איך עובד מstär כפלי (O- Pamp)

איך עובד מוגבר פעולה?

מוגבר פעולה (Op-Amp) הוא רכיב אלקטרוני מובנה במדרגה גבוהה הנמצא בשימוש נרחב במעגלים להגברת אותות, סינון, אינטגרציה, גזירה ומשימות רבות נוספות. תפקידו העיקרי הוא להגביר את ההבדל במתח בין שני הכניסות שלו. הנה הסבר כיצד פועל מוגבר פעולה והמושגים המרכזיים:

1. מבנה בסיסי

• מוגבר פעולה מכיל בדרך כלל חמישה פינים:

• כניסה לא-הפוכה (V+): קוטר כניסה חיובי.

• כניסה הפוכה (V−): קוטר כניסה שלילי.

• יציאה (Vout): אות יציאה מגבר.

• ספק חיובי (Vcc): מתח הזנת חשמל חיובי.

• ספק שלילי (Vee): מתח הזנת חשמל שלילי.

2. עקרון פעולה

הנחות עבור מוגבר פעולה אידיאלי

• усиление אינסופי: במוגבר פעולה אידיאלי, הגain A הוא אינסופי.

• נגד כניסה אינסופי: המגיעה Rin היא אינסופית, מה שפירושו שהזרם בכניסה כמעט אפס.

• נגד יציאה אפס: המגיעה Rout היא אפס, מה שפירושו שהזרם ביציאה יכול להיות גדול מאוד מבלי להשפיע על מתח היציאה.

• רוחב פס אינסופי: במוגבר פעולה אידיאלי, ניתן לשלוט בו בכל תדר ללא מגבלות.

מאפיינים של מוגבר פעולה אמיתי

• gan סופי: בעובדה, הגain A של המוגבר פעולה סופי, בדרך כלל נע בין 10 בחמישית ל-10 בשישית.

• נגד כניסה סופי: המגיעה האמיתית אינה אינסופית אך היא מאוד גבוהה (מגבה).

• נגד יציאה שאינו אפס: המגיעה האמיתית ביציאה אינה אפס אך היא מאוד נמוכה.

• רוחב פס סופי: רוחב הפס האמיתי של המוגבר פעולה מוגבל, בדרך כלל נע בין מאות קילוהרץ למגההרץ.

3. מצבים בסיסיים של פעולה

תצורת מעגל פתוח

gan בפתוח: בתצורת מעגל פתוח, הגain A של המוגבר פעולה מגביר ישירות את מתח הכניסה הדיפרנציאלי

satuasi: בשל הגain A הגבוה, אפילו הפרש מתח כניסה קטן יכול לגרום למתח היציאה להגיע למגבלות מתחי החשמל (כלומר Vcc או Vee).

תצורת מעגל סגור

תגובה שלילית: באמצעות הכנסת תגובה שלילית, ניתן לשלוט בגain של המוגבר פעולה כך שהוא יעבוד בתחום סביר.

מעגלי תגובה שלילית: מעגלי תגובה שלילית נפוצים כוללים מגברי הפוך, מגברי לא-הופכי ומגברי דיפרנציאלי.

קצר וירטואלי ופתוח וירטואלי: במעגלי תגובה שלילית, מתחי הכניסה של המוגבר פעולה כמעט שווים (קצר וירטואלי), והזרם בכניסה כמעט אפס (פתוח וירטואלי).

4. מעגלי שימוש נפוצים

מגבר הפוך

מבנה המעגל: האות הכניסה מוזן דרך נגד R1 לכניסה הפוכה V − , ונגד משוב Rf מחבר את היציאה Vout לכניסה הפוכה V- .

מגבר לא-הופכי

מבנה המעגל: האות הכניסה מוזן דרך נגד R1 לכניסה לא-הופכת V + , ונגד משוב Rf מחבר את היציאה Vout לכניסה הפוכה V− .

מגבר דיפרנציאלי

מבנה המעגל: שני אותות כניסה מוזנים לכניסה לא-הופכת V+ ולכניסה הפוכה V− , ונגד משוב Rf מחבר את היציאה V out לכניסה הפוכה V − .

5. סיכום

מוגבר פעולה פועל על ידי הגברת ההבדל במתח בין שתי כניסותיו, עם התפקוד העיקרי מתבסס על הגain גבוה והתגובה השלילית. באמצעות שימוש במבני מעגל שונים, מוגברי פעולה יכולים לבצע פונקציות שונות כגון הגברה, סינון, אינטגרציה וגזירה. הבנה של עקרונות הפעולה והמעגלי השימוש הנפוצים של מוגברי פעולה היא חיונית לעיצוב ופתרון בעיות במערכות אלקטרוניות שונות.