فكره عامه عن الدائرة المتكاملة


(eng darch) #1

هذا اول موضوع اضيفه علي هذا المنتدي الرائع وبارك الله للقائمين عليه وساعدهم علي افادتنا اكثر واكثراليوم انا بصدد شرح مكبر العمليات وبعض تطبيقاته العملية وقدر المستطاع شرح القوانين المستخدمة فيهاولا معنيالكلمة لفظيا مكبر او مضخم هو مكون يقوم بتكبير الجهد او التيار علي حسب نوع المكون وكلمة عمليات نسبت اليه لانه كان المكون الاكثر شيوعا في الحاسب الاولي وهذا المكون يعتب بمثابة المكون الاساسي في تطبيقات التحكم الكلاسيكية “الغيرمعتمدة علي البرمجة او علي بروسيسور مثل ميكرو كنترولر او plc وما الي ذلك”.

اولا هو مكبر فرقي"differential amplifier" او بمعني اخر لا يكبر سوي فيرق بين جهدين احدهما جهد مرجع والاخر هو الجهد المعطي وبذلك فهو مكون حساس للجهد وليسللتياروله العديد من التطبيقات ويتوقف نوع التطبيق علي نوع المكونات المستخدمةوطريقة توصيلها ونبدا بابسط الاستخدامات وهي دائرة تكبير الجهد ولكن اولا نتعرفاكثر علي اطرافه وهم ثمانية اطراف وعلي الترتيب هم:-

الطرف1:يستخدم لتعديل جهدالخطا او ffset voltage
الطرف 2:طرف الدخل السالب او الذي ينتج عنه خرج به 180درجة فرق في الطور عن الدخلالطرف3:طرف الدخل الموجب وينتج عنه خرج متفق فيالطور مع الدخل المطبق عليهالطرف 4:يتصل بمضدر الجهد السالبالطرف5:يتصلبمقاومة متغيرة طرفها الثابت الاخر بالطرف 1 والطرف المتغير بالجهدالسالبالطرف6:هو الطرف الذي يؤخذ من عليه جهد الخرجالطرف 7:يتصل بجهدالتغذية الموجبالطرف 8:يسمي بالانجليزية comp2وهو غير مستخدم في الغالبيةالعظمي من التطبيقاتوبعد التعرف علي الاطراف نتعرف علي الخصائص وهي:-
1:- كسب الدائرة المفتوحة بلا تغذية خلفية كبير جدا يصل الي ما لا نهاية في الحالةالمثالية
2:- مقاومة دخل عالية جدا تصل الي مالا نهاية في الحالةالمثالية
3:- مقاومة خرج صغيرة جدا تصل الي صفر في الحالة المثاليةوبالطبعلا يمكن الوصول الي الحالة المثالية ولذلك تتراوح الماومة في الدخل للمضخم نفسه بين 6ميجا الي20 ميجا اوم- ومقاومة الخرج تتراوح من 20الي 100 اوم كما يصل الكسب الي 140دي بي ايضا وطبعا

هذه القيم تتغير حسب جودة نوع المضخموالان لنتعرف عليبارامترات مكبر العمليات وهي :-
1:نسبة الطرد لاشارة الحالة المتماثلة:- وهيقدرة مكبر العمليات علي ملاشاة الخرج الناتج عن تطبيق دخل متساوي علي الطرف الموجبوالسالب والذي يفترض ان يكون خرجه صفر في الحالة المثالية ولكنه يزداد قليلا عنالصفر وكلما كان اقرب الي الصفر تكون قدرة المكبر علي الطرد او المنع اعلي وفيالحالة العادية تصل هذه القدرة الي 90دي بي .والكلمة بالانجليزية
common mode rejection ratio
2: اشارة الحالةالمتماثلة:
هو الخرج الناتج عن تطبيق دخلمتماصل علي طرفي الدخل وبالانجليزية
common mode signal
وطبعا كلما وصلت هذهالاشارة الي القيم الاقرب الي الصفر كان الاداء افضل
3:كسب الدائرةالمفتوحة:
هو الخرج الناتج عن تطبيق دخل علي احد طرفيه بدون دائرة تغذيةعكسية
4:معامل اعادة التعديل:
والمقصود به تعديل التغير في الكسب الناتج عنتغير درجة الحرارة ومثله مثل الترانزستور يختلف من نوع الي اخروبالانجليزيةderating factor
5:اقصي دخل ممكن :
وهو اقصي دخل يتحمله المضخم سواء موجب او سالب ومنالضروري ان نعرف عن اي مكون اليكتروني يحتاج الي تغذية كهربية خارجية ان الجهدالناتج عنه او المطبق عليه لا يمكن ان يتجاوز جهد التغذية لان هذا يؤدي الي تشبعالعنصر وثبات جهد الخرج عند جهد التغذية ولكن اذا ظل الحال ثابتا لفترة طويلة يتلفالعنصر ومعني ذلك ان اقصي جهد ناتج عن مضخم العمليات لا يصبح ابدا لا نهائي كما هوالمفترض نظريا ولكن جهد التغذية هو اقصي خرجوهذه اهم البارامتراتوبالتاكيد هناك الكثير منها ولكن ذلك هو ما نحتاجه للمساعدة في الفكرة المبدئية عنهذاالمكونينقص الان التحدث عن طرق التوصيل ومعادلة جهد الخطاجهود التغذيةالمستخدمة هي 15 فولت موجب مع طرف 7 وسالب مع طرف 4اما معادلة جهد الخطا تكونعن طريق توصيل الطرف 1 مع الطرف 5 بمقاومة متغيرة والطرف المتغير منها بالجهدالسالب وذلك بشرط عدم توصيل دخل علي اي من اطراف الدخل وذلك اما بفتح دائرة الدخلاو توصيل الطرفين 2 و 3 بالارض وقياس الخرج بين طرف 6 والارض وتغيير قيمة المقاومةالمتغيرة حتي يصل الخرج الي صفر ثم رفع المقاومة من الدائرةوشكل العنصر هو
وهذاهو شكل الاطراف والرمز بالدائرةاما عن التطبيقات فهي كمل يلي :-
1: مضخم جهد عاكس:
يطبق الدخل علي الطرف 2 ويتصل الطرف 3 بالارض ويؤخذالخرج باشارة معكوسة من علي طرف 6 والشكل التالي يوضح طريقة التوصيل

ويمكن توصيل مقاومة قيمتها Rin\Routبهدف معادلة مقاومة الارضعلي الطرف الموجب كي لا يمر تيار داخل مكبر العمليات فينتج عنه فرق جهد عالي يؤديالي تغير الخرج نظرا للمقاومة العالية للدخل والعلاقة بين الدخل والخرج تتوقف عليقيم المقاومات وفقا لما يليوالاشارة السالبة تدل علي الفرق في الطور
2:مضخم الجهد غيرالعاكس:-
يطبق الجهد علي طرف الدخل الغير عاكس او الطرف 3ويتصل الطرف 2 بالارضيلتكبير الفرق بين الجهد المطبق وجهد الارض الصفري وبذلك نضخم الجهد المطبق فقطوالدائرة كما بالشكل

والعلاقة المستخدمة هي

3: دائرة المضخم الفرقي:
يطبق كل جهد من الجهود المراد تكبير الفرق بينها علي طرفمن طرفي الدخل ويتم تكبير كل منهما بقيمة واحد اي ان مقاومتي التغذية العكسيةوالدخل تكون متساوية وبذلك يكون Vo=Vinلطرف 3ويكون Vo=-Vinللطرف 2 وبالتاليالخرج الكلي يكون محصلة الجهدين اي Vo=Vi1-Vi2
ويكون Vi1مطبق علي الطرف 3 والاخرعلي الطرف 2والشكل التالي يوضح الدارئرة المستخدمةواذا كانت مقاومة الدخل لا تساوي مقاومة التغذية العكسية كما بالشكلنستخدم العلاقة

4:دائرة تابع الجهد:
وهي دائرة buffer بمعني ان الخرجوالدخل متفقان في القيمة والاشارة وتهذف لحماية الدوائر الحساسة من ارتفاع التياروهي كما بالشكل


ومن الملاحظ ان المعاوقة هنا كبيرة جدا ان الدخل يطبق علي الطرف 3 نفسه وليس علي مقاومة دخل وايضا لا يوجد تغذية عكسية وبالتالي زيادة التيار لايقيمة لا تؤثر علي دائرة الحمل
5:دائرة تكامل الشكل الموجي:
وتقوم بتكاملمعادلة الشكل الموجي لاي اشارة كهربية وهي كما بالشكل

وهي ذات اهمية كبيرة جدا في تطبيقات التحكم مثل PID controller
والعلاقة المستخدمة هي
والمقصود بالطرف المجموع كثابت تكامل هو قيمة الجهد ناتج عن الشحنةالابتدائية للمكثف كما ان tهي الثابت الزمني للدائرة ويساوي R*Cوالاشارة السالبةتشير الي الفرق في الطور بين الدخل والخرج

6:دوائر مقارنةالجهود:
تتصل الجهود مباشرة بالطرفين الخاصين بالدخل بلا مقاومات دخل والهدف منذلك معرفة الفرق بين الجهدين حتي اذا كان صغير جدا في نطاق المللي فولت وبذلك لاتستخدم دائرة تغذية عكسيةولان الكسب في هذه الحالة كبير جدا فان اي فرق جهدصغير بين الطرفين سوف يؤدي الي تشبع العنصر ويكون الخرج موجب او سالب جهد التغذيةوهذا يكون مؤشر علي وجود فرق بين الجهدين المطبقين وشكل الدائرة معروف بدون رسم حيثيتصل الطرف2 و 3 بالدخلين بدون مقاومات متصلة باي من الاطرافواللهالمستعاناتمني ان ينال الموضوع اعجابكم والموضوع القادم باذن الله يتحدث عنالتطبيقات الاكثر تعقيدا ولذلك فقد اكتفيت بالتطبيقات البسيطة فقط وقريبا باذن اللهباقي التطبيقات كاملةوالسلام عليكم ورحمة الله وبركاته


(system) #2

مشكور


(metwally.mustafa) #3

شكرا لك اخى الكريم


(محمد التونجي) #4

اهلا بك اخdarch : موضوعك جميل وهام لاخوتنا الطلاب ولك ياحبذا لو زودته ببعض الرسومات والتوضيحات التي تعرفنا ببنية مضخم العمليات وان لم تكن الرسومات متوفرة لديك فاسمح لي بطرحها



(system) #5

اشكرك جزيل الشكر وبارك الله فيك