ویژگی های آپارات عملکردی

عملیاتی امپلیفایر یا آمپ‌های عملیاتی که معمولاً به آنها اشاره می‌شود، دستگاه‌های خطی هستند که می‌توانند تقویت DC ایده‌آل را ارائه دهند. این‌ها اساساً دستگاه‌های تقویت ولتاژ هستند که با مولفه‌های بازخورد خارجی مانند مقاومت‌ها یا خازنه‌ها استفاده می‌شوند. یک آمپ عملیاتی دستگاه سه‌طرفه است، با یک طرف به نام ورودی معکوس، دیگری ورودی غیرمعکوس و آخری خروجی. در زیر نمودار یک آمپ عملیاتی معمولی آورده شده است:

همانطور که از نمودار مشخص است، آمپ عملیاتی سه طرفه برای ورودی و خروجی و دو طرفه برای تغذیه دارد.
قبل از اینکه عملکرد یک آمپ عملیاتی را بفهمیم، باید درباره ویژگی‌های آمپ عملیاتی یک آمپ عملیاتی بیاموزیم. آن‌ها را یک به یک توضیح می‌دهیم:

تقویت ولتاژ حلقه باز (A)

تقویت ولتاژ حلقه باز بدون هیچ بازخورد برای یک آمپ عملیاتی ایده‌آل بینهایت است. اما مقادیر معمول تقویت ولتاژ حلقه باز برای یک آمپ عملیاتی واقعی بین ۲۰,۰۰۰ تا ۲۰۰,۰۰۰ متغیر است. فرض کنید ولتاژ ورودی Vin باشد. فرض کنید A تقویت ولتاژ حلقه باز باشد. پس ولتاژ خروجی Vout = AVin است. مقدار A معمولاً در محدوده مشخص شده است اما برای یک آمپ عملیاتی ایده‌آل، آن بینهایت است.

ضدمانندی ورودی (Zin)

ضدمانندی ورودی به عنوان نسبت ولتاژ ورودی به جریان ورودی تعریف می‌شود. ضدمانندی ورودی یک آمپ عملیاتی ایده‌آل بینهایت است. یعنی هیچ جریانی در مدار ورودی جریان نمی‌یابد. با این حال، یک آمپ عملیاتی ایده‌آل جریانی در مدار ورودی دارد که از چند پیکوامپر تا چند میلی‌آمپر متغیر است.

ضدمانندی خروجی (Zout)

ضدمانندی خروجی به عنوان نسبت ولتاژ خروجی به جریان ورودی تعریف می‌شود. ضدمانندی خروجی یک آمپ عملیاتی ایده‌آل صفر است، با این حال، آمپ‌های عملیاتی واقعی ضدمانندی خروجی ۱۰ تا ۲۰ کیلو‌اوم دارند. یک آمپ عملیاتی ایده‌آل مانند یک منبع ولتاژ کامل عمل می‌کند که جریان را بدون هیچ زیان داخلی تحویل می‌دهد. مقاومت داخلی موجب کاهش ولتاژ موجود برای بار می‌شود.

باند عرض (BW)

یک آمپ عملیاتی ایده‌آل باند عرض بینهایت دارد که یعنی می‌تواند هر سیگنالی از DC تا بالاترین فرکانس‌های AC را بدون هیچ زیانی تقویت کند. بنابراین، یک آمپ عملیاتی ایده‌آل دارای پاسخ فرکانسی بینهایت است. در آمپ‌های عملیاتی واقعی، باند عرض معمولاً محدود است. محدودیت به محصول گین-باند (GB) بستگی دارد. GB به عنوان فرکانسی تعریف می‌شود که گین آمپلیفایر یک واحد می‌شود.

ولتاژ اختلاف (Vio)

ولتاژ اختلاف یک آمپ عملیاتی ایده‌آل صفر است، یعنی ولتاژ خروجی صفر خواهد بود اگر تفاوت بین ورودی معکوس و غیرمعکوس صفر باشد. اگر هر دو طرف زمین شوند، ولتاژ خروجی صفر خواهد بود. اما آمپ‌های عملیاتی واقعی ولتاژ اختلاف دارند.

نسبت رد سیگنال حالت مشترک (CMRR)

حالت مشترک به وضعیتی اشاره دارد که همان ولتاژ به هر دو طرف ورودی معکوس و غیرمعکوس آمپ عملیاتی اعمال می‌شود. رد سیگنال حالت مشترک به توانایی آمپ عملیاتی در رد سیگنال حالت مشترک اشاره دارد. حال در موقعیتی هستیم که می‌توانیم مفهوم نسبت رد سیگنال حالت مشترک را درک کنیم. ریاضیاً به صورت زیر تعریف می‌شود:

که در آن، AD گین تفاضلی آمپ عملیاتی است، بینهایت برای یک آمپ عملیاتی ایده‌آل.
ACM به گین حالت مشترک آمپ عملیاتی اشاره دارد.
نسبت رد سیگنال حالت مشترک یک آمپ عملیاتی ایده‌آل بینهایت است. یعنی قادر است همه سیگنال‌های حالت مشترک را رد کند. همچنین از فرمول می‌توان دید که AD برای یک آمپ عملیاتی ایده‌آل بینهایت و ACM صفر است. بنابراین نسبت رد سیگنال حالت مشترک یک آمپ عملیاتی ایده‌آل بینهایت است. بنابراین هر سیگنالی که مشترک است را رد خواهد کرد.
با این حال، آمپ‌های عملیاتی واقعی CMRR محدود دارند و تمام سیگنال‌های حالت مشترک را رد نمی‌کنند.

بیانیه: احترام به اصلی، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، اگر تخلفی وجود دارد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.