تقویت‌کننده عملیاتی یا به اختصار Op-amp، یکی از اجزای پایه‌ای و مهم در مدارهای الکترونیکی آنالوگ است. این دستگاه‌ها تفاوت ولتاژ بین دو پایانه ورودی را تقویت کرده و یک ولتاژ خروجی تک‌پایانه‌ای تولید می‌کنند. تقویت‌کننده‌های عملیاتی در انواع مختلفی از کاربردها، از تقویت سیگنال ساده گرفته تا انجام عملیات ریاضی پیچیده، استفاده می‌شوند.
ویژگی‌ها و پیکربندی‌ها
Op-Amp ایده‌آل در مقابل عملی: یک Op-amp ایده‌آل با ویژگی‌هایی مانند بهره حلقه باز بی‌نهایت، امپدانس ورودی بی‌نهایت، امپدانس خروجی صفر، پهنای باند بی‌نهایت و ولتاژ آفست صفر شناخته می‌شود. با این حال، Op-ampهای عملی دارای پارامترهای محدودی هستند. برای مثال، یک Op-amp معمولی مانند μA741 دارای بهره حلقه باز بالا اما محدود و پهنای باند محدود است.
ورودی و خروجی: Op-ampها معمولاً دارای یک ورودی غیرمعکوس (+) و یک ورودی معکوس (-) هستند. ولتاژ خروجی به تفاوت بین این ولتاژهای ورودی، ضرب در بهره Op-amp بستگی دارد.
پیکربندی حلقه باز و حلقه بسته:
- پیکربندی حلقه باز: در این پیکربندی، هیچ فیدبکی به ورودی باز نمی‌گردد. بهره حلقه باز بسیار بالا است، بنابراین حتی یک تفاوت کوچک در ولتاژ ورودی‌ها منجر به یک تغییر بزرگ در ولتاژ خروجی می‌شود. با این حال، این پیکربندی به دلیل ناپایداری‌های احتمالی کمتر استفاده می‌شود.
- پیکربندی حلقه بسته: در این پیکربندی، یک مسیر فیدبک بین خروجی و ورودی وجود دارد. فیدبک منفی معمولاً برای تقویت‌کننده‌ها استفاده می‌شود تا بهره و پایداری مدار کنترل شود. فیدبک مثبت برای مدارهای نوسان‌ساز به کار می‌رود. این پیکربندی به دلیل پایداری بالا و کنترل دقیق‌تر بر بهره، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تقویت‌کننده معکوس و غیرمعکوس:
- تقویت‌کننده معکوس: وقتی سیگنال ورودی به پایانه معکوس‌کننده (-) اعمال شود و پایانه غیرمعکوس‌کننده (+) به زمین متصل باشد، خروجی معکوس سیگنال ورودی خواهد بود.
- تقویت‌کننده غیرمعکوس: وقتی سیگنال ورودی به پایانه غیرمعکوس‌کننده (+) اعمال شود و پایانه معکوس‌کننده (-) به زمین متصل باشد، خروجی هم‌فاز با سیگنال ورودی خواهد بود.
کاربردهای رایج Op-Amp
تقویت‌کننده‌های عملیاتی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردشان در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی استفاده می‌شوند. برخی از این کاربردها عبارتند از:
- تقویت سیگنال: تقویت‌کننده‌های عملیاتی می‌توانند سیگنال‌های ضعیف را تقویت کنند تا به سطوح قابل استفاده برسند.
- فیلترهای فعال: از Op-ampها در ساخت فیلترهای فعال برای حذف نویزها و سیگنال‌های ناخواسته استفاده می‌شود.
- جمع‌کننده‌ها و تفریق‌کننده‌ها: برای انجام عملیات ریاضی مانند جمع و تفریق سیگنال‌ها.
- مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال (ADC) و دیجیتال به آنالوگ (DAC): Op-ampها به عنوان بخش اصلی در این مبدل‌ها به کار می‌روند.
- مدارهای مقایسه‌گر: برای مقایسه دو ولتاژ و تعیین بزرگتر یا کوچکتر بودن آن‌ها.
نتیجه‌گیری
تقویت‌کننده‌های عملیاتی یا Op-ampها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردشان جزء اصلی مدارهای الکترونیکی آنالوگ هستند. آن‌ها در بسیاری از کاربردها از جمله تقویت سیگنال، فیلترهای فعال، مدارهای ریاضی و مبدل‌ها استفاده می‌شوند. با وجود تفاوت‌های بین Op-ampهای ایده‌آل و عملی، این دستگاه‌ها نقش اساسی در دنیای الکترونیک ایفا می‌کنند.
مطلب مرتبط : وظیفه مقاومت در مدار چیست؟
انتهای مطلب
