Օպերացիոն հղուկ կամ օպերացիոն 'amplifier'

Օպերացիոն համբողջակալը կամ օպ ամպը գործող է որպես դիֆերենցիալ լափ և շատ բարձր լափային գործակից ունեցող լափ։

Օպ ամպը հիմնականում բազմամակարդակ լափ է, որտեղ մի քանի լափային մակարդակները շատ բարդ ձևով միմյանց կապում են։ Այն ներառում է շատ թրանզիստորներ, FET-եր և դիմադրուններ։ Բոլոր այս կազմումը զբաղեցնում է շատ փոքր տարածություն։
Այսպիսով, այն փակված է փոքր կառուցվածքում և հասանելի է Ինտեգրալ схем (IC) ձևով։ Օպ ամպ տերմինը օգտագործվում է նշանակելու այն լափը, որը կարող է կազմված լինել տարբեր գործողություններ կատարելու համար, ինչպիսիք են լափային գործողությունները, հանումը, դիֆերենցիալ գործողությունները, գումարումը, ինտեգրալ գործողությունները և այլն։ Օրինակ, շատ հայտնի է IC 741։

Սիմվոլը և դրա իրական տեսքը Ինտեգրալ սխեմայի ձևով ցուցադրված է ներքևում։ Սիմվոլը ներկայացնում է սլաք, որը նշանակում է, որ ազդանշանը հոսում է ելքից մուտքի դեպի։

Օպերացիոն համբողջակալի մուտքային և ելքային կողմնային տերմինալները

Օպ ամպը ունի երկու մուտքային տերմինալ և մեկ ելքային տերմինալ։ Օպ ամպը նաև ունի երկու նախատեսված լարման տերմինալ, ինչպես ներկայացված է վերևում։ Երկու մուտքային տերմինալները ձևավորում են դիֆերենցիալ մուտք։ Մուտքային տերմինալը, որը նշանակված է բացասական (-) նշանով, կոչվում է հակադարձ տերմինալ, իսկ դրական (+) նշանով նշանակված տերմինալը կոչվում է ոչ հակադարձ տերմինալ օպերացիոն համբողջակալի համար։ Եթե մուտքային ազդանշանը կիրառենք հակադարձ տերմինալին (-), ապա լափային ելքային ազդանշանը կլինի 180o փուլային տեղաշարժով հարաբերակցությամբ կիրառված մուտքային ազդանշանին։ Եթե մուտքային ազդանշանը կիրառենք ոչ հակադարձ տերմինալին (+), ապա ստացված ելքային ազդանշանը կլինի նույն փուլով, այսինքն՝ այն չի ունենա փուլային տեղաշարժ մուտքային ազդանշանի հետ համեմատությամբ։

Օպերացիոն համբողջակալի լարման աղյուսակ

Որպես ներկայացված է վերևում շղթայի սիմվոլից, այն ունի +VCC և –VCC երկու մուտքային լարման տերմինալներ։ Օպ ամպի աշխատանքի համար անհրաժեշտ է երկու բևեռով DC լարման աղյուսակ։ Երկու բևեռով լարման դեպքում մենք կապում ենք +VCC-ը դրական DC լարմանը և –VCC տերմինալը բացասական DC լարմանը։ Հատկացնենք, որ մի քանի օպ ամպներ կարող են աշխատել նաև մի բևեռով լարման դեպքում։ Նշենք, որ օպ ամպներում չկա ընդհանուր հիմքի տերմինալ, այնպես որ հիմքը պետք է հաստատել արտաքին ձևով։

Օպ ամպի աշխատանքի սկզբունքը

Օպերացիոն համբողջակալի բաց շղթայի աշխատանքը

Ինչպես ասվել է վերևում, օպ ամպը ունի դիֆերենցիալ մուտք և միակողմյա ելք։ Այսպիսով, եթե կիրառենք երկու ազդանշան, մեկը հակադարձ և մյուսը ոչ հակադարձ տերմինալներում, ապա իդեալական օպ ամպը լափային կատարի այդ երկու կիրառված մուտքային ազդանշանների տարբերությունը։ Այս տարբերությունը կոչվում է դիֆերենցիալ մուտքային լարում։ Հետևյալ հավասարումը տալիս է օպերացիոն համբողջակալի ելքը։Որտեղ VOUT-ը օպ ամպի ելքային տերմինալի լարումն է։ AOL-ը տվյալ օպ ամպի բաց շղթայի լափային գործակիցն է և հաստատուն է (իդեալական դեպքում)։ Օրինակ, IC 741-ի համար AOL-ը 2 x 105 է։
V1-ը ոչ հակադարձ տերմինալի լարումն է։
V2-ը հակադարձ տերմինալի լարումն է։
(V1 – V2) դիֆերենցիալ մուտքային լարումն է։
Այս հավասարումից հեշտ է հասկանալ, որ ելքը կլինի ոչ զրոյական միայն և միայն այն դեպքում, երբ դիֆերենցիալ մուտքային լարումը ոչ զրոյական է (V1 և V2 նույնը չեն), և զրոյական կլինի, եթե և V1 և V2 նույնը են։ Նշենք, որ այս իդեալական պայմանն է, իրականում օպ ամպում կան փոքր անհավասարականություններ։ Օպ ամպի բաց շղթայի լափային գործակիցը շատ բարձր է։ Այսպիսով, բաց շղթայում աշխատող օպ ամպը լափային կատարում է փոքր կիրառված դիֆերենցիալ մուտքային լարումը շատ բարձր արժեքի։
Այլ կերպ ասած, եթե կիրառենք փոքր դիֆերենցիալ մուտքային լարում, օպ ամպը լափային կատարի դրան նշանակալի արժեք, սակայն այդ նշանակալի արժեքը ելքում չի կարող գերազանցել օպ ամպի լարման աղյուսակը։ Այսպիսով, այն չի խախտում էներգիայի պահպանման օրենքը։

Փակ շղթայի աշխատանքը

Վերևում բացված օպ ամպի աշխատանքը վերաբերում է բաց շղթայի դեպքին, առանց հետադարձ կապի։ Փակ շղթայի կոնֆիգուրացիայում մենք ներառում ենք հետադարձ կապը։ Այս հետադարձ կապը կիրառում է ելքային ազդանշանը մուտքային տերմինալին։ Այսպիսով, մուտքայ