المضخمات العملية (amplifier) تعريفها وماهي استخداماته وماهي الأنواع منها وماهي ميزاته العامة

 المضخمات العملية 

Amplifier

المقدمة :

وجدنا من خلال الدراسة أن المضخمات هي أساس تكبير ومعالجة الاشارات وتقوم بعدة عمليات مهمة بالنسبة لاي دارة ذات جهد او اشارة منخفضة او اشارة تحتاج التعديل.

ابتكر اول مضخم متكامل عام 1954 م مما ساعد على انتشار المضخمات ودمجها باللوحات الالكترونية عام 1959 م واتسعت تطبيقاته واستخداماته فيما بعد 

              صورة IC المضخم                                                         صورة أول مضخم متكامل

تعرف المضخم :

هو عبارة عن دارة متكاملة تحوي مدخلين للإشارة ومدخلين للتغذية بور سبلاي مثل +12 و -12 وهذه للتغذية اما مداخل الاشارة التيمن خلالها يمكن التحكم بالخرج اما تكون موصولة على قطب العكسي او الغير عكسي ولهذه الدارة خرج واحد اما اقطاب البور سبلاي يمكن وضع بدال -12 ارضيGND اي صفر، ولكن لن يتحقق النتيجة المطلوبة ونستخدم هذه الدارة لتضخيم الجهود والإشارات المتناوبة 

صورة عن الأقطاب

الميزات العامة :

اولا: ممانعة الدخل كبيرة جدا تمنع مرور التيار الدخل اي ان تيار دخل المضخم صفري دو

ثانيا: ممانعة خرج منخفضة تكاد تهمل تيار خرج عالي 

ثالثا: يسعى جاهدا المضخم ليبقي الفرق بين طرفي الدخل العاكس والغير العاكس يساوي صفر اي

v1 تساوي v2 

صورة تمثل الميزات العامة 

الأقطاب :

تشترك جميع شرائح المضخمات بثمانية أرجل وهي:

• دخل الموجب من البور سبلاي VCC SOPPLY+
• دخل السالب من البور سبلاي VCC SOPPLY-
• دخل الاشارة العاكس او الموجب INVERTING INPUT
• دخل الاشارة الغير عاكس السالب NON INVERTING INPUT
• خرج وحيد OUT PUT
• دخل توقيف التفعيل والتحكم INPUT OFF SET
• دخل توقيف التفعيل والتحكم INPUT OFF SET 
• رجل ليس لها عمل فقط وجدت لضرورة التصنيع NC

لم نذكر ارقام الارجل لأنها تختلف من شركة لأخرى ومن ماركة لأخرى 

صورة معبرة عن احد نماذج المضخمات

الأنواع :

• • LM358: تحوي في بنيتها اكثر من مضخم 
  • LM324: تحوي في بنيتها اكثر من مضخم 
  • TL082: تحوي مضخم واحد فقط ذو ترددات عالية 
  • LM1874: تحوي مضخم ذو تيار عالي 
  • LM2902: تحوي مضخم تيار ذو تيار عالي 
  • LM6142-MCP602-AD8032: تتصف هذه الدارات انها تكبر الاشارة بشكل كامل 

البنية الداخلية العامة :

تتكون الدارة المتكاملة من مجموعة من الترانزستورات والمقاومات وهذه الترانزستورات والمقاومات تشكل دارات داخل الدارة المتكاملة التي تجمعهم وهي دارة current mirror ودارة differential amplifier ودارة calibration ودارة  current lemitionircnit

صورة معبرة عن البنية الداخلية 

آلية عمل الدارة :

دائما ما تسعى لتجعل الفرق بين مدخلي الاشارة يساوي الصفر وبالتالي V1 =V2 وبالتالي عند وصل V1 بالأرضي فان V2 تساوي صفر وتختلف الية عمل كل استخدام عن الاخر وسنذكر ذلك في الاستخدامات 

استخداماته :

المقارن Comparative :

يوجد قطبين السالب والموجب لو كان الجهد الذي على الموجب أكبر من الجهد المطبق على السالب والمقصود بالموجب والسالب العاكس والغير عاكس سيقوم المضخم بإخراج قيمة السبلاي الموجب VCC+ ولو كان الجهد المطبق على الغير عاكس أي السالب سيخرج قيمة السالب VCC- من السبلاي او صفر إذا كان القادم من السبلاي صفر GND وبالتالي القيم التي ستكون على الخرج هي من السبلاي 

صورة تظهر آلية عمل المقارن

المضخم العاكس inverter amplifier  :

كلمة العاكس أي تعكس الإشارة ويعني عند تطبيق إشارة بالقسم الموجب سيكون الخرج بالقسم السالب والعكس بالعكس ويمكن حساب درجة تكبير الإشارة من خلال القانون:  

Vout=(-Rf/Rin) *Vin

ويمكن تكبير الإشارة حسب حدود قيم السبلاي 

وعند التكبير أكثر من الحد المسموح به أي عند تعدي حدود السبلاي سيتم قص الإشارة كم في الصورة وذلك يعني وصوله لحالة الاشباع 

صورة المضخم العاكس والاشارة المضخمة

صورة الإشارة هندما تتعدى مرحلة الاشباع

المضخم الغير عاكس Non-inverting amplifier :

ستكون إشارة الدخل الإشارة على الموجب ويحسب درجة التكبير من القانون:

Vout/Vin=1+Rf/Rin

وتبقى الإشارة غير معكوسة، ولكنها مضخمة وايضا عند التضخيم زيادة عن حد السبلاي فإنها تصل لحالة الإشباع ويتم قص الإشارة من الراسم

صورة توصيل المضخم الغير عاكس

      صورة الإشارة قبل الاشباع                               صورة الإشارة بعد الاشباع

المضخم التابع Voltage Follower:

نقوم بإدخال اشارة الخرج على الدخل السالب الغير عاكس وبالتالي الإشارة لا تتضخم ولا تكون مكبرة او مصغرة والفائدة منها هي تكبير التيار او فصل الدوائر 

صورة  توصيل المضخم التابع 

المضخم الجامع omnibus amplifier :

الاشارة تكون موصولة على السالب اما الموجب يكون موصول على الأرضي، ولكن حتى نصل الى الإشارة الدخل الوحيدة يكون هناك أكثر من منبع جهد ومقاومة دخل موصولات على التوازي وهذ ا ما تعنيه كلمة الجامع أي سيقوم بجمع هذه الجهود للحصول على خرج وحيد وذلك بالقانون:

Vout=Rf/Rin(V1+V2+V3+Vn) =Rf/Rin*V1+Rf/Rin*V2-

وبالتالي لو عندنا إشارة جيبية V1 واشارة V2 سيكون الخرج على الراسم مجموع الاشارتين، ولكن معكوسة لأنه بالسالب إشارته 

صورة توصيل المضخم الجامع 

صورة تظهر كيف تم جمع اشارتين صغيرتين بإشارة واحدة كبيرة ولكنها معكوسة

المضخم الطارح subtractor amplifier :

هو عملية الطرح بين V1 وV2 اشارتي الدخل الداخلة للمضخم ويكون Vout يساوي Vout=R3/R1(V2-V1)

ونقوم بعملية الطرح بالشكل V2-V1 لان V2 هو الداخل على الموجب وV1 على السالب وبالتالي لو كان عندنا الإشارات الضعيفة الناتجة عن بعض المجسات مثل المجسات الطبية يتم استخدام دارة instrumentation Amplifier لمثل هذه الأمور

صورة توضح توصيلة الطارح وكيف تتم عملية الطارح على الراسم

المضخم التفاضلي differential amplifier :

هو مراقب لمعدل التغيير الذي يحدث خلال الزمن يكون الدخل بدال Rin مكثف لان لديه علاقة من التكامل والتفاضل وبالتالي يكون الخرج المضخم بالعلاقة:

Vout=-Rf*c*dvin/dt

ندخل إشارة مثلثية تخرج إشارة مربعة 

صورة توصيل المضخم التفاضلي

صورة تظهر إشارة الدخل وكيف تكون إشارة الخرج 

المضخم التكاملي integrative amplifier :

هو عبارة عن جامع للقيم بالنسبة للزمن فهو مراقب للتغيير الذي يحدث ويكون بدال Rf مكثف على عكس التفاضلي حيث سيقوم الخرج بعمل تكامل ل input الدخل   من خلال القانون:

Vin * dtتكامل (Vout= (-/Rin*C     وضعت كلمة تكامل بدال إشارة التكامل 

وتكون إشارة السالب بسبب ان الدخل على السالب 

صورة تظهر توصيل المضخم التكاملي واشارات الخرج والدخل

المراجع :

المهندس وليد عيسى