مقدمة عن مكبرات الصوت التشغيلية: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

في هذا Instructable ، سأقدم مقدمة لمضخم التشغيل ، أحد أكثر الأجهزة التناظرية فائدة. يمكن تكوين هذا الجهاز كمضخم غير مقلوب أو مقلوب ، ومقارن ، ومضخم جهد ، ومضخم تجميع ، ومضخم للأجهزة ، ومخزن مؤقت ، ومرشح نشط ، ومذبذب جسر Wien بالإضافة إلى العديد من التطبيقات الأخرى. يأتي opamp في تكوينات مختلفة مثل LM741 8 pin DIP أو LM324 14 pin quad op amp الموضح أعلاه. هناك أيضًا أنواع تأتي في متغيرات تثبيت السطح.

الخطوة 1: ما هو مكبر الصوت التشغيلي؟

مكبر الصوت التشغيلي المعروف أيضًا باسم op-amp ، هو مضخم جهد عالي الكسب مقترن بالتيار المستمر ، مدمج في شريحة IC. لديهم مدخلين (مدخلات تفاضلية) ومخرج واحد. لقد تم استخدامها كوحدات بناء في الإلكترونيات التناظرية منذ ظهور الأجهزة الأولى في أواخر الستينيات. ومن مزايا هذه الأجهزة أنها بسّطت التصميم الإلكتروني إلى حد كبير من خلال طبيعة توحيدها. تضمن تصميم مكبرات الصوت ذات المكونات المنفصلة الكثير من التغيير والتبديل بسبب الاختلافات بين الأجهزة النشطة. إذا تم بناء جميع مكبرات الصوت من نفس قالب السيليكون ، فيمكن صنعها جميعًا بنفس الخصائص. عند التصميم باستخدام مكبرات الصوت التشغيلية ، يمكن الحصول على مكاسب محددة للجهاز عن طريق تثبيت مقاومين خارجيين بنسبة مقاومة محددة. على سبيل المثال ، إذا كان من المطلوب زيادة الجهد بمقدار 100 ، فيمكن وضع مقاوم 100 كيلو ومقاوم 1 كيلو في الدائرة للحصول على نسبة 100. باستخدام هذه الإستراتيجية ، يكون الكسب هو نفسه في كل مرة. أكثر أجهزة op-amp شيوعًا على الإطلاق هو 741 الذي كان موجودًا منذ أوائل السبعينيات وقد استخدمه أجيال من الهواة في كل شيء بدءًا من مكبرات الصوت إلى مزودات الطاقة. لم يتم استخدام الموديل 741 من قبل الصناعة لسنوات عديدة لأنه تم تطوير مكبرات صوت أفضل ، ولكن لا يزال لديهم متابعون بين الهواة ويسهل الحصول عليهم. خرجت الأجهزة الأولى إما في شكل حزمة مضمنة مزدوجة 8 دبوس أو علبة معدنية دائرية. في وقت لاحق ، أصبحت الأجهزة المثبتة على السطح متاحة. تستخدم 741 ومكبرات أخرى من الترانزستورات ثنائية القطب القديمة مع أجهزة تستخدم مدخلات الترانزستور ذات التأثير الميداني التي تخرج لاحقًا. بدأ استخدام مدخلات الترانزستور ذات التأثير الميداني بسبب الحاجة إلى الحصول على مقاومة أكبر للمدخلات وانخفاض استنزاف التيار.

الخطوة 2: مكبر الصوت غير العكسي

مكبر الصوت غير المقلوب هو أول دائرة سنغطيها. في الرسم البياني أعلاه ، يتم توصيل المرجع أمبير مع انتقال الإدخال إلى المدخلات الإيجابية مع انتقال المقاوم الارتجاعي إلى المدخلات السالبة. تحدد نسبة Rf إلى Rg الكسب. في حالة الدائرة المذكورة أعلاه ، يكون كسب الجهد هو 10. الرسم التخطيطي في منتصف حدود "العالم الحقيقي" لـ 741 op amp عندما يتم إدخال موجة مربعة 10 كيلو هرتز في الإدخال ولكنها تظهر على شكل موجة مثلثة بسبب سرعة التحويل المحدودة للجهاز. عندما يتم خفض الإدخال إلى موجة مربعة 1 كيلو هرتز ، يتحسن الإخراج ويبدو أشبه بموجة مربعة حقيقية. يُطلق على قياس قدرة المرجع أمبير على متابعة تغيرات إشارة الإدخال في السعة "معدل الدوران" ويقاس بالفولت لكل ميكروثانية. يتمتع الموديل 741 بتصنيف بسيط للغاية عند 0.5 فولت لكل ميكروثانية. تتمتع الأمبيرات التشغيلية عالية السرعة بتصنيفات تصل إلى 5000 فولت لكل ميكروثانية ، على الرغم من أن المضخم النموذجي مثل TL081 سيكون له متوسط معدل يبلغ 13 فولت لكل ميكروثانية.

الخطوة 3: مكبر الصوت العكسي

يمكن تكوين opamp بطريقة يمكن عكس شكل الموجة السالبة بجهد 1 فولت وتضخيمه لإعطاء شكل موجي موجب بمقدار 10 فولت. يمكن أن تكون استخدامات هذا التكوين في أي مكان يحتاج فيه إلى تغيير الطور كما هو الحال في مراحل السائق لمضخمات الترانزستور المنفصلة.

الخطوة 4: استخدام Op Amp كموجه مربع لتحويل موجة جيبية

ستغير الدائرة المذكورة أعلاه موجة مربعة 1000 هرتز إلى موجة جيبية 1000 هرتز. يقوم بذلك عن طريق تصفية جميع مكونات التردد (التوافقيات) أعلى وأسفل الأساسي ، وهو موجة جيبية. بدلاً من استخدام المقاومات في دائرة التغذية المرتدة ، نستخدم مكونات انتقائية للتردد (مكثفات) توفر ردود فعل سلبية لإلغاء الترددات غير المرغوب فيها. يوضح الرسم التخطيطي الأوسط الدائرة الفعلية التي تمت محاكاتها والشكل الموجي الناتج. يوضح الرسم التخطيطي الثالث استجابة التردد للدائرة. الاسم التقني لهذا النوع من الدوائر هو مرشح تمرير النطاق النشط. إنه يسمح فقط بنطاق ضيق جدًا من الترددات بالمرور دون تخفيفه.

الخطوة 5: استخدام Op Amp كمقارن

هناك شرائح مخصصة تعد مقارنات أفضل ، ولكن في بعض الأحيان قد لا يكون لديك واحدة في متناول اليد ، لذلك من المفيد دائمًا معرفة كيفية عمل مقارن من opamp. مراجعة سريعة لما هو مقارن ، إنه في الأساس عبارة عن opamp تم إعداده كمكبر للصوت بدون أي ردود فعل ، مما يسمح لمكبر الصوت بالعمل بأقصى ربح له. عندما يتم ربط أحد المدخلات بجهد معين مثل 3 فولت الموضحة في الرسم التخطيطي ، فإن الدائرة ستعطي ناتجًا يساوي تقريبًا أقصى جهد للسكك الحديدية عندما يكون المدخلان بنفس الجهد. في حالة الدائرة أعلاه ، تعطي موجة جيبية مقدارها 1 كيلو هرتز ناتجًا عندما ترتفع فوق 3 فولت وتتحول مرة أخرى عندما تقل الموجة الجيبية عن 3 فولت. تستخدم المقارنات بشكل شائع في (ADCs) ومذبذبات الاسترخاء.

الخطوة 6: بناء مضخم جمع مع Opamp

يأخذ مضخم التجميع أعلاه إشارتين 1 كيلوهرتز ، واحدة من 10 مللي فولت من الذروة إلى الذروة والأخرى من 20 مللي فولت من الذروة إلى الذروة. الناتج الناتج هو 60 مللي فولت من الذروة إلى الذروة. نظرًا لأنه مضخم مقلوب ، فإنه يرسل إشارة طور معاكسة.

تُستخدم مضخمات التلخيص في أجهزة مزج الصوت حيث يلزم إضافة مدخلات مختلفة معًا. من خلال تغذية الإشارات في مقاييس الجهد ، يمكن تغيير الإشارات لإعطاء الإخراج المطلوب.

الخطوة 7: ثلاثة خلاط صوتي الإدخال

يمكن استخدام هذه الدائرة لخلط أداتين ومسار صوتي معًا ، ويمكن إضافة المزيد من المدخلات حسب الحاجة. يمكن ضبط كل مستوى إدخال بشكل مستقل باستخدام مقاييس فرق الجهد.