ما هي دائرة مكبر الصوت التفاضلي والمعادلة

حتى الآن بعيدًا ، استخدمنا واحدًا فقط من op-amp i / ps للاتصال بمكبر الصوت. يتم تسمية المدخلات اثنين op-amp 's على أنها محطة معكوسة أو غير مقلوبة. تُستخدم هذه المحطات لتضخيم واحد i / p مع توصيل المدخلات المقابلة بالأرض. ومع ذلك ، فنحن قادرون على توصيل الإشارات معًا إلى كل من المدخلات في نفس الوقت لتصميم شكل آخر مشترك من دارة op-amp والتي تسمى كمكبر للصوت التفاضلي. يتم استخدامه أساسًا كحجر بناء لمضخم تشغيلي يسمى مضخم العمليات (op-amp) . تتمثل الوظيفة الرئيسية للمضخم التفاضلي في تضخيم التغييرات بين جهازي i / p. لكن ، ينتصر على أي جهد مشترك بين الاثنين i / ps. تقدم هذه المقالة نظرة عامة على مكبر الصوت التفاضلي مع تعبيراته الرياضية.

مضخم تفاضلي

ما هو مكبر الصوت التفاضلي

جميع مكبرات الصوت التشغيلية (op-Amps) هي مضخمات تفاضلية بسبب تكوين مدخلاتها. عندما يتم توصيل إشارة الجهد الأولى بطرف الإدخال ويتم توصيل إشارة جهد أخرى بطرف الإدخال المقابل ، فإن جهد الخرج الناتج يتناسب مع الفرق بين إشارتي جهد الدخل V1 و V2. يمكن حل جهد الخرج عن طريق توصيل كل متدرب i / p إلى 0 فولت باستخدام الأرض نظرية الموقف الفائق .

Op-Amp كمضخم تفاضلي

جهاز op-amp هو مضخم تفاضلي يتميز بمقاومة عالية لـ i / p ، وكسب عالي للوضع التفاضلي ، ومقاومة منخفضة لـ o / p. عندما يتم تطبيق ردود الفعل السلبية على هذه الدائرة ، يمكن بناء مكسب متوقع ومستقر. عادة ، تشتمل بعض أنواع المضخمات التفاضلية على مضخمات تفاضلية أبسط مختلفة. على سبيل المثال ، غالبًا ما يتم إنشاء مضخم تفاضلي كامل ومضخمات للأجهزة ومضخم عزل لمختلف مضخمات التشغيل.

Op-Amp كمضخم تفاضلي

• يستخدم مكبر الصوت التفاضلي كدائرة ردود فعل سلبية متسلسلة باستخدام جهاز op-amp
• عادة ، يتم استخدام مكبر الصوت التفاضلي كدائرة تحكم في الحجم والكسب التلقائي
• يمكن استخدام بعض مكبرات الصوت التفاضلية لـ AM ( تعديل السعة ).

داخليا ، وهنا العديد من الأجهزة الإلكترونية تستخدم التفاضلية مكبرات الصوت . يتم إعطاء مكبر الصوت التفاضلي المثالي o / p بواسطة

Vout = إعلان (نبيذ + -نبيذ-)

في المعادلة أعلاه ، A هو الكسب التفاضلي و Vin + و Vin- هما الفولتية i / p. في الممارسة العملية ، المكسب لا يساوي المدخلات. على سبيل المثال ، إذا كانت الفولتية i / p متساوية ، فلن يكون o / p صفرًا ، ويشتمل التعبير الأكثر دقة لمكبر الصوت التفاضلي على مصطلح ثانٍ.

في المعادلة أعلاه 'Ac' هو كسب الوضع الشائع للمضخم التفاضلي. عندما يتم استخدام هذه المكبرات بشكل متكرر لتحيز الفولتية أو إلغاء الضوضاء التي تظهر عند كل من i / ps. ، عادةً ما يكون كسب الوضع الشائع المنخفض مطلوبًا.

لا يعد CMRR سوى نسبة رفض للوضع الشائع ، وتعريف MMR هو ، هو النسبة b / n ، كسب الوضع التفاضلي وكسب الوضع الشائع ، ويحدد قدرة مكبر الصوت لإلغاء الفولتية المشتركة لكل من i / ps . يتم تعريف CMMR على أنه

في مكبر تفاضلي مثالي ، يكون Ac صفرًا و (CMRR) لانهائي.

حساب وظيفة نقل مكبر الصوت التفاضلي

يُطلق على T / F للمضخم التفاضلي أيضًا اسم مضخم الفرق ، وتظهر وظيفة النقل لمعادلة مكبر الصوت التفاضلي أدناه

صوت = v1.R2 / R1 + R2 (1 + R4 / R3) -V2.R4 / R3

تتعلق الصيغة أعلاه فقط بمضخم تشغيلي خامل له ربح كبير (يُعتبر غير محدود) ويكون التخالف i / p صغيرًا (يُعتبر صفرًا). على سبيل المثال ، في الدائرة التالية ، تكون مستويات جهد i / p حول بضعة فولتات ويكون إزاحة الإدخال لـ op-amp عبارة عن مللي فولت ، ثم يمكننا اعتباره صفرًا عن طريق إهمال إزاحة i / p.

مضخم التشغيل الخامل

يتم اشتقاق وظيفة النقل للمضخم التفاضلي من نظرية التراكب ، والتي تنص على أنه في الدائرة الخطية ، يكون تأثير جميع المصادر هو المجموع الجبري لتأثيرات كل مصدر مأخوذ على حدة. في الدائرة أعلاه ، عندما نزيل V1 ونقوم بدائرة كهربائية قصيرة عليه ، فسيتم حساب جهد o / p. بنفس الطريقة قم بإزالة V2. الجهد o / p للمكبر التفاضلي هو مجموع كل من الفولتية o / p.

Op-Amp بدون V1 و R1

دعنا نزيل R1 و V1 في الدائرة أدناه. لأنه في الدائرة الأولى كان هناك تدفق للتيار من خلاله. لذلك ، قم بتأريض المقاوم R1. عندما نلاحظ الدائرة ، فإنها تصبح عاكسًا. يتم توصيل محطة i / p للدائرة غير المتغيرة بالطرف الأرضي من خلال المقاومات R1 و R2. ثم Vout هو
Vout2 = -V2. (R4 / R3)
الآن دعنا الأرض R3 وإزالة V2 الموضح في الدائرة أدناه.

مضخم غير مقلوب

هذه الدائرة عبارة عن مضخم غير مقلوب ، وبالنسبة لجهاز op-amp المثالي ، فإن Vout هي وظيفة V ، أي الجهد المتصل بالأرض عند الطرف غير المقلوب لـ op-amp
Vout1 = V. (1 + R4 / R3)
المقاومات R1 ، R2 هي مخفف لـ V1 ، لذلك يمكن تحديد V كما في المعادلة التالية.
V = V1.R2 / R1 + R2

من خلال استبدال المعادلة V في معادلة Vout ، تصبح
Vout1 = V1.R2 / R1 + R2. (1 + R4 / R3)

الآن لدينا Vout1 و Vout2 ، وفقًا لنظرية التراكب Vout هو مجموع Vout1 و Vout2

معرف المعادلة أعلاه هو وظيفة النقل للمضخم التفاضلي.

مكبر تفاضلي باستخدام جسر ويتستون

أصبحت دائرة المضخم التفاضلي النموذجي الآن مقارناً للجهد التفاضلي عن طريق 'مقارنة' جهد i / p بآخر. هنا ، على سبيل المثال ، يتم توصيل أحد المدخلات بمرجع جهد ثابت تم إعداده على أحد أرجل الجسر المقاوم n / w ومدخل آخر إما بـ ' مقاوم يعتمد على الضوء 'أو' الثرمستور '. ال دائرة مكبر للصوت يستخدم للكشف عن مستويات درجة الحرارة المنخفضة أو العالية أو الضوء حيث يصبح جهد o / p وظيفة خطية للتغيرات في الساق النشطة للجسر المقاوم.

مكبر للصوت التفاضلي جسر ويتستون

وبالتالي ، هذا كل شيء عن مكبر تفاضلي مخطط الدائرة ومعادلتها نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لكيفية حساب وظيفة النقل للوظيفة التفاضلية ، علاوة على ذلك ، فإن أي شكوك بشأن تطبيقات المضخم التفاضلي و مشاريع الإلكترونيات . يرجى إعطاء تعليقاتك في قسم التعليقات أدناه. إليك سؤال لك ، ما هو الفرق الرئيسي بين الوضع التفاضلي b / n وإشارات إدخال الوضع المشترك.