خرید ودانلود پایان نامه بررسي مراحل طراحي يك كنترل كننده براي تقويت كننده عملياتي (Op-Amp) با استفاده از روش هاي كنترل مدرن

توجه داشته باشيد كه خروجي با V2 همفاز و با V1 در فاز مخالف است به همين خاطر پايانه ورودي ۱ به پايانه ورودي وارونگر معروف است و با علامت – مشخص مي شود در حالي كه پايانه ورودي ۲ به پايانه ورودي ناوارونگر معروف است و با علامت + مشخص مي شود .

آپ امپ تنها به سيگنال تفاضل V2-V1 پاسخ مي دهد و بنابراين سيگنال مشترك دو ورودي را ناديده مي گيرد.

يعني اگر V1=V2=1V ، آنگاه خروجي به طور ايده آل صفر خواهد بود اين خاصيت را حذف وجه مشترك مي ناميم و نتيجه مي گيريم در آپ امپ حذف وجه مشترك بي نهايت است.

توجه داشته باشيد كه آپ امپ تقويت كننده اي با ورودي تفاضلي و خروجي تك سر است اصطلاح خروجي تك سر به اين حقيقت اشاره دارد كه خروجي بين پايانه ۳ و زمين ظاهر مي شود به دلايل روشن بهره A بهره تفاضلي ناميده مي شود.

مشخصه مهم آپ امپ ها آن است كه تقويت كننده با تزويج مستقيم يا تقويت كننده dc هستند كه dc با نشانه تزويج مستقيم آمده است (dc مي توانست نشانگر اصطلاح جريان مستقيم نيز باشد زيرا تقويت كننده با تزويج مستقيم تقويت كننده اي است كه سيگنال هايي با بسامد حدود صفر را تقويت مي كند) اين نكته كه آپ امپ ها تقويت كننده هايي با تزويج مستقيم هستند امكان استفاده از آن ها را در بسياري از كاربردهاي مهم فراهم مي سازد اما اين خاصيت ممكن است باعث بروز بعضي مشكلات جدي شود.

آپ امپ ايده آل بهره اي برابر A دارد كه از بسامد صفر تا بسامد بي نهايت ثابت مي ماند يعني آپ امپ ايده آل سيگنال هاي با بسامد متفاوت را با بهره يكسان تقويت مي كند.

۱-۳- تحليل مدارهاي داراي آپ امپ ايده آل – آرايش وارونگر

مدار شكل زير را كه شامل يك آپ امپ و دو مقاومت R1,R2 است در نظر بگيريد مقاومت R2 پايانه خروجي آپ امپ را به پايانه ورودي وارونگر يا منفي وصل مي كند R2 را بوجود آورنده پسخورد منفي

مي ناميم اگر R2 بين پايانه ۲و۳ متصل مي شد آن را پسخورد مثبت مي ناميديم .

اكنون مي خواهيم مدار شكل فوق را تحليل كنيم و G بهره حلقه بسته را كه به صورت زير تعريف مي شود تعيين كنيم :

فرض مي كنيم آپ امپ ايده آل باشد تحليل بدين صورت انجام مي گيرد : بهره A بسيار بزرگ (به طور ايده آل بي نهايت ) است اگر فرض كنيم مدار در حل كار است و ولتاژ خروجي محدودي را در پايانه ۳ بوجود مي آورد آنگاه بايد ولتاژ ميان پايانه هاي ورودي آپ امپ بي نهايت كوچك باشد يعني اگر ولتاژ خروجي را V0 بناميم آنگاه مطابق تعريف :

نتيجه مي شود كه ولتاژ در پايانه وارونگر (V1) از رابطه بدست مي آيد يعني بدليل آنكه بهره A به بي نهايت نزديك مي شود ولتاژ V1 به V2 نزديك مي شود ما اين موضوع را بدين صورت بيان

مي كنيم كه دو پايانه ورودي بالقوه به سوي يكديگر ميل مي كند همچنين از اتصال كوتاه مجازي كه بين دو پايانه ورودي ايجاد مي شود نيز صحبت مي كنيم در اينجا بايد روي كلمه مجازي تاكيد شود و هنگام تحليل مدار نبايد به اشتباه پايانه هاي ۱و۲ را واقعاً اتصال كوتاه كرد. اتصال كوتاه مجازي بدين معني است كه به سبب بهره بي نهايت A هر ولتاژي كه در ۲ باشد به طور خودكار در ۱ نيز ظاهر مي شود اما گاهي اتفاق

مي افتد كه پايانه ۲ به زمين متصل مي شود بنابراين پايانه ۱ را زمين مجازي مي ناميم يعني در آن ولتاژ صفر داريم ولي واقعاً به زمين متصل نشده است.

اكنون كه v1 را تعيين كرده ايم در وضعيتي هستيم كه بتوان قانون اهم را به كار برد و جريان i1 در R1 را به صورت زير يافت :

اين جريان نمي تواند داخل آپ امپ برود زيرا ايده آل امپدانس ورودي صفر دارد و در نتيجه جرياني برابر صفر مي كشد نتيجه مي گيريم كه I1 مجبور است از طريق R2 به طرف پايانه ۳ داراي امپدانس پايين جريان يابد مي توان قانون اهم را در مورد R2 به كار برد و V0 را تعيين كرد ، يعني

كه اين عبارت همان بهره حلقه بسته مورد نظر مي باشد در حقيقت بهره حلقه بسته همان نسبت دو مقاومت R2,R1 است علامت منفي بدين معني است كه تقويت كننده حلقه بسته ، سبب وارونگي سيگنال مي شود و به علت همين علامت منفي اين آرايش ، آرايش وارونگر ناميده مي شود.

تاثير بهره حلقه – باز محدود

با بدست آوردن عبارتي براي بهره حلقه بسته ، با فرض آنكه بهره حلقه باز A محدود است نكاتي كه تا كنون مطرح شده است بهتر روشن مي شود اگر ولتاژ خروجي را با V0 نشان دهيم آنگاه ولتاژ ميان دو پايانه ورودي آپ امپ V0 /A خواهد بود چون پايانه ورودي مثبت زمين شده است ولتاژ در پايانه ورودي منفي بايد –V0 /A باشد اكنون مي توان I1 جريان گذرنده از R1 را از رابطه زير بدست آورد :