مكبرات الصوت التنفيذية

ما هي مكبرات الصوت التشغيلية؟

مكبرات الصوت التشغيلية هي اللبنات الأساسية للبناء الدوائر الإلكترونية التناظرية . إنها أجهزة خطية مع كل خصائص مضخم التيار المستمر. يمكننا استخدام المقاومات الخارجية أو المكثفات إلى Op Amp وهي طرق عديدة مختلفة لجعلها أشكالًا مختلفة من التضخيم مثل مكبر الصوت العكسي ، ومكبر الصوت غير المقلوب ، ومتابع الجهد ، والمقارن ، والمضخم التفاضلي ، ومضخم التجميع ، والمتكامل وما إلى ذلك ، قد تكون OPAMPs مفردة ، مزدوج ، رباعي الخ. OPAMPs مثل CA3130 ، CA3140 ، TL0 71 ، LM311 وما إلى ذلك لديها أداء ممتاز مع تيار دخل منخفض للغاية والجهد. يحتوي جهاز Op Amp المثالي على ثلاث محطات طرفية مهمة بالإضافة إلى محطات أخرى. أطراف الإدخال هي مدخلات مقلوبة وغير مقلوبة. المحطة الثالثة هي الخرج الذي يمكن أن يغرق ويصدر التيار والجهد. إشارة الخرج هي مكبرات الصوت مضروبة في قيمة إشارة الدخل.

5 شخصيات مثالية لـ Op Amp:

1. فتح حلقة كسب

كسب الحلقة المفتوحة هو كسب Op Amp بدون ردود فعل إيجابية أو سلبية. يجب أن يكون لـ OP Amp المثالي كسب حلقة مفتوحة لا نهائية ولكن عادةً ما يتراوح بين 20000 و 2 ، 00000.

2. مقاومة المدخلات

إنها نسبة جهد الدخل إلى تيار الإدخال. يجب أن يكون لانهائيًا دون أي تسرب للتيار من العرض إلى المدخلات. ولكن سيكون هناك عدد قليل من التسربات الحالية Pico ampere في معظم Op Amps.

3. مقاومة الإخراج

يجب أن يكون لـ Op Amp المثالي مقاومة خرج صفرية دون أي مقاومة داخلية. بحيث يمكنه توفير تيار كامل للحمل المتصل بالإخراج.

4. عرض النطاق

يجب أن يكون للمضخم التشغيلي المثالي استجابة تردد لا نهائية بحيث يمكنه تضخيم أي تردد من إشارات التيار المستمر إلى أعلى ترددات التيار المتردد. لكن معظم أجهزة Op Amps لها نطاق ترددي محدود.

5. الإزاحة

يجب أن يكون خرج Op Amp صفرًا عندما يكون فرق الجهد بين المدخلات صفرًا. ولكن في معظم Op Amps ، لن يكون الناتج صفرًا عند إيقاف التشغيل ولكن سيكون هناك جهد دقيق منه.

تكوين OPAMP Pin:

في أمبير نموذجي سيكون هناك 8 دبابيس. وهذه هي

Pin1 - الإزاحة فارغة

Pin2 - عكس الإدخال INV

Pin3 - إدخال غير مقلوب غير INV

Pin4 - أرضي - عرض سلبي

Pin5 - الإزاحة فارغة

Pin6 - الإخراج

Pin7 - العرض الإيجابي

Pin8 - ستروب

4 أنواع من المكاسب في OPAMPs:

كسب الجهد - الجهد الداخل والجهد الخارج

المكسب الحالي - الدخل الحالي والخروج الحالي

الموصلية التحويلية - الجهد الداخل والتيار الخارج

المقاومة العابرة - التيار الداخل والجهد الخارج

عمل مكبر للصوت التشغيلي:

استخدمنا هنا مكبر تشغيلي لـ LM358. عادةً ما يجب إعطاء مدخلات غير مقلوبة إلى انحياز والمدخل المقلوب هو مكبر الصوت الحقيقي المتصل بتغذية مرتدة 60 كيلو مقاومة من الإخراج إلى المدخلات. ومقاوم 10 كيلو متصل على التوالي بمكثف ويتم تزويد الدائرة بموجة جيبية 1 فولت ، والآن سنرى كيف سيحكم الكسب R2 / R1 = 60k / 10k = 6 كسب ، ثم الناتج هو 6V . إذا قمنا بتغيير الكسب بمقدار 40 ، فإن الناتج يكون 4V من موجة جيبية.

فيديو عن عمل مكبر الصوت التشغيلي

عادةً ما يكون مضخمًا مزدوجًا لإمداد الطاقة ، يتم تكوينه بسهولة لمصدر طاقة واحد عن طريق استخدام شبكة مقاومة. في هذا ، تضع المقاومة R3 و R4 جهدًا بمقدار نصف جهد الإمداد عبر المدخلات غير المقلوبة مما يتسبب في أن يكون جهد الخرج أيضًا نصف جهد الإمداد مما يشكل نوعًا من مقاومات جهد التحيز R3 و R4 يمكن أن تكون أي قيمة من من 1 كيلو إلى 100 كيلو ولكن في جميع الحالات يجب أن تكون متساوية. تمت إضافة مكثف 1 F إضافي إلى الإدخال غير المقلوب لتقليل الضوضاء الناتجة عن التكوين. مطلوب استخدام مكثفات اقتران للإدخال والإخراج لهذا التكوين.

3 تطبيقات OPAMP:

1. التضخيم

إشارة الخرج المضخمة من Op Amp هي الفرق بين إشارتين الإدخال.

الرسم البياني الموضح أعلاه هو اتصال Op Amp البسيط. إذا تم تزويد كل من المدخلات بنفس الجهد ، فإن Op Amp سيأخذ الفرق بين الفولتية وسيكون 0. وسيضاعف Op Amp هذا مع مكاسبه 1000000 بحيث يكون جهد الخرج 0. عندما يكون 2 فولت نظرًا لمدخل واحد و 1 فولت في الآخر ، فإن Op Amp سيأخذ فرقه ويتضاعف مع الكسب. أي 1 فولت × 1،000،000. لكن هذا الكسب مرتفع جدًا ، لذا لتقليل الكسب ، تتم التغذية المرتدة من الإخراج إلى الإدخال عادةً من خلال المقاوم.

مضخم عكسي:

الدائرة الموضحة أعلاه عبارة عن مضخم مقلوب مع إدخال غير مقلوب متصل بالأرض. يتم توصيل مقاومين R1 و R2 في الدائرة بطريقة تغذي R1 إشارة الإدخال بينما تقوم R2 بإرجاع الإخراج إلى المدخل المقلوب. هنا عندما تكون إشارة الإدخال إيجابية ، سيكون الناتج سالبًا والعكس صحيح. يعتمد تغيير الجهد عند الخرج بالنسبة للإدخال على نسبة المقاومات R1 و R2. تم تحديد R1 كـ 1K و R2 كـ 10K. إذا كان الإدخال يستقبل 1 فولت ، فسيكون هناك تيار 1 مللي أمبير عبر R1 وسيتعين أن يصبح الناتج 10 فولت لتزويد تيار 1 مللي أمبير عبر R2 وللحفاظ على جهد صفري عند المدخل العكسي. لذلك فإن كسب الجهد هو R2 / R1. هذا هو 10 ك / 1 ك = 10

مضخم غير مقلوب:

الدائرة الموضحة أعلاه عبارة عن مضخم غير مقلوب. هنا يستقبل الإدخال غير المقلوب الإشارة أثناء توصيل الإدخال المقلوب بين R2 و R1. عندما تتحرك إشارة الإدخال إما إيجابية أو سلبية ، سيكون الإخراج في الطور ويحافظ على الجهد عند المدخلات المقلوبة مثل تلك الخاصة بالمدخلات غير المقلوبة. سيكون كسب الجهد في هذه الحالة دائمًا أعلى من 1 لذا (1 + R2 / R1).

اثنين. متابع الجهد

الدائرة أعلاه هي تابع للجهد. هنا يوفر مقاومة عالية للمدخلات ، ومقاومة منخفضة للإخراج ، وعندما يتغير جهد الدخل ، سيتغير الناتج والمدخل المقلوب بالتساوي.

3. المقارن

يقارن مضخم التشغيل الجهد المطبق عند أحد المدخلات بالجهد المطبق عند المدخل الآخر. أي اختلاف بين الفولتية من أي وقت مضى إذا كان صغيرًا يدفع op-amp إلى التشبع. عندما تكون الفولتية الموردة لكل من المدخلات من نفس الحجم ونفس القطبية ، فإن خرج المرجع أمبير هو 0Volts.

ينتج عن المقارنة جهد إخراج محدود يمكن أن يتفاعل بسهولة مع المنطق الرقمي ، على الرغم من ضرورة التحقق من التوافق.

فيديو عن مكبر الصوت التشغيلي كمخطط دائرة المقارنة

هنا لدينا جهاز op-amp يستخدم كمقارن مع المحطات العكسية وغير المقلوبة وقمنا بتوصيل بعض المقسمات والمقاييس المحتملة بها ومقياس الفولتميتر عند الإخراج و أدى إلى الإخراج. الصيغة الأساسية للمقارنة هي أنه عندما يكون '+' أكبر من '–' يكون الناتج مرتفعًا (واحد) ، وإلا يكون الناتج صفرًا. عندما يكون الجهد على الدخل السالب أقل من الجهد المرجعي ، يكون الناتج مرتفعًا وعندما يزيد الدخل السالب عن الجهد الموجب ، ينتقل الناتج إلى مستوى منخفض.

3 متطلبات OPAMPs:

1. إلغاء الإزاحة

يحتوي معظم OPAMP على جهد تعويض عند الخرج حتى لو كانت الفولتية المدخلة هي نفسها. ولجعل الخرج إلى جهد صفري ، يتم استخدام طريقة الإزاحة. في معظم Op-Amps ، هناك إزاحة صغيرة بسبب خصائصها المتأصلة وتنتج من عدم التطابق في ترتيب تحيز الإدخال. لذلك يتوفر جهد خرج صغير عند خرج بعض أمبيرات التشغيل حتى لو كانت إشارة الدخل صفرًا. يمكن تصحيح هذا العيب من خلال توفير جهد إزاحة صغير للمدخلات. يُعرف هذا بجهد إزاحة الإدخال. لإزالة أو إلغاء الإزاحة ، تحتوي معظم مضخمات التشغيل على دبابيس لتمكين إلغاء الإزاحة. لهذا الغرض ، يجب توصيل وعاء أو إعداد مسبق بقيمة نموذجية 100 كيلو بين الدبابيس 1 و 5 باستخدام ممسحة الأرض. من خلال ضبط الإعداد المسبق ، يمكن ضبط الإخراج على جهد صفري.

اثنين. ستروبينج أو تعويض المرحلة

قد تصبح Op-Amps غير مستقرة في بعض الأحيان ولجعلها مستقرة لنطاقات التردد بأكملها ، عادة ما يتم توصيل Cap بين ستروب pin 8 و pin1. عادة ما يتم إضافة مكثف قرص 47pF لـ تعويض المرحلة بحيث تظل OpAmp مستقرة. هذا هو الأكثر أهمية إذا تم استخدام OpAmp كمضخم حساس.

3. استجابة

كما تعلم ، يتمتع Op-Amp بمستوى عالٍ جدًا من التضخيم عادةً حوالي 1،000،00 مرة. لنفترض أن Op-Amp لديه كسب 10000 ، ثم يقوم Op-Amp بتضخيم فرق الجهد في مدخلاته غير المقلوبة (V +) والمدخل المقلوب (V-). لذا فإن جهد الخرج الخامس هو
10000 × (V + - V-)

في الرسم التخطيطي ، يتم تطبيق الإشارة على المدخلات غير المقلوبة ويتم توصيل الإدخال المقلوب بالإخراج. إذن V + = V in و V- = Vout. لذلك Vout = 10،000 x (Vin - Vout). ومن ثم فإن جهد الخرج يساوي تقريبًا جهد الدخل.

الآن دعونا نرى كيف تعمل الملاحظات. سيؤدي ببساطة إضافة المقاوم بين المدخلات المقلوبة والمخرجات إلى تقليل الكسب بشكل كبير. عن طريق أخذ جزء من جهد الخرج إلى المدخلات المقلوبة يمكن أن يقلل التضخيم بشكل كبير.

وفقًا للمعادلة السابقة ، V out = 10،000 x (V + - V-). ولكن هنا يتم إضافة المقاوم ردود الفعل. إذن هنا V + هو Vin و V- هو R1.R1 + R2 x V خارج. لذلك فإن V out هو 10،000 x (Vin - R1.R1 + R2xVout). إذن V out = R1 + R2.R1x Vin

ردود فعل سلبية:

هنا يتم توصيل خرج Op-Amp بمدخله المقلوب (-) ، وبالتالي يتم تغذية الإخراج مرة أخرى إلى المدخلات للوصول إلى التوازن. وبالتالي فإن إشارة الإدخال عند الإدخال غير المقلوب (+) ستنعكس عند الإخراج. ستقود Op-amp ذات التغذية المرتدة السلبية إخراجها إلى المستوى اللازم ، وبالتالي فإن فرق الجهد بين المدخلات العكسية وغير المقلوبة سيكون صفرًا تقريبًا.

ردود الفعل الإيجابية:

هنا يتم تغذية جهد الخرج مرة أخرى إلى المدخلات غير المقلوبة (+). يتم تغذية إشارة الإدخال إلى الإدخال المقلوب. في تصميم التغذية الراجعة الإيجابية ، إذا كان المدخل المقلوب متصلاً بالأرض ، فسيعتمد جهد الخرج من Op-amp على حجم وقطبية الجهد عند الإدخال غير العكسي. عندما يكون جهد الدخل موجبًا ، سيكون خرج Op-Amp موجبًا وسيتم تغذية هذا الجهد الموجب إلى المدخلات غير المقلوبة مما ينتج عنه خرج إيجابي كامل. إذا كان جهد الدخل سالبًا ، فسيتم عكس الحالة.

تطبيق لمضخمات التشغيل - مضخم الصوت

المرشحات ومضخمات الصوت المسبقة:

ستأتي مضخمات الطاقة بعد مضخمات الصوت المسبقة وقبل السماعات. لا تحتاج مشغلات الأقراص المضغوطة وأقراص DVD الحديثة إلى مكبرات صوت مسبقة. يحتاجون إلى التحكم في مستوى الصوت ومحددات المصدر. باستخدام أدوات التحكم في التبديل والحجم السلبي ، يمكننا تجنب مكبرات الصوت المسبقة.

دعونا نحصل على موجز عن مضخمات الطاقة الصوتية

يعد مضخم الطاقة مكونًا يمكنه تشغيل مكبرات الصوت العالية عن طريق تحويل الإشارة منخفضة المستوى إلى إشارة كبيرة. إن وظيفة مضخمات الطاقة تنتج جهدًا عاليًا نسبيًا وتيارًا عاليًا. عادةً ما يكون مدى كسب الجهد بين 20 إلى 30. تتمتع مضخمات الطاقة بمقاومة خرج منخفضة جدًا.

مواصفات مضخم الصوت

• أقصى طاقة خرج:

جهد الخرج مستقل عن الحمل ، لكل من الإشارات الصغيرة والكبيرة. الجهد المعطى المطبق على الحمل يسبب ضعف كمية التيار. ومن ثم سيتم تسليم ضعف كمية الطاقة. تصنيف الطاقة هو متوسط ​​قدرة الموجة الجيبية المستمرة بحيث يمكن قياس القدرة عن طريق استخدام موجة جيبية يتم قياس جهدها RMS على أساس طويل الأجل.

• استجابة التردد:

يجب أن تمتد استجابة التردد لنطاق الصوت الكامل من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز. التسامح لاستجابة التردد هو ± 3db. الطريقة التقليدية لتحديد عرض النطاق الترددي هو مكبر للصوت لأسفل بمقدار 3 ديسيبل من 0 ديسيبل الاسمي.

• ضوضاء:

يجب أن تنتج مضخمات القدرة ضوضاء منخفضة عند استخدام مضخمات القدرة بترددات عالية. قد تكون معلمة الضوضاء مرجحة أو غير مرجحة. سيتم تحديد الضوضاء غير الموزونة على عرض نطاق 20 كيلو هرتز. بناءً على مواصفات الضوضاء المرجحة لحساسية الأذن ، سيتم أخذها في الاعتبار. يميل قياس الضوضاء الموزونة إلى تخفيف الضوضاء عند الترددات الأعلى وبالتالي فإن قياس الضوضاء الموزونة أفضل بكثير من قياس الضوضاء غير الموزونة.

• تشوه:

التشويه التوافقي الكلي هو التشويه الشائع المحدد عادة بترددات مختلفة. سيتم تحديد ذلك على مستوى الطاقة الذي يتم توفيره بمقاومة الحمل الدافعة لمضخم الطاقة.