تكبير وتضخيم الاشارة عن طريق Op-Amp

تكبير وتضخيم الاشارة عن طريق Op-Amp

تستعمل أجهزة أو دائرة تضخيم الاشارة في الاجهزة ذات الحساسية العالية كالاجهزة الطبية على سبيل المثال جاهاز قياس نبضات القلب،جهاز قياس نسبة الاكسجين.وذلك من أجل تكبير الاشارة وجعلها مفهومة لدى أجهزة تحليل ومعالجة الاشارات. وأيضا يستعمل في أجهزة الصوتية وذلك من أجل رفع الصوت و عزل الضوضاء قدر ما يمكن.

يضخم مضخم الأجهزة a.k.a INO أو in-amps كما يوحي الاسم التباين في الجهد ويوفر مخرج تفاضلي مثل أي op-opps أخرى. ولكن بخلاف مضخم الصوت العادي ، سيكون لمكبرات الصوت في الأجهزة مقاومة عالية للدخل  في نفس الوقت يتم عزل وفلترة  للضوضاء مع مدخلات مختلفة تمامًا. 

 في هذه المقالة سوف نتطرق الى أجهزة تضخيم الصوت، وبما أن هذه IC هي مكلفة نسبيا من Op-أمبير ، سنتعلم أيضا كيفية استخدام Op-amp العادي مثل LM385 أو LM324 لبناء مضخم الأجهزة واستخدامها لتطبيقاتنا. 

ما هو IC مكبر الصوت؟

المركبات الداخلي ل IC INA114 وهو iC ضمن المضخمات

 VIN- و VIN+ هي اشارةالدخول أو الاشارة التي نود تضخيمها وسنرمز لها ب V1 و V2 

V0 اشارة الخروج بعد التضخيم.

يمكن حساب جهد اشارة الخروج بالعلاقة الاتية:  (VO = G (V2 – V1

حيث G هو معامل التضخيم الذي يوفره Op-Amp. ويحسب هذا المعامل بالعلاقة التالية:(G = 1+ (50kΩ/RG

لفهم هذا المضخم دعنا نجزء الصورة أعلاه الى ثلاثة أجزاء

 كما ستلاحظون  فإن In-Amp هي مجرد مجموعة من دائرتين OP-amp Buffer ودائرة op-amp تفاضلية واحدة. 

الفرق بين مكبر للصوت التفاضلي ومضخم الأجهزة

بعض العيوب الكبيرة لمكبر الصوت التفاضلي هو أن لديه مقاومة منخفضة جداً للمدخلات بسبب مقاومات الإدخال ولديه CMRR منخفض جداً بسبب gain العالي. ويتم التغلب على هذه المشكلة عن طريق دوائر العزل.

أيضا في مكبر للصوت التفاضلي نحتاج إلى تغيير الكثير من المقاومات لتغيير قيمة gain مكبر الصوت ولكن في مضخم تفاضلي يمكننا التحكم في gain ببساطة عن طريق ضبط قيمة مقاومة واحدة.

التضخيم عن طريق (Op-amp LM358) 

والآن ، دعنا نبني مضخم أجهزة عملي باستخدام أداة op-amp وتحقق من كيفية عمله.

تتطلب الدائرة ثلاثة مقابس صوتية . لقد استخدمت اثنين من  LM358. جهاز LM358 هو جهاز مزدوج يعمل بتقنية op-amp ، و يحتوي على جهازين  في حزمة واحدة ، لذا نحتاج إلى اثنتين منها في دائرتنا. وبالمثل ، يمكنك أيضًا استخدام ثلاثة من LM741 أو حزمة واحدة رباعية من LM324 op-amp.

في الدارة أعلاه ، تعمل قطعة  op-amp U1: A و U1: B كمخزن للجهد الكهربائي ، مما يساعد على تحقيق مقاومة عالية للإدخال. أما  op-amp U2: A فهي بمثابة وحدة op-amp تفاضلية. بما أن جميع المقاومات من op-amp التفاضلية هي 10k فإنها تعمل كمكبر للصوت التفاضلي للوحدة مما يعني أن جهد الخرج سيكون فرق الجهد بين  3 و pin 2 من U2: A.

يمكن حساب جهد الخرج لدارة مضخم الأجهزة باستخدام المعادلة التالية:

((Vout = (V2-V1)(1+(2R/Rg

بحيث :

R = R2=R3=R4=R5=R6=R7

 Rg = Gain Resistor

Rg = R1

ومن هذا فان R و Rg هما من يحددان نسبة التكبير Gain عن طريق العلاقة التالية:

((Gain = (1+(2R/Rg