المضخِّم التشغيلي

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

المضخِّم التشغيلي (Operational Amplifier)  (ويُدعى غالباً Op amp – أوب أمب – كمُختصَرٍ لفظيٍّ) هو دارةٌ متكاملةٌ خطّيّةٌ تنتج اكتساباً على امتداد نطاقٍ واسعٍ من تردّدات دخل الإشارة. وللمضخِّم التشغيلي دَخْلان وخرجٌ واحدٌ.

عندما نطبِّق إشارةً ما على الدخل غير القالب في مضخِّمٍ تشغيلي، فإنّ موجةَ الخرج تحدث بتوافقٍ طوريٍّ مع موجة الدخل. وعندما نطبِّق إشارةً ما على الدخل القالب، فإنّ موجةَ الخرج تصدر وفق تعاكسٍ طوريٍّ بالمقارنة مع موجة الدخل. (في حالة الموجة الجيبية الصرفة، يساوي هذا القلبُ انزياحاً في الطور مقداره 180°).

يتّصل المضخِّم التشغيلي بوحدتَي تغذيةٍ، واحدةٌ من أجل بواعث الترانزستورات الداخلية المجهرية

والأخرى من أجل المجمِّعات  يعطي المهندسون المضخِّماتِ التشغيلية عادةً رمزَ مثلّثاتٍ. وتُرسَم اتّصالاتُ الدخل والخرج ووحدات التغذية كخطوطٍ تبزغ من المثلّث.

تقرِّر مكونات المقاومةِ الخارجيةُ اكتساب المضخِّم التشغيلي. وفي الحالة العادية، نقوم بوصل مكون مقاومة بين الخرج والدخل القالب، ممّا يعطينا ما يُسمَّى وضع الحلقة المغلقة مع تغذيةٍ راجعةٍ سلبيةٍ التي تحدث بطور مختلف مع إشارة الدخل، وهذا يسبِّب نقصانَ اكتساب المضخِّم التشغيلي مقارنةً مع عدم وجود التغذية الراجعة (وهو ما يُسمَّى وضع الحلقة المفتوحة).

ويوضِّح لنا الشكل 6-18 مضخِّماً أساسياً بحلقة مغلقةٍ يستخدم مضخِّماً تشغيلياً.

 

إذا وصلنا مكون مقاومةٍ بين الخرج والدخل غير القالب بدلاً من وصله بين الخرج والدخل القالب، عندها تحدث التغذية الراجعة الإيجابية. وإذا اخترنا قيماً معيَّنةً من أجل مكون مقاومة التغذية الراجعة ضمن هذا السيناريو، فإننا نستطيع أن نجعل المضخِّمَ التشغيلي يهتزّ.

عندما نضع مركب مقاومة-مكثِّفة (RC) في حلقة التغذية الراجعة السلبية لمضخِّمٍ تشغيلي، يتغيَّر عامِل التضخيم مع تغيّر التردّد. لذلك نستطيع أن نحصل على استجابة تمريرٍ منخفضٍ (Lowpass Response) (اكتساب يتناقص مع زيادة التردّد)، أو استجابة تمريرٍ عالٍ (Highpass Response) (اكتساب يزداد مع زيادة التردّد)، أو قمةٍ طنينيةٍ (Resonant Peak) (اكتساب يصل إلى الحدِّ الأقصى عند تردّد معيَّنٍ)، أو ثلمةٍ (أخدود) طنينيةٍ (اكتساب يصل إلى الحدِّ الأدنى عند تردّد معيَّنٍ) باستخدام المضخِّم التشغيلي وترتيبات تغذيةٍ راجعةٍ (RC) متنوِّعةٍ.

يوضِّح الشكل 6-19 هذه الاستجابات بواسطة رسومٍ بيانيةٍ للاكتساب مقابل التردّد.

 

فكرة مفيدة: إذا استخدمنا مركب مقاومة – مكثِّفة في حلقة تغذية إيجابية لمضخِّم تشغيلي مع نيّتنا بناء هزّاز، فسوف تحدِّد قيمتا المقاومة وسعة المكثِّفة التردّد الذي ستهتزّ الدارة وفقه

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]