پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
چکیده:
تقویت کننده های عملیاتی به اختصار آپ امپ (op_amp) نامیده می شو ند.و به صورت مدار مجتمع در دسترس می باشند.این تقویت کننده ها از پایداری بالایی برخوردارند.، و با اتصال ترکیب مناسبی از عناصر خارجی مثل مقاومت،خازن،دیود و غیره به آنها،می توان انواع عملیات خطی و غیر خطی را انجام داد.
از ویژگیهای اختصاصی تقویت کننده های عملیا تی ورودی تفاضلی و بهره بسیار زیاد است. این المان الکترونیکی اختلاف میان ولتاژهای ورودی در پای های مثبت و منفی را در خروجی با تقویت بسیار با لایی آشکار می سازد.حتی اگر این اختلاف ولتاژ کوچک نیز باشد.،آنرا به سطح قابل قبولی از ولتاژ در خروجی تبدیل می کند.به شکل مداری این المان در زیر توجه کنید.
این المان همواره دارای دو پایه مثبت و منفی در ورودی،این دو پایه ورودی مستلزم یک پایه در خروجی هستند.
پایه ورودی مثبت را در اصطلاح لاتین noninverting و پایه منفی را inverting می گویند.
کلمات کلیدی:
تقویت کننده های عملیاتی
Operational amplifier
op-amp
آپ امپ
انواع DAC
سیگنالهای تفاضلی و مد شترک
نسبت حذف سیگنال مشترک
Common Mode Rejection Ratio) CMRR)
مقدمه:
ایده به کارگیری تقویت کننده‌های عملیاتی یا آپ امپ (op-amp یا Operational amplifier) اولین بار در دهه ۱۹۴۰ میلادی و در مدار کامپیوترهای آنالوگ مطرح شد. در این کاربرد با قرار دادن عناصر مختلف بین سرهای ورودی و خروجی تقوکننده عملیاتی مدارهای مختلف با کارایی‌های متفاوت طراحی می‌شد. با گسترش دامنه کاربرد الکترونیک، استفاده از تقویت کننده عملیاتی نیز توسعه فراوان یافت. در سال ۱۹۶۰ میلادی اولین بار تقویت کننده عملیاتی به صورت مدار مجتمع طراحی و ساخته شد و با حجم، وزن و قیمت به مراتب کمتر به بازار مصرف ارائه گردید. پیشرفت فناوری و مطرح شدن نیازهای متنوع تر و تخصصی تر، زمینه را برای عرضه تقویت کننده‌های عملیاتی خاص فراهم نمود.
تقویت کننده عملیاتی در واقع یک تقویت کننده ولتاژ با بهره ولتاژ بسیار بالاست و معمولاً دارای یک سر خروجی و دو سر ورودی است که سرهای ورودی به صورت تفاضلی عمل می‌کنند. به عبارت دیگر این تقویت کننده اختلاف ولتاژ بین ورودی را تقویت می‌کند. یکی از دو سر، ورودی منفی (-) یا معکوس کننده نام دارد، زیرا تقویت کننده برای ورودی‌های اعمال شده به این سر دارای بهره منفی خواهد بود. سر دیگر ورودی مثبت (+) یا غیر معکوس کننده‌است و سیگنالهای ورودی به این سر، در خروجی با بهره مثبت ظاهر می‌شوند. این تقویت کننده دارای مقاومت خروجی بسیار کوچک (حدود چند اهم) بوده و از مقاومت ورودی بسیار بزرگی (بیش از چند صد کیلو اهم) برخورداراست. چون تقویت کننده عملیاتی یک قطعه فعال است برای تأمین انرژی مصرفی و بایاس ترانزیستورهای داخلی خود به تغذیه DC نیاز دارد.
فهرست
مقدمه
مشخه های Op-Amp
دو ورودی
یک خروجی
ویژگی های اپ امپ ایده آل
حذف سیگنال مشترک
کوپل مستقیم
بهره بی نهایت
ویژگی های اپ امپ ایده آل
Infinite open-loop differential gain
Infinite common-mode rejection
Infinite bandwidth
سیگنالهای تفاضلی و مد شترک
بهره مدار بسته
مدار جمع کننده
Negative feedback configuration
Infinite open-loop gain
مدار nonInverting
تقویت کننده تفاضلی
نسبت حذف سیگنال مشترک
Common Mode Rejection Ratio)MRR)
مزایای حذف سیگنال مشترک
Why differential amps?
Well suited for IC fabrication
Matching characteristics important for performance
Larger number of components
Can eliminate need for most capacitors
Reduce sensitivity to noise
تقویت کننده تفاضلی با یک اپ امپ
آنالیز تقویت کننده تفاضلی
آنالیز تقویت کننده تفاضلی به روش SuperPosition
آنالیز گین مد مشترک
تقویت کننده ابزاری
معایب تقویت کننده ابزاری فوق
تقویت کننده ابزاری بهبود یافته
تاثیر پهنای باند
تاثیر محدود بودن گین اپ امپ
مبدل دیجیتال به آنالوگ
خاصیت Sample & Hold
نحوه کلی استفاده از DAC
انواع DAC
Binary Weighted Resistor
R-2R Ladder
Pulse Width Modulator
Oversampling DAC