تقویت کننده عملیاتی Op-Amp

تقویت کننده‌های عملیاتی که به اختصار op-amp نامیده می‌شوند تقویت کننده‌های هستند که ضریب تقویت ولتاژ بسیار بزرگی دارند، بنابراین اگر به ورودی‌های آن اختلاف پتانسیل بسیار کوچکی اعمال شود، در خروجی آن ولتاژ بسیار بزرگی به وجود می‌آید.
در عمل، تقویت کننده وارد ناحیه اشباع می‌شود و به صورت غیر خطی عمل می‌کند. در صورتی که op-amp به عنوان یک تقویت کننده خطی مورد استفاده قرار گیرد، ضریب تقویت کل تقویت کننده موردنظر به روش‌های مختلف قابل کنترل خواهد بود. این تقویت کننده‌ها از نظر اقتصادی ارزان قیمت هستند و از مزایایی، چون کوچک بودن ابعاد، قابلیت اطمینان بالا و پایداری حرارتی خوب برخوردارند.



نماد و شکل ظاهری OpAmp:



با توجه به نماد استاندارد، OpAmp دارای دو پایه ورودی منفی و ورودی مثبت و یک پایه خروجی است. دو ولتاژ DC متقارن (یکی مثبت و دیگری منفی Vcc) تغذیه تقویت کننده را برعهده دارند. در مدار‌های پیچیده، جهت سادگی در رسم مدار، معمولا خطوط تغذیه را رسم نمی‌کنند.
یک تقویت کننده عملیاتی ایده آل بایستی شرایط زیر را دارا باشد.

۱) مقاومت ورودی آن بی نهایت باشد (Ri= ∞).
۲) مقاومت خروجی آن صفر باشد (Ro= O).
۳) گین ولتاژ حلقه باز آن بی نهایت باشد (Av= -∞).
۴) عرض باند آن بی نهایت باشد (BW= ∞).
۵) هنگامی که اختلاف ولتاژ در ورودی صفر است، ولتاژ خروجی نیز صفر باشد.
۶) منحنی مشخصه آن با درجه حرارت تغییر نکند.
تقویت کننده‌های عملیاتی اکثراً بصورت مدار مجتمع ساخته می‌شوند.


بلوک دیاگرام مدار داخلی تقویت کننده عملیاتی:



تقویت کننده‌های عملیاتی تعداد قطعات الکترونیکی زیادی دارند و به صورت‌های مختلف و پیچیده ساخته می‌شوند. در مجموع بلوک دیاگرام یک تقویت کننده عملیاتی از سه قسمت اصلی تشکیل شده است:
الف) طبقه ورودی (تقویت کننده تفاضلی)

ب) طبقه میانی (تقویت کننده ولتاژ)

پ) طبقه خروجی (تقویت کننده توان خروجی)

به صورت کلی در این تقویت کننده تفاضل ولتاژ بین دو پایه ورودی تقویت شده و در خروجی ظاهر می‌شود. حال با استفاده از این تقویت کننده در مداراتی می‌توان از آن به صورت مقایسه کننده و یا تقویت کننده تفاضلی و … استفاده کرد. مدار داخلی OpAmp از تعدادی ترانزیستور و مقاومت تشکیل شده که این مدارات بلوک دیاگرام‌های بالا را می‌سازند.