#33 المضخمات العملياتية #33 — كسب الأوب أمب غير العاكس

تجد أدناه جميع الأسطر المكتوبة في الدفتر مع النص الكامل للشرح الصوتي.

1. 1. السؤال والدائرة

   

   سؤال الأوب أمب غير العاكس

   V_i → المدخل الموجب

   R_f: من V_o إلى المدخل السالب

   R₁: من المدخل السالب إلى الأرضي

   $V_{\mathrm{i}}=6 V$

   $R_{1}=1 k\Omega وR_{\mathrm{f}}=2 k\Omega$

   نوجد V_o وA_v

   نص الشرح الصوتي

   هذا هو سؤال الدرس بوضوح. لدينا دائرة أوب أمب غير عاكسة. إشارة الدخل V i تدخل مباشرة إلى المدخل الموجب. المدخل السالب ليس موصولا بالأرضي مباشرة، بل يرى مقسم جهد مكونا من R f و R one. أولا نريد العلاقة العامة بين V output و V input. ثم في المثال، V i تساوي ستة فولت، و R one تساوي واحد كيلو أوم، و R f تساوي اثنين كيلو أوم، وحدود التغذية هي زائد وناقص أربعة وعشرون فولت. سنجد جهد الخرج وكسب الجهد خطوة خطوة.

2. 2. النسخة الافتراضية المشروطة

   

   النسخة الافتراضية المشروطة

   $v_{+}=V_{\mathrm{i}}$

   يلزم وجود تغذية راجعة سالبة

   يلزم تشغيل خطي غير مشبع

   النموذج المثالي: v₋≈v₊

   $v_{-}\approx V_{\mathrm{i}}$

   هذه العقدة ليست أرضيا افتراضيا

   نص الشرح الصوتي

   الفكرة المركزية تشبه الدرس السابق، لكن مع تغيير مهم. في المضخم العاكس كان المدخل الموجب موصولا بالأرضي، لذلك أصبحت عقدة المدخل السالب أرضيا افتراضيا. هنا المدخل الموجب ليس أرضيا، بل هو V i. مع التغذية الراجعة السالبة، ومع الأوب أمب المثالي في المنطقة الخطية، يتحرك الخرج حتى تصبح v minus قريبة جدا من v plus. وبما أن v plus تساوي V i، فإن عقدة المدخل السالب تصبح قريبة جدا من V i. إذن هذه المرة ليست أرضيا افتراضيا، بل كأنها نسخة افتراضية من جهد الدخل.

3. 3. مقسم التغذية الراجعة

   

   مقسم التغذية الراجعة

   تيار الدخل المثالي: i₋=0

   R_f وR₁ على التوالي من الخرج إلى الأرضي

   $v_{-}=R_{1}/(R_{1}+R_{\mathrm{f}}) \cdot V_{\mathrm{o}}$

   $v_{-}\approx V_{\mathrm{i}}$

   $V_{\mathrm{i}}=R_{1}/(R_{1}+R_{\mathrm{f}}) \cdot V_{\mathrm{o}}$

   المقسم غير محمل

   نص الشرح الصوتي

   الآن ننظر إلى المقاومتين. تيار دخل الأوب أمب المثالي يساوي صفرا، لذلك المدخل السالب لا يسحب تيارا من مقسم الجهد. معنى ذلك أن R f و R one تتصرفان مثل مقسم جهد عادي بين V output والأرضي. جهد العقدة الوسطى يساوي الكسر R one على R one زائد R f، مضروبا في V output. وهذه العقدة الوسطى نفسها هي v minus، والتغذية الراجعة تجعلها تقريبا مساوية ل V i. هذه هي الفكرة كلها.

4. 4. اشتقاق الكسب

   

   اشتقاق كسب الدائرة غير العاكسة

   $V_{\mathrm{i}}=R_{1}/(R_{1}+R_{\mathrm{f}}) \cdot V_{\mathrm{o}}$

   $V_{\mathrm{o}}=(R_{1}+R_{\mathrm{f}})/R_{1} \cdot V_{\mathrm{i}}$

   $V_{\mathrm{o}}=(1+R_{\mathrm{f}}/R_{1})V_{\mathrm{i}}$

   $A_{\mathrm{v}}=V_{\mathrm{o}}/V_{\mathrm{i}}$

   $A_{\mathrm{v}}=1+R_{\mathrm{f}}/R_{1}$

   الإشارة الموجبة: لا انعكاس للطور

   نص الشرح الصوتي

   الآن نحل العلاقة ببطء. قلنا إن V i تساوي R one على R one زائد R f، مضروبا في V output. لكي نعزل V output، نقسم على هذا الكسر. والقسمة على R one على R one زائد R f تساوي الضرب في R one زائد R f على R one. إذن V output تساوي R one زائد R f، على R one، مضروبا في V input. ثم نفصل الكسر إلى واحد زائد R f على R one. لذلك كسب الجهد A v يساوي واحد زائد R f على R one. لاحظ الإشارة: موجبة. هذه الدائرة لا تعكس الإشارة.

5. 5. المثال العددي

   

   المثال العددي

   $R_{\mathrm{f}}/R_{1}=2 k\Omega/1 k\Omega=2$

   $A_{\mathrm{v}}=1+2=3$

   $V_{\mathrm{o}}=(3)(6 V)=18 V$

   i=18 V/(3 kΩ)=6 mA

   (6 mA)(1 kΩ)=6 V

   فحصا المقسم والكسب متفقان

   نص الشرح الصوتي

   الآن نعوض أرقام المثال. R f على R one تساوي اثنين كيلو أوم على واحد كيلو أوم. وحدة الكيلو أوم تختصر، فالنسبة تساوي اثنين. الكسب يساوي واحد زائد اثنين، أي ثلاثة. إذا كان V input يساوي ستة فولت، فإن V output يساوي ثلاثة في ستة فولت. ثلاثة في ستة تساوي ثمانية عشر، إذن جهد الخرج يساوي ثمانية عشر فولت. وللتأكد، المقاومة الكلية في المقسم هي ثلاثة كيلو أوم. ثمانية عشر فولت على ثلاثة كيلو أوم تعطي ستة ميلي أمبير. هذا التيار خلال R one، واحد كيلو أوم، يعطي ستة فولت عند عقدة المدخل السالب، وهذا يطابق الدخل.

6. 6. فحص التغذية

   

   فحص حدي التغذية

   $V_{S+}=+24 V وV_{S-}=-24 V$

   المطلوب المثالي: V_o=+18 V

   −24 V<18 V<+24 V

   ينجح فحص الحد المثالي

   مع ±12 V سيحدث قص للخرج

   نراجع مدى الخرج العملي في ورقة البيانات

   نص الشرح الصوتي

   قبل أن نقبل النتيجة، نراجع حدود التغذية. الأوب أمب في هذا المثال يعمل بين زائد أربعة وعشرين فولت وناقص أربعة وعشرين فولت. الخرج المحسوب هو موجب ثمانية عشر فولت. ثمانية عشر فولت داخل حد الأربعة والعشرين، لذلك الجواب المثالي ممكن. لو كانت التغذية فقط زائد وناقص اثني عشر فولت، لكان ثمانية عشر فولت أكبر من المسموح، وسيحدث قص في الخرج. هنا، مع زائد وناقص أربعة وعشرين فولت، النتيجة آمنة.

7. 7. شكل الموجة

   

   قراءة شكل الموجة

   $f_{\mathrm{o}}=f_{\mathrm{i}}$

   $A_{\mathrm{v}}=+3$

   $V_{\mathrm{o,pk}}=3V_{\mathrm{i,pk}}$

   A_v>0 → الطور نفسه

   يعبران الصفر في اللحظة نفسها

   قمة 6 V → قمة مثالية 18 V

   نص الشرح الصوتي

   ماذا يعني ذلك على الموجة الجيبية؟ التردد لا يتغير. الخرج له نفس طور الدخل، لأن الكسب موجب. السعة تصبح أكبر بثلاث مرات لأن الكسب يساوي ثلاثة. عندما يكون الدخل موجبا، يكون الخرج موجبا أيضا. وعندما يعبر الدخل الصفر، يعبر الخرج الصفر في نفس اللحظة. لهذا نسمي الدائرة غير عاكسة.

8. 8. ملخص الطريقة

   

   ملخص الطريقة

   1. نحدد الدخل عند الطرف الموجب

   $2. نتحقق من شروط v_{-}\approx V_{\mathrm{i}}$

   3. نكتب مقسم الخرج

   $A_{\mathrm{v}}=1+R_{\mathrm{f}}/R_{1}$

   $هنا A_{\mathrm{v}}=3 وV_{\mathrm{o}}=18 V$

   الفحص الأخير: التغذية ومدى الخرج العملي

   نص الشرح الصوتي

   نقرأ دائرة الأوب أمب غير العاكسة بثلاث أفكار. أولا، الدخل يدخل إلى الطرف الموجب. ثانيا، التغذية الراجعة تجعل الطرف السالب قريبا من هذا الدخل، وليس بالضرورة قريبا من الصفر. ثالثا، مقاومتا التغذية الراجعة تشكلان مقسم جهد من الخرج إلى الأرضي. من هذه الأفكار تظهر العلاقة بشكل طبيعي: V output تساوي واحد زائد R f على R one، مضروبا في V input. في هذا المثال الكسب يساوي ثلاثة، ودخل مقداره ستة فولت يعطي خرجا مقداره ثمانية عشر فولت.

الفيديو المصدر: نظرية الدوائر #33 - الأوب أمب غير العاكس: كسب موجب ومثال 6 فولت (5:10)