فاعل، موضوع:
- معرفی آپ امپ
- تقویت کننده اختراعی
- تقویت کننده غیر اختراعی
- تفاوت / تقویت کننده دیفرانسیل
- جمع کننده موجودی
معرفی آپ امپ:
Opamp مخفف عملیات تقویت کننده است. در هلندی این به معنی تقویت کننده عملیاتی است. آمپرهای عملیاتی در مدارهای مجتمع (مانند بردهای مدار چاپی در کامپیوترها) با ضریب بهره بسیار بالا استفاده می شود که ولتاژ ورودی را تقویت می کند (مثلاً یک سنسور). سپس سیگنال تقویت شده به عنوان سیگنال ورودی برای یک دستگاه کنترلی مانند ECU مناسب است. ضریب تقویت می تواند تا 100.000 یا بیشتر باشد.
ضریب تقویت را می توان با استفاده از مقاومت ها کاهش داد، به طوری که ولتاژ خروجی هرگز نمی تواند از حداکثر مقدار (قبل) تجاوز کند.
شکل نماد یک آپ امپ را نشان می دهد. اتصالات VS + و VS - اغلب حذف می شوند.
هنگامی که یک اختلاف ولتاژ در سراسر آمپلی فایر به وجود می آید و ولتاژ روی + بیشتر از - است، ولتاژ خروجی تقویت می شود. برعکس، زمانی که – بزرگتر از + باشد، ولتاژ خروجی به صورت منفی تقویت می شود. این می تواند آگاهانه با یک تقویت کننده اختراعی استفاده شود. با تقویت کننده اختراع کننده ولتاژ خروجی منفی خواهد بود. علائم مثبت و منفی در تصویر آپ امپ نیز متناوب خواهند بود. همانطور که آپ امپ اکنون به تصویر کشیده شده است، یک تقویت کننده غیر اختراعی است. ولتاژ خروجی مثبت خواهد بود.
اختراع آپ امپ:
ورودی مثبت آپ امپ به زمین وصل می شود. بنابراین ولتاژ مثبت همیشه 0 است. مقادیر مقاومت ضریب تقویت (A) را تعیین می کند. ولتاژ "U in" می تواند یک سیگنال حسگر باشد که به ECU که به خروجی U متصل است تقویت می شود.
با یک آپ امپ ابداع کننده، ضریب تقویت را می توان با فرمول زیر محاسبه کرد:
یک مثال محاسبه اکنون با U در = 1 ولت و U در = 4 ولت دنبال می شود. با ضرب کسری به صورت ضربدری، ولتاژ U در در ضریب تقویت ضرب می شود. این ولتاژ خروجی (U out) را محاسبه می کند.
هنگامی که ضریب بهره افزایش می یابد (مثلاً به 100) می بینید که با حداقل افزایش U in، U out خیلی سریع افزایش می یابد. هرگز فراموش نکنید که ولتاژ خروجی آپ امپ اختراع منفی است.
R1 = 10kΩ = 10000Ω
R2 = 20kΩ = 20000Ω
آپ امپ غیر اختراعی:
آپ امپ غیر اختراعی را با آپ امپ ابداع کننده مقایسه کنید. همانطور که از نامش پیداست تفاوت این است که این آپ امپ ولتاژ را اختراع (معکوس) نمی کند. بنابراین ولتاژ خروجی مثبت است. محاسبه زیر را به صورت ساده و با ضرب ضریب تقویت A در ولتاژ ورودی انجام می دهیم.
R1 = 10kΩ = 10000Ω
R2 = 20kΩ = 20000Ω
تفاوت / تقویت کننده دیفرانسیل:
تقویت کننده تفاوت/دیفرانسیل 2 سیگنال ورودی (U در 1 و U در 2) را با هم مقایسه می کند و سپس آنها را تقویت می کند. شکل زیر ولتاژهای U را در 1 و U را در 2 مقایسه می کند. این ولتاژها 2 و 4 ولت هستند. تفاوت بین اینها 2 ولت است. این توسط ضریب بهره تقویت می شود که به مقادیر مقاومت R1 و R2 بستگی دارد:
U در 1 = 2 ولت
U در 2 = 4 ولت
R1 = 10kΩ
R2 = 20kΩ
R3 = 10kΩ
R4 = 20kΩ
جمع کننده موجودی:
محاسبه جمع کننده ابداع کننده به دو صورت انجام می شود. ساده‌ترین راه این است که مقاومت‌های R2، R1 و R2 همگی دارای مقادیر مقاومت یکسانی مانند مثال (راه 3) باشند. اگر این مقاومت ها با یکدیگر نابرابر باشند (مثلاً R2 مقدار متفاوتی نسبت به R1 و R2 دارد)، باید از روش 3 استفاده کرد:
U در 1 = 0,1 ولت
U در 2 = 0,2 ولت
U در 3 = 0,3 ولت
R1 = 2,5 کیلو اهم
R2 = 2,5 کیلو اهم
R3 = 2,5 کیلو اهم
R4 = 10 کیلو اهم
راه 1 (R1، R2 و R3 برابر نیستند)
راه 2 (R1، R2 و R3 برابر هستند)
