن أن يكون أحدهما أصغر بكثير من حيث القيمة المطلقة من الآخر - فقط بطريقة تضمن الأداء الطبيعي لنظام التشغيل.

يطرح سؤال منطقي: "أيهما بالضبط؟" للإجابة عليه ، دعنا نفكر بإيجاز في نطاقات الجهد المسموح بها لإشارات الإدخال والإخراج لجهاز op-amp.

بالنسبة لأي op amp ، لا يمكن أن تكون إمكانات الإخراج أعلى من إمكانات سكة الطاقة الموجبة وأقل من إمكانات سكة الطاقة السلبية. بمعنى آخر ، لا يمكن أن يتجاوز جهد الخرج حدود جهد الإمداد. على سبيل المثال ، بالنسبة لـ OPA277 op amp ، يكون جهد الخرج عند مقاومة الحمل 10 kΩ أقل من جهد سكة الطاقة الموجبة بمقدار 2 فولت وسكة الطاقة السالبة بمقدار 0.5 فولت. عرض هذه "المناطق الميتة" من يعتمد جهد الخرج ، الذي لا يمكن أن يصل إليه خرج المرجع ، على عوامل السلسلة مثل دوائر مرحلة الإخراج ، ومقاومة الحمل ، وما إلى ذلك). توجد أجهزة أمبير ذات مناطق ميتة قليلة ، على سبيل المثال ، 50 مللي فولت إلى جهد سكة الإمداد عند حمل 10 كيلو أوم (لـ OPA340) ، وتسمى هذه الميزة في المرجع "من السكك الحديدية إلى السكك الحديدية" (R2R).

من ناحية أخرى ، بالنسبة للأغراض العامة ، يجب ألا تتجاوز إشارات الإدخال جهد الإمداد ، وبالنسبة للبعض ، يجب أن تكون أقل من 1.5 ... 2 فولت. ومع ذلك ، هناك أمبير مع دوائر محددة لمرحلة الإدخال (على سبيل المثال ، نفس LM358 / LM324) ، والتي يمكن أن تعمل ليس فقط من مستوى الطاقة السالب ، ولكن حتى "السالب" بمقدار 0.3 فولت ، مما يسهل بشكل كبير استخدامها مع مصدر الطاقة أحادي القطب مع ناقل سالب مشترك.

دعونا نلقي نظرة أخيرًا على هذه "حشرات العنكبوت" ونشعر بها. يمكنك حتى شم ولعق. اسمح. ضع في اعتبارك الخيارات الأكثر شيوعًا المتاحة لهواة الراديو المبتدئين. خاصة إذا كان عليك لحام المرجع من المعدات القديمة.

بالنسبة لمكبرات التصاميم القديمة ، والتي تتطلب بالضرورة دوائر خارجية لتصحيح التردد ، من أجل منع الإثارة الذاتية ، كان من المعتاد الحصول على استنتاجات إضافية. وبسبب هذا ، فإن بعض مكبرات الصوت لم "تتلاءم" مع حزمة ذات 8 سنون (الشكل 20 ، أ) وتم تصنيعها في زجاج معدني دائري 12 سنًا ، على سبيل المثال ، K140UD1 ، K140UD2 ، K140UD5 (الشكل 20) ، ب) أو في حزم DIP ذات 14 سنًا ، على سبيل المثال ، K140UD20 ، K157UD2 (الشكل 20 ، ب). الاختصار DIP هو اختصار للتعبير الإنجليزي "حزمة ثنائية الخط" ويترجم إلى "حزمة على الوجهين".

تم استخدام العلبة الزجاجية المعدنية المستديرة (الشكل 20 ، أ ، ب) باعتبارها الحاوية الرئيسية لمكبرات الصوت المستوردة حتى منتصف السبعينيات تقريبًا ، ولأجهزة التشغيل المحلية - حتى منتصف الثمانينيات وتستخدم الآن في ما يسمى ب. التطبيقات "العسكرية" ("القبول الخامس").

في بعض الأحيان ، تم وضع مكبرات الصوت المحلية في حالات "غريبة" حاليًا: زجاج معدني مستطيل مكون من 15 سنًا للهجين K284UD1 (الشكل 20 ، D) ، حيث يكون المفتاح هو دبوس إضافي 15 من العلبة ، وغيرها . صحيح ، أنا شخصياً لم ألتقي بحزم ذات 14 سنًا مستوية (الشكل 20 ، E) لوضع جهاز op-amp فيها. تم استخدامها للدوائر الرقمية.

أرز. 20 حالة من مكبرات الصوت التشغيلية المحلية

تحتوي مكبرات الصوت الحديثة ، في معظمها ، على دوائر تصحيح مباشرة على الشريحة ، مما جعل من الممكن الحصول على الحد الأدنى من عدد المسامير (على سبيل المثال ، 5-pin SOT23-5 لمضخم op واحد - الشكل. 23). أتاح ذلك إمكانية وضع اثنين إلى أربعة مكبرات صوت مستقلة تمامًا (باستثناء مخرجات الطاقة الشائعة) مصنوعة على شريحة واحدة في حالة واحدة.

أرز. 21 صندوقًا بلاستيكيًا من صفين من مكبرات الصوت الحديثة لتركيب الإخراج (DIP)

في بعض الأحيان يمكنك أن تجد op-amps موضوعة في صف واحد 8-pin (الشكل 22) أو 9-pin (SIP) - K1005UD1. الاختصار SIP هو اختصار للتعبير الإنجليزي "Single In line Package" ويترجم على أنه "مبيت مع pinout أحادي الاتجاه."

أرز. 22 حالة بلاستيكية أحادية الصف من المكبرات المزدوجة للتركيب عبر الفتحة (SIP-8)

لقد تم تصميمها لتقليل المساحة المشغولة على السبورة ، ولكن ، للأسف ، كانت "متأخرة": بحلول هذا الوقت ، أصبحت حزم التثبيت السطحي (SMD - Surface Mounting Device) منتشرة على نطاق واسع عن طريق اللحام مباشرة بمسارات اللوحة (الشكل 23) ). ومع ذلك ، بالنسبة للمبتدئين ، فإن استخدامها يمثل صعوبات كبيرة.

أرز. 23 حالة من أمبيرات المرجع الحديثة المستوردة لتركيب السطح (SMD)

في كثير من الأحيان ، يمكن "تعبئة" نفس الدائرة المصغرة من قبل الشركة المصنعة في عبوات مختلفة (الشكل 24).

أرز. 24 خيارًا لوضع نفس الشريحة في عبوات مختلفة

استنتاجات جميع الدوائر الدقيقة لها ترقيم تسلسلي ، يحسب من ما يسمى. "مفتاح" ، يشير إلى موقع الإخراج عند الرقم 1. (الشكل 25). في أي إذا تم وضع الجسم مع أطراف يدفع، يتم ترقيمها بترتيب تصاعدي ضد في اتجاه عقارب الساعة!

أرز. 25 دبوس التخصيص من مكبرات الصوت التشغيلية
في حالات مختلفة (pinout) ، منظر علوي ؛
يظهر اتجاه الترقيم بالسهام

في العلب الزجاجية المعدنية المستديرة ، يكون للمفتاح شكل نتوء جانبي (الشكل 25 ، أ ، ب). هنا ، من موقع هذا المفتاح ، "مكابس" ضخمة ممكنة! في الحالات المحلية ذات 8 أسنان (302.8) ، يوجد المفتاح مقابل الدبوس الأول (الشكل 25 ، أ) ، وفي TO-5 المستوردة - مقابل الدبوس الثامن (الشكل 25 ، ب). في الحالات ذات 12 سنًا ، محليًا (302.12) ومستوردًا ، يتم تحديد موقع المفتاح بينالاستنتاجات الأولى والثانية عشر.

عادةً ، يتم توصيل المدخلات المقلوبة ، في كل من عبوات معدنية زجاجية دائرية وحزم DIP ، بالدبوس الثاني ، والمدخل غير المقلوب إلى الدبوس الثالث ، والإخراج إلى الدبوس السادس ، والطاقة ناقصًا إلى الدبوس الرابع ، و قوة زائد إلى دبوس 4. السابع. ومع ذلك ، هناك استثناءات (آخر ممكن "أشعل النار"!) في pinout OU K140UD8 ، K574UD1. في نفوسهم ، يتم تبديل ترقيم الاستنتاجات بواحد عكس اتجاه عقارب الساعة مقارنةً بالمقبولة عمومًا لمعظم الأنواع الأخرى ، أي يتم توصيلها بالمطاريف ، كما هو الحال في الحالات المستوردة (الشكل 25 ، ب) ، ويتوافق الترقيم مع الأرقام المحلية (الشكل 25 ، أ).

في السنوات الاخيرةبدأ وضع معظم "الأغراض المنزلية" لنظام التشغيل في علب بلاستيكية (الشكل 21 ، 25 ، C-D). في هذه الحالات ، يكون المفتاح إما تجويف (نقطة) مقابل الدبوس الأول ، أو فتحة في نهاية العلبة بين الدبابيس الأولى والثامنة (DIP-8) أو 14 (DIP-14) ، أو شطب بطول النصف الأول من المسامير (الشكل 21 ، الوسط). يذهب رقم التعريف الشخصي في هذه الحالات أيضًا ضد في اتجاه عقارب الساعةعندما ينظر إليها من أعلى (مع استنتاجات بعيدة عنك).

كما هو مذكور أعلاه ، تحتوي أمبير المرجع المصحح داخليًا على إجمالي خمسة مخرجات ، منها ثلاثة فقط (مدخلين ومخرجات) تنتمي إلى كل جهاز أمبير فردي. هذا جعل من الممكن وضع اثنين مستقلين تمامًا (باستثناء القوة الموجبة والسالبة ، والتي تتطلب دبابيس إضافية) على مضخمات تشغيل على شريحة واحدة في حزمة واحدة من 8 سنون (الشكل 25 ، D) ، وحتى أربعة في 14 حزمة دبوس (الشكل 25 ، د). نتيجة لذلك ، في الوقت الحالي ، يتم إنتاج معظم المكبرات الصوتية المزدوجة على الأقل ، على سبيل المثال ، TL062 ، TL072 ، TL082 ، رخيصة وبسيطة LM358 ، إلخ. نفس الشيء تمامًا في الهيكل الداخلي ، ولكن رباعي - على التوالي ، TL064 ، TL074 ، TL084 و LM324.

فيما يتعلق بالتناظرية المحلية لـ LM324 (K1401UD2) ، هناك "أشعل النار" آخر: إذا تم توصيل زائد مصدر الطاقة في LM324 بالدبوس الرابع ، والطرح 11 ، ثم في K1401UD2 يكون والعكس صحيح: يتم إحضار زائد القوة إلى الدبوس الحادي عشر ، وسالب - في الرابع. ومع ذلك ، فإن هذا الاختلاف لا يسبب أي صعوبات في الأسلاك. نظرًا لأن pinout الخاص بدبابيس op-amp متماثل تمامًا (الشكل 25 ، E) ، فأنت تحتاج فقط إلى قلب العلبة 180 درجة بحيث يحل الدبوس الأول محل الرقم الثامن. أجل هذا كل شئ.

بضع كلمات حول تسمية OUs المستوردة (وليس فقط OUs). بالنسبة لعدد من التطورات لأول 300 تسمية رقمية ، كان من المعتاد تعيين مجموعة الجودة بالرقم الأول من الكود الرقمي. على سبيل المثال ، LM158 / LM258 / LM358 op amps ، ومقارنات LM193 / LM293 / LM393 ، ومثبتات TL117 / TL217 / TL317 قابلة للتعديل بثلاثة سنون ، وما إلى ذلك متطابقة تمامًا في الهيكل الداخلي ، ولكنها تختلف في نطاق تشغيل درجة الحرارة. بالنسبة إلى LM158 (TL117) ، يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من 55 إلى +125 ... 150 درجة مئوية (ما يسمى "نطاق القتال" أو النطاق العسكري) ، لـ LM258 (TL217) - من 40 إلى +85 درجة (" النطاق الصناعي) ولـ LM358 (TL317) - من 0 إلى +70 درجة (النطاق "المنزلي"). في الوقت نفسه ، قد يكون سعرها غير مناسب تمامًا لمثل هذا التدرج ، أو يختلف قليلاً جدًا ( طرق تسعير غامضة!). لذا يمكنك شرائها بأي علامة متاحة "للجيب" للمبتدئين ، دون مطاردة "الترويكا" الأولى بشكل خاص.

بعد استنفاد أول ثلاثمائة علامة رقمية ، بدأت مجموعات الموثوقية في تمييزها بأحرف ، والتي تم فك تشفير معناها في أوراق البيانات (تُترجم ورقة البيانات حرفيًا على أنها "جدول بيانات") لهذه المكونات.

خاتمة

لذلك درسنا "الأبجدية" لتشغيل جهاز op-amp ، والتقاط القليل والمقارنات. بعد ذلك ، عليك أن تتعلم كيفية إضافة كلمات وجمل و "تركيبات" كاملة ذات معنى (مخططات قابلة للتطبيق) من هذه "الحروف".

لسوء الحظ ، "من المستحيل استيعاب ضخامة". إذا ساعدت المواد المقدمة في هذه المقالة في فهم كيفية عمل هذه "الصناديق السوداء" ، ثم تعميقها أكثر في تحليل "حشوها" وتأثير المدخلات والمخرجات و استجابة عابرة، هي مهمة للدراسة الأكثر تقدمًا. تم وصف المعلومات حول هذا بالتفصيل وبشكل شامل في مجموعة متنوعة من الأدبيات الموجودة. كما اعتاد الجد ويليام أوف أوكهام أن يقول: "لا ينبغي أن تتضاعف الكيانات بما يتجاوز ما هو ضروري". ليست هناك حاجة لتكرار ما تم وصفه جيدًا بالفعل. كل ما عليك فعله هو ألا تكون كسولًا وأن تقرأه.

11. http://www.texnic.ru/tools/lekcii/electronika/l6/lek_6.html

لذلك اسمحوا لي أن آخذ إجازتي ، مع الاحترام ، إلخ ، المؤلف أليكسي سوكوليوك (مخرج)

تعليق(نظام التشغيل) تسمى ظاهرة نقل جزء من طاقة التذبذبات المتضخمة من دائرة خرج مكبر الصوت إلى دائرة الإدخال الخاصة به.

قد تكون الأسباب التي تساهم في نقل الطاقة من الخرج إلى مدخلات مكبر الصوت:

أ) الخصائص الفيزيائية و ميزات التصميم الترانزستورات المطبقة (وجود السعات ومحاثة النواتج والسعة ص-صالانتقالات ، وما إلى ذلك). يتم استدعاء نظام التشغيل الناتج ردود الفعل الداخلية;

ج) دوائر خاصة يقدمها المصمم لنقل الاهتزازات من خرج مكبر الصوت إلى مدخلاته لإعطاء الجهاز الخصائص المطلوبة. هذا النوع من ردود الفعل يسمى ردود الفعل الخارجية.

من بين أنواع أنظمة التشغيل المدرجة ، فإن النوعين الأولين غير مرغوب فيهما ، لذلك يضطر المصمم إلى اتخاذ تدابير إضافية للتخلص منها.

تسمى الدائرة التي يتم من خلالها نقل الطاقة من خرج مكبر الصوت إلى مدخلاتها ردود الفعل حلقة.

عادةً ما تكون دائرة نظام التشغيل عبارة عن بعض السالب الخطي رباعي الأقطابمع معامل النقل g ، يتم توصيل مدخلاته بإخراج مكبر الصوت ، والإخراج - بمدخل مكبر الصوت (الشكل 2.9). في الحالة العامة ، يمكن أن يكون نظام التشغيل الرباعي خطيًا أو غير خطي ، مع معامل إرسال يعتمد على التردد أو غير مستقل عن التردد.

الشكل 2.9 - مكبر للصوت مع دائرة التغذية الراجعة

يمكن أن تكون حلقة التغذية الراجعة عامتغطي كل أو عدة مراحل من مكبر الصوت (الشكل 2.10 ، أ, ب)، أو محليتغطي السلاسل الفردية (الشكل 2.10 ، ب، دائرة نظام التشغيل مع معامل التحويل ز 1).

أ

ب

الشكل 2.10 - أنواع التغذية الراجعة

عندما تضاف تذبذبات مصدر الإشارة إلى التذبذبات القادمة من خرج مكبر الصوت من خلال دائرة التغذية المرتدة ، يتشكل التذبذب الناتج عند إدخال مكبر الصوت. التقلب الناتج هو مجموعاهتزازين ، إذا تمت إضافة كل من هذه الاهتزازات في مرحلة، أو اختلافاتاهتزازين إذا تضافوا خارج المرحلة. في الحالة الأولى ، هناك ردود الفعل الإيجابية (POS) ، في الثانية - ردود فعل سلبية (OOS).

المصادفة العملية أو معارضة الأطوار ممكنة فقط في نطاق محدود من الترددات المضخمة ، لأن تحولات الطور المتأصلة في المضخمات تتغير مع التردد. يمكن أن يتسبب هذا في ردود فعل سلبية لبعض الترددات لتصبح إيجابية للآخرين. لذلك ، من المعتاد أن تنسب التعليقات إلى سلبية أو إيجابية من خلال حقيقة ذلك ما هي العلامة الموجودة في الجزء الرئيسي من نطاق التردد المضخم(أي ضمن عرض النطاق الترددي لمكبر الصوت).

يمكن دائمًا أن تُعزى التعليقات الخارجية التي تم إنشاؤها بمساعدة دائرة ردود فعل خاصة إلى شكل أو آخر ، مع معرفة كيفية توصيل هذه الدائرة بمكبر الصوت.

هناك أربعة أنواع رئيسية من ردود الفعل في مكبر الصوت (الجزء الأول من الاسم يحدد طريقة توصيل خرج دائرة التغذية الراجعة بمدخل مكبر الصوت ، والثاني - طريقة توصيل مدخلات التغذية الراجعة الدائرة لإخراج مكبر الصوت):

- ردود فعل الجهد التسلسلي;

- ردود فعل الجهد المتوازي;

- سلسلة ردود الفعل الحالية;

- ردود الفعل الحالية المتوازية.

إذا تم توصيل مصدر إشارة الإدخال في سلسلة بإدخال مكبر الصوت وإخراج دائرة التغذية الراجعة ، فسيتم استدعاء التغذية الراجعة ثابت (الشكل 2.11 ، أ). في هذه الحالة ، إشارة التغذية المرتدة u svتطبق على مدخلات مكبر الصوت في سلسلة مع إشارة الدخل و في.

موازي تحدث التغذية الراجعة عندما تكون دائرة التغذية الراجعة متصلة بالتوازي مع مصدر إشارة الدخل (الشكل 2.11 ، ب). مع التغذية الراجعة المتوازية عند إدخال مكبر الصوت ، تحدث الإضافة الجبرية (مع مراعاة القطبية أو المرحلة الأولية) للتيارات ، وليس الفولتية ، كما في حالة التغذية الراجعة التسلسلية.

وبالتالي ، في سلسلة ردود الفعل السلبية ، يتم استخدام الجهد كإشارة تغذية مرتدة ، والتي يتم طرحها من جهد مصدر الإشارة ، وفي التغذية المرتدة السلبية المتوازية ، يتم استخدام التيار كإشارة تغذية مرتدة ، والتي يتم طرحها من تيار مصدر إشارة خارجي.

أ ب

الشكل 2.11 - متسلسل ( أ) ومتوازي ( ب) نظام التشغيل

وفقًا للطريقة التي يتم بها تشغيل التغذية المرتدة عند إخراج مكبر الصوت ، يتم تمييز التغذية المرتدة للجهد والتيار. من خلال التغذية المرتدة للجهد ، يتم توصيل خرج مكبر الصوت والحمل ودائرة التغذية المرتدة بالتوازي مع بعضها البعض (الشكل 2.12 ، أ). في هذه الحالة ، تكون إشارة التغذية المرتدة متناسبة مع جهد خرج مكبر الصوت. إذا تم توصيل خرج مكبر الصوت ودائرة الحمل والتغذية الراجعة في سلسلة (الشكل 2.12 ، ب) ، ثم هناك ردود فعل حالية ، تكون فيها إشارة التغذية المرتدة متناسبة مع التيار خلال الحمل.

أ ب

الشكل 2.12 - نظام تشغيل الجهد ( أ) والحالية ( ب)

لتحديد أي OOS يحدث ، من حيث التيار أو الجهد ، يجب مراعاة ما يلي. في وضع تحميل ماس كهربائى (متى ص ن= 0) ، وتختفي التغذية الراجعة للجهد ، وتبقى التغذية الراجعة الحالية. في الخمول (أي. ص ن® ¥) ، يتم الحفاظ على التغذية المرتدة للجهد ، وتختفي التغذية المرتدة الحالية.

تأثير ردود الفعل السلبية على المعلمات الرئيسية وخصائص مكبرات الصوت

تأثير NFB على مكاسب مكبر الصوت.

يمكن تمثيل مكبر الصوت الذي تغطيه التغذية الراجعة (الشكل 2.13) كمضخم بحد ذاته (بدون تغذية مرتدة) مع ربح ك يو، عند المدخلات التي الجهد يو، وشبكة تغذية مرتدة بأربعة أطراف مع معامل نقل g.

الشكل 2.13 - مكبر للصوت مع دارة CNF التسلسلية

ضع في اعتبارك الحالة عندما يكون هناك FOS متسلسل على الإدخال. ثم الجهد يو فيالقادمة من خرج مصدر الإشارة إلى إدخال مكبر الصوت يكون عكسًا في الطور لجهد التغذية المرتدة يو سيفيرت. في هذه الحالة ، يمكن للمرء أن يكتب

. (2.24)

نقسم الجانبين الأيمن والأيسر للمعادلة (2.24) على يو خارج:

. (2.25)

في المعادلة (2.25) - كسب الجهد للمضخم بدون تغذية مرتدة. سلوك يمثل كسب الجهد للمضخم المغطى بدائرة CNF ، وهو معامل النقل للدائرة ذات الأربعة أطراف لـ CFO. ثم المساواة (2.25) يمكن إعادة كتابتها كـ

,

. (2.26)

وبالتالي ، من التعبير الذي تم الحصول عليه ، يمكن ملاحظة أنه مع FOS المتسلسل عند الإدخال ، يتم تغطية كسب جهد مكبر الصوت بواسطة التغذية المرتدة K U OOS، أقل من مكاسبها الخاصة ك يو(أي ، كسب الجهد لنفس مكبر الصوت ، ولكن بدون دائرة CFO). علاوة على ذلك ، فإن التعبير صحيح ، بغض النظر عن نوع إخراج OOS المتسلسل بالتيارأو المسلسل بالجهد. المنتج ز ك يومُسَمًّى حلقة تضخيم والقيمة F= 1 + ز ك يو - عمق OOC. للحصول على ردود فعل إيجابية ، يتم تحديد عمق الملاحظات من خلال التعبير: F= 1 - ز كيو.

يوضح عمق الملاحظات عدد المرات التي سيتغير فيها مكبرات الصوت عند تقديم دائرة التغذية الراجعة. إذا كان الشرط g ك يو>> 1 ، ثم يُقال إن مكبر الصوت مغطى بردود فعل عميقة (مائة بالمائة). في هذه الحالة ، يكون كسب مكبر الصوت مستقلاً عن مكاسبه الخاصة ويتم تحديده فقط من خلال كسب التغذية المرتدة g. في الواقع ، بشرط g ك يو >> 1

. (2.27)

في ثابتتعليق عامل التضخيم الحالي لا يتغير، لأنه في هذه الحالة يساوي عامل التضخيم الحالي

, (2.28)

أي لا يختلف عن المكسب الحالي لمضخم الحلقة المفتوحة ك أنا. هذا يفسر كالتالي. مع معلمات مصدر الإشارة وتحميل مكبر الصوت دون تغيير ، تقلل التغذية المرتدة السلبية من جهد الإشارة عند خرج مكبر الصوت Fمرات ونفس عدد المرات التي ينخفض ​​فيها تيار الإخراج. ولكن نظرًا لأن التغذية المرتدة التسلسلية تزيد من مقاومة مدخلات مكبر الصوت أيضًا Fمرات (سيظهر لاحقًا) ، ينخفض ​​تيار الإدخال ولا يتغير عامل التضخيم الحالي.

في موازي ردود الفعل السلبية (لكل من التيار والجهد ، الشكل 2.14) ، لا يتغير كسب الجهد ، أي في هذه الحالة ، يمكنك الكتابة

. (2.29)

الشكل 2.14 - مكبر للصوت بدائرة CAB متوازية

دعونا نشتق علاقة لتحديد عامل التضخيم الحالي في مكبر الصوت في وجود ردود فعل متوازية المدخلات.

المكسب الحالي للمضخم الداخلي ك أنايساوي:

. (2.30)

بشرط ، نحن نحصل

. (2.31)

يمكن إظهار أن التعبير الناتج صحيح ، بغض النظر عن نوع التغذية المرتدة السلبية الناتجة عن التوازي بالتيارأو موازية بالجهد.

تأثير NFB على مقاومة المدخلات والمخرجات لمكبر الصوت.

ردود الفعل لها تأثير كبير على المدخلات والمخرجات من مكبر للصوت.

مقاومة المدخلاتيعتمد مكبر الصوت مع التغذية المرتدة على كيفية توصيل دائرة التغذية الراجعة بإدخال مكبر الصوت ولا يعتمد على كيفية توصيله بالمخرج. مقاومة الإخراجعلى العكس من ذلك ، يعتمد على الطريقة التي يتم بها توصيل دائرة التغذية الراجعة بإخراج مكبر الصوت ولا تعتمد على طريقة توصيلها بمدخل هذا مكبر الصوت.

دعونا نرى كيف يظهر التأثير نفسه أنواع مختلفةتشغيل OOS مقاومة إدخال مكبر للصوت.

لتحديد التأثير ثابتردود الفعل على معاوقة الإدخال لمكبر الصوت ، نستخدم الدائرة الموضحة في الشكل 2.13. يوضح تحليل الدائرة أن التعبير عن التحديد مقاومة المدخلاتمكبر الصوت مع ردود الفعل التسلسلية سيكون له الشكل

(2.32)

أين R في- مقاومة المدخلات لمكبر الصوت بدون OOS ؛

ك يو- كسب جهد مكبر الصوت بدون تغذية مرتدة داخل عرض النطاق الترددي (في المدى المتوسط).

من التعبير الأخير ، يتبع ذلك مع التغذية المرتدة التسلسلية ، تزداد مقاومة دخل مكبر الصوت بمقدار (1 + ز ك يو) مرة واحدة.

ومع ذلك ، عادةً ما تكون مقاومة الإدخال لمكبر الصوت ذات طبيعة معقدة ، لذلك ، من أجل التقييم الكامل لتأثير NOS على مقاومة الإدخال ، يجب كتابة الأخير في شكل معقد

. (2.33)

لتحديد التأثير موازي OOS على معاوقة الإدخال لمكبر الصوت ، نستخدم الدائرة الموضحة في الشكل 2.14. يوضح تحليل الدائرة ذلك يقلل FOS المتوازيمقاومة إدخال مكبر الصوت ، منذ ذلك الحين مع هذا النوع من OOS لمقاومة مدخلات مكبر الصوت R فيكما لو أن المقاومة متصلة بالتوازي R sv.

لتقدير التأثير موازي OOS على معاوقة الإدخال لمكبر الصوت استخدم التعبير:

, (2.34)

أو ، بشكل عام ، التعبير

. (2.35)

وبالتالي ، فإن OOS يسمح لك بالتحكم في قيمة معاوقة الإدخال للمكبر وتوفير كلاهما مرتفعًا بدرجة كافية (مئات kΩ - عشرات MΩ) - مع OOS التسلسلي ، ومنخفض بدرجة كافية (أعشار - آلاف من أوم) - بالتوازي مقاومات الإدخال OOS.

تعتمد مقاومة خرج مكبر الصوت بشكل كبير على كيفية أخذ إشارة التغذية الراجعة. إذا تمت إزالته بالجهد ، فإن مقاومة الخرج تنخفض ، وإذا كانت بالتيار ، فإنها تزداد.

لتقدير تأثير التغذية المرتدة للجهد على معاوقة خرج مكبر الصوت ، يتم استخدام التعبير التالي:

, (2.36)

أين R خارج- مقاومة خرج لمكبر الصوت بدون OOS.

لحساب معاوقة خرج مكبر للصوت في نطاق التردد خارج نطاق المرور ، استخدم التعبير:

. (2.37)

من التعبير الأخير يتبع ذلك إدخال التغذية المرتدة للجهد في مكبر الصوت يقللمقاومة الخرج Fمرة واحدة.

المعنى المادي لعمل التغذية الراجعة للجهد هو كما يلي. تسعى أي OOS جاهدة للحفاظ على قيمة المعلمة المستخدمة لتلقي الملاحظات دون تغيير. لذلك ، فإن التغذية الراجعة للجهد تحت تأثير الاضطرابات الخارجية ، على وجه الخصوص ، عندما يتغير تيار الخرج ، تميل إلى الحفاظ على قيمة جهد الخرج لمكبر الصوت دون تغيير. هذا يعادل تقليل مقاومة الخرج.

تقييم الأثر البيئي بالتياريتم تنفيذ مقاومة خرج مكبر الصوت الإلكتروني على أساس التعبير

أو على التوالي

من (2.39) يتبع ذلك مع التغذية المرتدة الحالية ، مقاومة خرج مكبر الصوت يزيد.

وبالتالي ، يمكن استخدام إدخال التغذية الراجعة لتغيير معاوقة خرج مكبر الصوت بشكل مقصود ويسمح لك بتنفيذ مكبر للصوت بمقاومة إخراج صغيرة جدًا (مئات أوم) أو كبيرة جدًا (مئات kOhm - عشرات MΩ). عند استخدام التغذية الراجعة للجهد ، يقترب مكبر الصوت من مصدر جهد مثالي ، حيث لا تتغير إشارة الخرج إلا قليلاً في مختلف مقاومات الحمل. تعمل التغذية الراجعة الحالية على استقرار تيار الحمل ، مما يجعل مكبر الصوت أقرب إلى مصدر التيار المثالي.

تأثير NFB على التشوهات غير الخطية وخصائص السعة لمكبر الصوت.

في السابق ، وجد أن سلسلة OOS تقلل من كسب الجهد ، وبالتالي تقلل من ميل خاصية السعة (الشكل 2.15). يمكن أن نرى من الشكل أن إدخال التغذية المرتدة التسلسلية في مكبر الصوت يؤدي إلى توسعمداها الديناميكي (منذ ذلك الحين ) و ل ينقصحجم التشوهات غير الخطية.

الشكل 2.15 - تغيير في السعة المميزة لمكبر الصوت في وجود دائرة التغذية الراجعة

إذا كان الجهد يو خارج 2 (الشكل 2.15) - الحد الأقصى للجهد عند خرج مكبر الصوت ، والذي لا يزال من الممكن اعتباره جهازًا خطيًا - يؤخذ بنفس الطريقة لمكبر الصوت بدون OOS ومكبر الصوت مع OOS (هذا مقبول ، نظرًا لأن القيمة يو خارج 2 يعتمد بشكل أساسي على معلمات العنصر النشط المستخدم والجهد الكهربائي لمصدر الطاقة) ، ثم يمكننا الكتابة

,

وفقًا لـ (2.12) ، يمكن تقدير التشوهات غير الخطية في مضخم الحلقة المفتوحة باستخدام الصيغة

,

أين هو الجهد الكلي المكافئ للتوافقيات الأعلى.

يؤدي إدخال سلسلة دارة OOS في مكبر الصوت إلى انخفاض في جهد الخرج لمكبر الصوت ، يساوي ، وبالتالي ، كل توافقي لهذا الجهد ، في Fمرات ، أي يمكنك الكتابة

من (2.41) يتبع ذلك من أجل الحفاظ على جهد الخرج في مكبر للصوت مع CNF عند نفس المستوى كما هو الحال في مكبر الصوت بدون CNF ، من الضروري زيادة جهد الدخل بمقدار Fمرة واحدة. ولكن في نفس الوقت ، فإن سعة التوافقي الأول في جهد الخرج ، بجهد ثابت ، سيزداد أيضًا في Fمرة واحدة. ثم يمكن للمرء أن يكتب

. (2.42)

لذا مقدمة مكبر الصوت ثابت OOS يسمح يوسعمداها الديناميكي و ينقصالتشوه التوافقي (تقليل التشوه غير الخطي) بحوالي 1 + جم ك يومرة واحدة.

تأثير التغذية الراجعة البيئية على خصائص التردد والمرحلة لمكبر الصوت.

في السابق ، عند تحليل تأثير التعليقات على معلمات مكبر الصوت المختلفة ، انطلقنا من حقيقة أن مكسب مكبر الصوت ك يووكسب دارة NFB g حقيقي (أي تم تقييم تأثير NFB عند الترددات داخل نطاق التمرير). ومع ذلك ، كما هو مبين في الفقرة 2.1.3.2 ، يكون الكسب معقدًا خارج نطاق التمرير.

يمكن أن يكون معامل نقل دارة CNF في الحالة العامة أيضًا معقدًا. وهذا يعني أن المضخم الحقيقي يقدم دائمًا تحولات طور إضافية في الإشارة المكبرة ، وتعتمد قيمها على معلمات المكونات ودائرة مكبر الصوت ونطاق الترددات المضخمة. ترجع تحولات الطور هذه إلى وجود عناصر تفاعلية في دوائر مكبر الصوت وخصائص القصور الذاتي للأجهزة النشطة (على سبيل المثال ، الترانزستورات).

مع الأخذ في الاعتبار الأسباب المذكورة أعلاه ، يجب كتابة التعبير (2.26) بالشكل:

, (2.43)

أين (ي ل- زاوية الطور بين الخرج و الفولتية الإدخالالمضخم)؛

(j g - زاوية الطور بين الفولتية عند خرج ومدخل دائرة التغذية الراجعة).

عادة ، يتم أخذ الطبيعة المعقدة في الاعتبار عند الترددات وأقل من التغييرات

لأي تردد ، يكون كسب الحلقة قيمة سالبة حقيقية (توازن الطور) ؛

قيمة كسب الحلقة عند هذا التردد أكبر من أو تساوي الوحدة (توازن الاتساع).

في مكبرات الصوت أحادية المرحلة ، غالبًا ما يكون من الممكن استخدام ردود فعل عميقة إلى حد ما دون خوف من أنه عند حواف نطاق التردد يمكن أن يسبب الإثارة الذاتية في مكبر الصوت. في الوقت نفسه ، في مكبرات الصوت متعددة المراحل (والتي تستخدم في معظم الحالات في الممارسة العملية) ، يجب اتخاذ تدابير إضافية لمنع الإثارة الذاتية. هذا مهم بشكل خاص في مضخمات النطاق العريض.

يوضح الشكل 2.17 مثالاً على استجابة التردد لمضخم أحادي المرحلة بدون تغذية مرتدة ( ك يو(ث)) ونفس مكبر الصوت الذي تغطيه دائرة OOS ( K Uooc(ث)). يمكن أن نرى من الشكل أنه عندما يتم تغطية السلسلة بواسطة دائرة OOS ، في نفس الوقت مع انخفاض في كسب الجهد ، يتم توسيع عرض النطاق الترددي للمكبر. يتم تحديد ترددات القطع لنطاق المرور لمكبر أحادي المرحلة مع OOS من التعبيرات

, (2.45)

الشكل 2.17 - توضيح لتأثير CNF على عرض نطاق مكبر الصوت

بتلخيص ما سبق ، نلاحظ أن إدخال التغذية المرتدة المستقلة عن التردد يحسن خصائص تردد مكبر الصوت ، ويساعد على توسيع عرض النطاق الترددي وتقليل تشوه التردد ضمن نطاق تردد معين. بالإضافة إلى ذلك ، توفر التغذية الراجعة للجهد استقرارًا لجهد الخرج وكسب الجهد للمكبر ، وتوفر التغذية الراجعة الحالية استقرارًا لتيار الخرج.