مضخم الجمع غير المقلوب: الدائرة، الاشتقاق، وظيفة النقل، مقابل الجمع المقلوب وتطبيقاته

التشغيل مكبرات الصوت متوفرة في تكوينات مختلفة. أ مكبر للصوت الجمع هو أحد الأنواع المستخدمة لدمج الفولتية المتاحة على ما لا يقل عن مدخلين أو أكثر في جهد o/p واحد. يحتوي المضخم التشغيلي المقلوب على جهد دخل واحد يتم توفيره لطرف الإدخال المقلوب. إذا أعطينا عدة مقاومات دخل لطرف الإدخال المقلوب، فإن كل دخل يعادل قيمة مقاومة الإدخال الأصلية، والمعروفة باسم مضخم الجمع. يقوم هذا المضخم بمعالجة إضافة وطرح الفولتية. هناك نوعان من مكبرات الصوت التجميعية؛ عكس وغير قلب. توفر هذه المقالة معلومات موجزة عن أ مكبر للصوت الجمع غير المقلوب والعمل وتطبيقاته.

ما هو مضخم الجمع غير المقلوب؟

يُعرف نوع تكوين دائرة Op-Amp المستخدم لتوفير مخرجات مجمعة، بنفس الطور أو القطبية بمضخم جمع غير مقلوب. تستخدم هذه الأنواع من مكبرات الصوت التجميعية تقنية الاقتران المباشر، والتي تشير إلى أن إشارات المصدر متصلة وموجهة إلى Op-Amp.

في هذا النوع من تكوين المضخم التشغيلي، يتم تأريض الإدخال المقلوب لمضخم العمليات. يتم توصيل الدخل غير المقلوب بجهد الدخل من خلال المقاوم أو مباشرة. يمكن تحديد جهد الخرج لمكبر الصوت غير المقلوب باستخدام الصيغة التالية:

فوت = (1+RF/R1)*فين

حيث أن 'Rf' هو مقاومة التغذية الراجعة، و'R1' هو مقاومة الدخل وVin هو مجموع جهود الدخل المطبقة.

عمل مضخم الجمع غير المقلوب

يوفر مضخم الجمع غير المقلوب مجموعًا o/p لإشارات i/p بما في ذلك الطور القطبي (أو) المماثل. يحتوي هذا مكبر الصوت على عدة مصادر دخل ومخرج واحد حيث يتم توصيل هذه المدخلات بطرفه غير المقلوب من خلال المقاومات.

يتم توصيل كل إشارة دخل مباشرة بمقاوم بينما يتم توصيل الطرف الآخر من كل مقاوم ببساطة بالطرف غير المقلوب لمضخم العمليات. بعد ذلك، يتم توصيل وصلة الجمع بـ GND من خلال مقاومة التغذية الراجعة. لذا فإن هذا الترتيب يسمح ببساطة للمضخم التشغيلي بإضافة جهود دخل مختلفة مع الترجيح المناسب الذي تحدده قيم المقاوم.

إجمالي خرج مكبر الصوت هذا هو مجموع جميع جهود الإدخال المتصلة حيث تعتمد الأوزان الفردية على المقاومات المتصلة ذات المدخلات المكافئة. لذا فإن الإدخال والإخراج لهذا مكبر الصوت يكون في الطور مع 0 درجة.

مضخم الجمع غير المقلوب باستخدام Op Amp

يظهر الرسم البياني لدائرة مكبر الصوت غير المقلوب أدناه. يشبه تكوين مكبر الصوت هذا مكبر الصوت غير المقلوب. يتم إعطاء الفولتية المدخلة لمكبر الصوت هذا إلى طرف الإدخال غير المقلوب الخاص بـ Op Amp. يتم تغذية خرج مكبر الصوت هذا مرة أخرى من خلال ردود فعل انحياز مقسم الجهد إلى طرف الإدخال المقلوب. تحتوي هذه الدائرة على ثلاثة مدخلات فقط من أجل السهولة، ولكن يمكن أيضًا إضافة عدد من المدخلات. تمت مناقشة حساب جهد الخرج لهذا مكبر الصوت أدناه.

إذا كان جهد الدخل مثل 'VIN' عبارة عن مجموعة إشارات الإدخال، فيمكن توفير ذلك عند الطرف غير المقلوب لمضخم التشغيل. من دائرة مكبر الصوت المجمعة غير العاكسة المذكورة أعلاه، يمكننا حساب جهد خرج مكبر الصوت هذا باستخدام دبوس الإدخال VIN وفي مقسم التغذية المرتدة، يتم استخدام مقاومات Rf وRi. وبالتالي يصبح جهد الخرج كما يلي:

VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))

عندما يتم معرفة جهد الخرج لمكبر الصوت هذا، يتعين علينا تحديد قيمة VIN. إذا كانت مصادر الإدخال الرئيسية الثلاثة هي V1 وV2 وV3، وكانت مقاومات الإدخال هي؛ R1 وR2 وR3، ثم تكون مدخلات القناة المعنية هي VIN1 وVIN2 وVIN3 عندما تكون القنوات المكافئة الأخرى مؤرضة. هكذا،

VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3

وهنا، عندما لا تنطبق فكرة الأرض الافتراضية، تؤثر جميع القنوات على القنوات المتبقية. أولاً، علينا حساب الجزء VIN1 من رقم VIN وبواسطة عملية حسابية سهلة؛ يمكننا بسهولة الحصول على القيمتين المتبقيتين VIN2 وVIN3.

عندما يتم تأريض V2 وV3 للوصول إلى VIN1، فلا يمكن تجاهل مقاوماتهم المكافئة باعتبارها تشكل شبكة مقسم الجهد. بالتالي،

VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]

وبالمثل، يمكننا حساب القيمتين الأخريين VIN2 وVIN3 على النحو التالي:

VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]

لذلك،

VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3

VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))].

وأخيرا، يمكننا حساب الجهد الناتج على النحو التالي:

VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) {V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3) )] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]}

إذا أخذنا بعين الاعتبار الحالة الموزونة المكافئة الخاصة حيثما تكون جميع المقاومات ذات القيم المتشابهة، فإن VOUT هو:

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)

يتم التعامل مع تصميم دائرة الجمع غير المقلوبة من خلال تصميم هذا المضخم بشكل أساسي للحصول على كسب الجهد اللازم. بعد ذلك، يتم اختيار مقاومات الإدخال بأكبر حجم ممكن لتناسب نوع مضخم التشغيل المستخدم.

وظيفة نقل مكبر الصوت غير المقلوب

تظهر أدناه دائرة مضخم الجمع غير المقلوب مع ثلاثة مدخلات. إذا أردنا إضافة ثلاث إشارات دخل إلى مكبر الصوت، فسيتم مناقشة وظيفة النقل لمضخم جمع غير مقلوب ثلاثي الإدخال أدناه.

باستخدام نظرية التراكب، أولاً، سنترك ببساطة 'V1' داخل هذه الدائرة، وV2 وV3 أصبحا صفرًا عن طريق توصيل مقاومات R2 وR3 بـ GND.

للحصول على مضخم تشغيلي مثالي، يعتبر تيار الإدخال للطرف غير المقلوب صفرًا. لذا فإن المقاومات R1 وR2 وR3 ستصنع مخفف جهد من خلال المقاومات R2 وR3 الموصلة على التوازي. لذا فإن 'Vp' هو؛

فب = V1 R2 || R3/ R1+ R2|| ر3

أين مع R2 || R3 لاحظنا أن قيم R2 و R3 متوازية.

مع مصدر الإدخال V1، يمكن ملاحظة خرج مكبر الصوت التشغيلي من خلال VOUT1 ويمكن كتابته على النحو التالي:

VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]

ومن خلال استبدال قيمة Vp في معادلة VOUT1، يمكننا الحصول على:

VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

وبالمثل، يمكننا كتابة VOUT2 & VOUT3 عندما تكون إشارات الإدخال فقط؛ V2 و V3 على التوالي.

VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]

من خلال إضافة معادلات VOUT1 وVOUT2 وVOUT3 المذكورة أعلاه، ستصبح وظيفة النقل لمكبر الصوت غير المقلوب بما في ذلك ثلاث إشارات دخل كما يلي:

VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .

الفرق بين مضخم الجمع المقلوب وغير المقلوب

تمت مناقشة الفرق الرئيسي بين مكبرات الصوت العاكسة وغير العاكسة أدناه.

مزايا

ال مزايا مضخم الجمع غير المقلوب تشمل ما يلي.

• إن كسب جهد مكبر الصوت هذا إيجابي.
• يمكن الحصول على إشارة الخرج دون عكس الطور.
• قيمة مقاومة المدخلات عالية.
• كسب الجهد متغير.
• في هذا مكبر الصوت، يمكن تحقيق مطابقة المعاوقة الفائقة.

ال عيوب مكبر الصوت غير المقلوب تشمل ما يلي.

• يحتوي مكبر الصوت هذا على عيب رئيسي حيث سيكون كسب الدائرة مضاعفًا للقناة المتبقية المتصلة إذا تم فصل أحد المدخلات.
• لا يُنصح بالابتعاد عن طفو المسامير غير المقلوبة أثناء فصل جميع المدخلات.
• من الممكن أن يكون هناك تداخل محتمل بين المدخلات والمدخلات الأخرى مع تغير درجة خطورته.
• يمكن أن يؤدي إدخال مدخل ثالث إلى انخفاض في الكسب داخل القناتين الأوليين، مما قد يكون له آثار تعتمد على تطبيق معين.
• إذا كان هناك رابط لأي مصدر له قيمة مقاومة خرج متغيرة، فإنه يؤثر على تضخيم القناتين المتبقيتين، وهو ما قد لا يكون شائعًا.

التطبيقات

ال تطبيقات مكبرات الصوت غير العاكسة تشمل ما يلي.

• يمكن تطبيق دوائر المضخم التشغيلي غير العاكس عندما تكون هناك حاجة إلى مقاومة دخل عالية.
• يمكن استخدام هذه الدوائر كمتابع للجهد ببساطة عن طريق توفير o/p للمدخل المقلوب مثل العاكس.
• تساعد هذه الدوائر في عزل الدوائر المتتالية المعينة.
• يستخدم هذا المضخم لتوفير مخرجات مجمعة لإشارات الإدخال المطبقة بنفس الطور أو القطبية.

وبالتالي، هذه نظرة عامة على الجمع غير المقلوب مكبرات الصوت، الدوائر، الاشتقاق الاختلافات، وظيفة النقل، المزايا، العيوب، وتطبيقاتها. هذا هو نوع من مكبرات الصوت المجمعة مع عدة مدخلات إلى المدخلات +ve غير المقلوبة. يمكن استخدام مضخم التجميع كمضخم تجميع غير مقلوب عن طريق توصيل إشارات الإدخال المختلفة عبر المقاومات بمدخل المضخم التشغيلي غير المقلوب.

إن جهد الخرج لمضخم التجميع هذا هو مقدار جهود الدخل، متحيزة بقيم المقاوم. يمكن توصيل كل إشارة دخل لهذا المضخم ببساطة بمقاوم بينما يمكن توصيل الطرف المتبقي من كل مقاوم بالطرف غير المقلوب لمكبر الصوت التشغيلي. بعد ذلك، يتم توصيل وصلة الجمع بـ GND من خلال مقاومة التغذية الراجعة. لذا، فإن هذا الترتيب يسمح للمضخم التشغيلي بتضمين جهود دخل مختلفة من خلال الترجيح المناسب الذي يتم تحديده من خلال قيم المقاوم. وهنا سؤال لك، ما هو مكبر للصوت تلخيص؟