Amplifikatur Operazzjonali

An operational amplifier or op amp is a DC coupled voltage amplifier with a very high voltage gain.

Op amp huwa bsasamenta amplifikatur multistage fejn numru ta’ stages ta’ amplifikatur huma magħqudin beżg b’mod komplikat. Il-kirku internu jikkonsisti minn transistors ħafna, FETs u resistors. Kull dan jiġbor f’spaċju żgħir.
Li kif, huwa mibqal fil-paċkaġġ tas-silġ u huwa disponibbli fl-forma ta’ Integrated Circuit (IC). It-term Op Amp huwa użu biex jiddenni amplifikatur li tista’ tkun konfigurata biex tfalih operazzjonijiet differenti kif amplifikazzjoni, sottrazzjoni, differenzjazzjoni, addizzjoni, integrazzjoni etċ. Eżempju huwa l-IC 741 popolari ħafna IC 741.

Is-simbolu u l-aparenza reale fil-forma ta’ IC huma mhux wieħed fit-talsil. Is-simbolu jidher bħala testa tal-vettur li tindika li s-segnal qed jiġi mill-output għall-input.

Input and Output Terminals of an Operational Amplifier

Op-amp għandu terminali żewġ input u waħda output. L-op-amp għandu wkoll terminali żewġ volt power supply kif nara fuq. Iż-żewġ terminali input jifformalizzaw l-input differential. Niddefinixxu it-terminali markat bl-assenattiv (-) bħala terminali inverting u it-terminali markat bl-assenattiv (+) bħala terminali non-inverting tal-operational amplifier. Jekk applicaw segnal input fit-terminali inverting (-) il-segnal output amplifikat ser ikun 180o out of phase concerning the applied input signal. Jekk applicaw segnal input fit-terminali non-inverting (+) is-segnal output li se nsibu ser ikun in phase, i.e. ma jkunx xejn phase shift concerning the input signal.

Power Supply for an Operational Amplifier

Kif nara mis-simbolu tal-kirku fuq, huwa għandu żewġ terminali power supply +VCC u –VCC. Għal operazzjoni ta’ op-amp, suppjiment dual polarity DC huwa essenzjali. Fil-supply dual polarity, inkonnessjaw il-+VCC mal-supply DC positiv u it-terminali –VCC mal-supply DC negativ. Imma op-amps qabel jagħmlu ukoll fuq supply single polarity. Nota li ma jkunx hemm terminal ground common fit-tajps ta’ op-amps, għalhekk il-ground għandu jinkiteb eksternament.

Working Principle of Op-Amp

Open Loop Operation of an Operational Amplifier

Kif qegħdin nghid, op-amp għandu input differential u output single ended. Allura, jekk applicaw żewġ segnali, waħed fit-terminali inverting u l-ieħor fit-terminali non-inverting, op-amp ideali se jamplifa l-differenza beżghin segnali input applikati. Niddefinixxu din id-differenza beżghin segnali input bħala votl input differential. L-equazzjoni hawn taħt tagħti l-output tal-operational amplifier.Fejn, VOUT huwa il-votl fit-terminali output tal-op-amp. AOL huwa l-gain open-loop għad-determinat op-amp u huwa kostanti (idejalment). Għal l-IC 741 AOL huwa 2 x 105.
V1 huwa il-votl fit-terminali non-inverting.
V2 huwa il-votl fit-terminali inverting.
(V1 – V2) huwa il-votl input differential.
Hi čiera mill-equazzjoni hawn fuq li l-output ser ikun non-zero jekk u biss il-votl input differential huwa non-zero (V1 u V2 mhumiex ugwal), u ser ikun zero jekk V1 u V2 huma ugwal. Nota li din hi kondizzjoni ideali, praktikament hemm imbalanzi żgħar fil-op-amp. Il-gain open-loop ta’ op-amp huwa ħafna. Allura, op-amp open loop jamplifa votl input differential żgħir għal valur kbir.
Anki huwa veru jekk applicaw votl input differential żgħir, l-operational amplifier jamplifa lilu għal valur konsiderabbli, ma dan il-valur konsiderabbli fil-output ma jistax jiġi b’marġin il-supply votl ta’ l-op-amp. Allura, ma jviolax il-law ta’ konservazzjoni ta’ l-enerġija.

Closed Loop Operation

Il-funzjonament explanat fuq ta’ l-op-amp kien għal open-loop, jekk nuqqas feedback. Introduċu feedback fil-configurazzjoni closed loop. Din is-silġ tal-feedback tfeed il-segnal output għal input. Allura, fil-input, huma preżenti żewġ segnali. Wieden huwa is-segnal original applicat, u l-ieħor huwa is-segnal tal-feedback. L-equazzjoni hawn taħt turi l-output ta’ op-amp closed loop.Fejn VOUT huwa il-votl fit-terminali output tal-op-amp. ACL huwa l-gain closed loop. Il-circuit tal-feedback inkonness ma’ l-op-amp jdetermina l-gain closed loop ACL. VD = (V1 – V2) huwa il-votl input differential. Ngħidul feedback bħala positiv jekk is-silġ tal-feedback tfeed is-segnal mid-terminali output wara l-terminali non-inverting (+). Il-feedback positiv huwa użu fil-oscillators. Il-feedback huwa negativ jekk is-silġ tal-feedback tfeed part tal-segnal mid-terminali output wara l-terminali inverting (-). Nużu l-feedback negativ għal op-amps użu bħala amplifikaturi. Kull tip ta’ feedback, negativ jew positiv, għandu vantuġġji u svantaggi tiegħu.

Positive Feedback ⇒ Oscillator
Negative Feedback ⇒ Amplifier
Id-din explanazzjoni hija l-prinċipju funzjonali bażiku ta’ l-operational amplifiers.

Ideal Op-Amp Characteristics

Op-amp ideal għandu jkun b’karatteristiki sew:

Donazzjoni