-->
U3F1ZWV6ZTM1ODIyNjIyNDRfQWN0aXZhdGlvbjQwNTgyMDkyMjc0
recent
أخبار ساخنة

شرح الدوائر الأساسية للمكبرات العملية


سوف نتناول قيما يلي شرح لأهم الدوائر الأساسية لمكبرات العمليات وهذا استكمالا لما تم شرحه لتطبيقات مكبر العمليات.

دائرة مكبر العمليات Summer (الجامع)


شرح الدوائرالأساسية للمكبرات العملية
دائرة مكبر العمليات Summer (الجامع)

عبارة عن دائرة شبه دائرة المضخم العاكس Inverting Amplifier حيث أن جهد الدخل يدخل في النهاية إلى الطرف السالب من مكبر العمليات ولذلك نحصل على إشارة خرج معكوسة؛ولكن نلاحظ ان هذه الدائرة بها أكثر من مصدر دخل ولكل واحد منهما مقاومة ولذلك يكون V out الخرج هو عبارة عن جامع لل V1,V2,V3 ويمكن جمع مجموعة من الإشارات مثل AC مع DC ولذلك يطلق عليها الجامع؛ويتم حساب قيمة الخرج من خلال المعادلة التالية:

دائرة مكبر العمليات Summer (الجامع)
حساب قيمة الخرج لدائرة Summer

ويمكن إختيار قيم المقاومات لمصدر الدخل متساوية او مختلفة على حسب القيمة المراد الحصول عليها من خلال هذه الدائرة.

فمثلا لو عندنا قيمة RF تساوي 10 كيلو أوم وقيمة Rin1 تساوي 1 كيلو أوم وداخل لها إسارة 2 ميلي فولت وقيمة Rin2 تساوي 2 كيلو أوم وداخل لها إشارة 5 ميلي فولت؛قيمة V out تكون عبارة عن جمع V1 وV2 ولكن يجب ان ننتبه أن هذه القيمة لا تساوي 7 ميلي فولت (5+2) ولكن يتم الجمع بعد التكبير فنجد أنه تم قسمة قيمة RF وهى 10 كيلو أوم على قيمة Rin1 تساوي 1 كيلو أوم لنجد أن الناتج هو 10 تم ضربه في قيمة V1 وهى 2 ليصبح الناتج 20 ميلي فولت؛ونفس الحال بعد التكبير عند قيمة V2 نجد أن قيمتها أصبحت 25 ميلي فولت(10/2=5*5=25)؛وبذلك يصبح قيمة V out تساوي -45 ميلي فولت.

هل من الممكن أن يتم الجمع بين إشارتين مختلفتين AC مع DC؟

دائرة مكبر العمليات Summer (الجامع)
الجمع بين إشارتين مختلفتين AC مع DC

يتم الجمع بين إشارتين مختلفتين AC مع DC من خلال دائرة الجامع Summer حيث أن هذه الدائرة تجمع فقط جهود سواء كان هذا الجهد ثابت أو متغير لا تختلف؛ وبدلا من أن تكون الإشارة تبدأ من الصفر سوف تبدأ من إشارة DC مثل 1 فولت أو 5 فولت وهذه القيمة يطلق عليها DC Offset.

بناء دائرة جامع Summer ك Audio Mixer

دائرة مكبر العمليات Summer (الجامع)
بناء دائرة جامع Summer ك Audio Mixer

يمكن عمل Audio Mixer باستخدام دائرة الجامع Summer وهو عبارة عن Mixer للنغمات الصوتية أو الأصوات؛نفترض ان لدينا ثلاث مايكات كل مايك موصل بمقاومة لإدخال الإشارو وبمكثف ليمرر الإشارة AC ويمنع مرور الإشارة DC ثم بمقاومة أخرى ويتم تجميع الإشارات الثلاث لللمايكات وذلك بعد تكبيرها ثم يتم توصيل مكبر العمليات بدائرة اخرى تكون مهمتها إرجاع الإشارة إلى غير معكوسة (موجبة) حيث أننا نحصل على إشارة خرج معكوسة (سالبة) من Audio Mixer.

دائرة مكبر العمليات Subtractor (الطارح)

شرح الدوائر الأساسية للمكبرات العملية
دائرة مكبر العمليات Subtractor (الطارح)


نجد ان في هذه الدائرة يوجد دخلين V1 و V2 وهذا معناهى أن يجب طرح واحد من الأخر (V2-V1) حيث ان V2 هى التى تكون داخلة على الطرف الوجب للمكبر وV1 داخلة على الطرف السالب؛يتم حساب جهد الخرج V out من خلال المعادلة التالية:
دائرة مكبر العمليات Subtractor (الطارح)
حساب جهد الخرج لدائرة Subtractor



لو كانت قيمة V2 أكبر من قيمة V1 تكون قيمة جهد الخرج Vo موجبة أما إذا كانت قيمة V1 أكبر من قيمة V2 تكون قيمة جهد الخرج Vo سالبة.

دائرة Instrumentation Amplifier


وباء على دائرة الطرح أو الطارح Subtractor تم عمل دائرة Instrumentation Amplifier وهى عبارة عن مكبر لها مدخلين يتم طرح المدخلين من بعضهما البعض ؛ولها كسب gainعالي جدا ؛ويستخدم بشكل أساسي في تكبير الإشارات الضعيفة الناتجة من بعض المجسات sensor مثل المجسات الطبية؛ولها خصائص عديدة مثل CMRR و Common mode rejection ratio عالية؛وتحاول جعل الفرق بين V2 وV1 مساويا للصفر.

نجد أن هذه الدائرة ليست عبارة عن مكبر واحد فقط ولكن تم إضافة دائرتين إضافتين عند الدخل حتى يتم الحصول على كسب gainعالي وحتى يكون له القدرة على طرح جهد من جهد اخر حتى لو كان الفرق بينهما صغير جدا وبالتالي عن طريق جميع المقومات الموجودة في الدائرة يمكن التحكم في مقدار الكسب وبالتالي يمكن التحكم في مقدار التكبير والحصول على تكبير عالي جدا ؛وهذه الدائرة لها الكثير من التطبيقات الطبية.

الضرب والقسمة على ثابت
دائرة مكبر العمليات Subtractor (الطارح)
الضرب والقسمة على ثابت

عند ضرب الإشارة على ثابت تكون لدينا مقاومة متغيرة يتم من خلالها التحكم في مقدار التكبير المراد الحصول عليه؛أما في حالة القسمة على ثابت سوف نحتاج إلى دائرة مجزيء للجهد للحصول على مقدار الخرج المطلوب مع ملاحظة وجود Buffer Optional حتى يعمل عزل بين الدائرتين ولا يستهلك تيار حتى لا يؤثر على تقسيم مجزيء الجهد .

مكبر العمليات التفاضلي Differentiator Amplifier

شرح الدوائر الأساسية للمكبرات العملية
مكبر العمليات التفاضلي Differentiator Amplifier

المفاضل هو عبارة عن مراقب لمعدل التغير الذي يحدث خلال الزمن وليس مراقب للتغير نفسه؛وفي هذه الدائرة نقوم بوضع مكثف C

ومقاومة Rf ويمر تيار الدخل عبر المكثف ثم المقاومة ويكون الخرج يتناسب مع مقدار التغير في إشارة الدخل.

مكبر العمليات التكاملي Integrator Amplifier

شرح الدوائر الأساسية للمكبرات العملية
مكبر العمليات التكاملي Integrator Amplifier

المكامل هو عبارة عن جامع للقيم بالنسبة للزمن أو هو مراقب للتغير الذي يحدث؛وفي هذه الدائرة يتم وضع أيضا مكثف ومقاومة ولكن يكون مكانهما معاكس لمكبر العمليات التفاضلي؛ويكون الخرج هو مكمل للدخل.

نصائح تصميمية للمضخمات العملية

عند تصميم دائرة مكبر عمليات يكبر 10 أضعاف عليك اختيار المقاومتين Rin و Rf مثلا قيمة Rf تساوي 10 أوم وقيمة Rin تساوي 1 أوم هذا الكلام صحيح من الناحية النظرية حيث أن خارج قسمتهما يساوي 10 بينما من الناحية العملية غير صحيح لأن قيمة مقاومة الدخل Rin صغيرة جدا مما ينتج عنه ضخ تيار عالي عند الدخل مما يؤثر على الخرج ولذلك عليك إختيار مقاومة دخل أكبر مثلا 10 أوم ومضاعفة المقاومة Rf إلى 100 أوم لنحصل على نفس مقدار التكبير 10 أضعاف؛وكل ما زادت قيم المقاومتين كلما حصلنا على تكبير أفضل بدون حدوث أي تشوهات أو noise.

كيفية إختيار قيمة المقاومة عند الأرضي ground لمكبر العمليات

نصائح تصميمية للمضخمات العملية
كيفية إختيار قيمة المقاومة عند الأرضي ground لمكبر العمليات

لو كان المكبر Inverting amplifier قيمة المقاومة عند الأرضي ground لمكبر العمليات عند الطرف الموجب له تساوي R comp=R1//R2؛ كان المكبر Noninverting amplifier قيمة المقاومة عند الأرضي ground لمكبر العمليات عند الطرف الموجب له تساوي أيضا R comp=R1//R2 ولكن يكون هذا الطرف موصل بالمصدر.

جدول لاختيار قيم مكبر العمليات المناسبة 

نصائح تصميمية للمضخمات العملية
جدول لاختيار قيم مكبر العمليات المناسبة

حيث يوضح الجدول انواع مختلفة لمكبر العمليات وقيم الباور سبلايPower Supply لكل مكبر وقيم كلا من Bandwidth و Basic Current و Output Current.

جدول يوضح مكبر العمليات ذو Bandwidth مرتفع
نصائح تصميمية للمضخمات العملية
جدول يوضح مكبر العمليات ذو Bandwidth مرتفع


جدول يوضح مكبر العمليات ذو High Current
نصائح تصميمية للمضخمات العملية
جدول يوضح مكبر العمليات ذو High Current



Rail to Rail operational amplifiers
نصائح تصميمية للمضخمات العملية
Rail to Rail operational amplifiers


يسمح مكبر العمليات هذا بمعدل تكبير أكبر من مكبرات العمليات العادية ومن الامثلة عليه LM6142 و MCP602 و AD8032.

دورة الالكترونيات العملية:الدوائر الاساسية للمكبرات العملية



للذهاب إلى فهرس دروس دورة الالكترونيات العملية للمهندس وليد عيسي من هنا

الاسمبريد إلكترونيرسالة