مضخم تفاضلي كامل

المضخم التفاضلي الكامل ( FDA ) هو مضخم جهد إلكتروني عالي الكسب ومقترن بتيار مستمر ، مزود بمداخل ومخارج تفاضلية . في الاستخدام العادي، يتم التحكم في خرج المضخم التفاضلي الكامل بواسطة مسارين للتغذية الراجعة، واللذان، نظرًا لكسب المضخم العالي، يحددان بشكل شبه كامل جهد الخرج لأي مدخل معين.

في مضخم تفاضلي كامل، يتم رفض الضوضاء ذات الوضع المشترك مثل اضطرابات مصدر الطاقة؛ وهذا يجعل مضخمات التفاضل الكاملة مفيدة بشكل خاص كجزء من دائرة متكاملة للإشارات المختلطة . ^{[ 1 ]}

تُستخدم دائرة تحويل الإشارة التناظرية (FDA) غالبًا لتحويل الإشارة التناظرية إلى شكل أكثر ملاءمة لإدخالها إلى محول تناظري رقمي ؛ تحتوي العديد من محولات الإشارة التناظرية الرقمية الحديثة عالية الدقة على مداخل تفاضلية. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

بالنسبة لأي جهد دخل، فإن دائرة التغذية الراجعة المثالية لها كسب حلقة مفتوحة لا نهائي ، وعرض نطاق ترددي لا نهائي ، ومقاومة دخل لا نهائية مما يؤدي إلى تيارات دخل صفرية، ومعدل تغيير لا نهائي، ومقاومة خرج صفرية ، وضوضاء صفرية .

في دائرة التغذية الراجعة المثالية، يكون الفرق في جهد الخرج مساوياً للفرق بين جهدي الدخل مضروباً في الكسب. ولا يعتمد جهد الوضع المشترك لجهد الخرج على جهد الدخل. وفي كثير من الحالات، يمكن ضبط جهد الوضع المشترك مباشرةً بواسطة جهد دخل ثالث.

• جهد الإدخال:${\displaystyle V_{\mathrm {id} }=V_{\mathrm {in+} }-V_{\mathrm {in-} }}$^{[ 5 ]}
• جهد الخرج:${\displaystyle V_{\mathrm {od} }=V_{\mathrm {out+} }-V_{\mathrm {out-} }=V_{\mathrm {id} }\times \mathrm {Gain} }$^{[ 5 ]}
• جهد الوضع المشترك الناتج:${\displaystyle V_{\mathrm {oc} }={\frac {(V_{\mathrm {out+} })+(V_{\mathrm {out-} })}{2}}}$^{[ 5 ]}

لا يمكن لدائرة إدارة الغذاء والدواء الحقيقية إلا أن تقترب من هذا الوضع المثالي، وتخضع المعايير الفعلية للانحراف بمرور الوقت ومع تغيرات درجة الحرارة وظروف الإدخال وما إلى ذلك. تقترب دوائر إدارة الغذاء والدواء الحديثة المتكاملة من نوع FET أو MOSFET من هذه الأوضاع المثالية بشكل أدق من الدوائر المتكاملة ثنائية القطب حيث يجب معالجة الإشارات الكبيرة في درجة حرارة الغرفة ضمن نطاق ترددي محدود؛ وتكون مقاومة الإدخال، على وجه الخصوص، أعلى بكثير، على الرغم من أن دوائر إدارة الغذاء والدواء ثنائية القطب عادة ما تُظهر خصائص انحراف إزاحة الإدخال والضوضاء الأفضل (أي الأقل).

حيث يمكن تجاهل قيود الأجهزة الحقيقية، يمكن اعتبار دائرة التغذية الراجعة ذات الكسب (FDA) بمثابة صندوق أسود مزود بكسب؛ إذ يتم تحديد وظيفة الدائرة ومعاييرها بواسطة التغذية الراجعة ، والتي عادةً ما تكون سالبة. وتُعد دائرة التغذية الراجعة ذات الكسب، كما تُطبق عمليًا، دائرة متكاملة متوسطة التعقيد .

يُعرَّف كسب الحلقة المفتوحة بأنه التضخيم من المدخل إلى المخرج دون تطبيق أي تغذية راجعة . في معظم الحسابات العملية، يُفترض أن كسب الحلقة المفتوحة لانهائي، ولكن في الواقع، من الواضح أنه ليس كذلك. تُظهر الأجهزة النموذجية كسبًا للتيار المستمر في الحلقة المفتوحة يتراوح بين 100,000 وأكثر من مليون  ؛ وهذا كبير بما يكفي لتحديد كسب الدائرة بشكل شبه كامل بمقدار التغذية الراجعة السالبة المستخدمة. لمضخمات العمليات حدود أداء يجب على المصمم مراعاتها، وأحيانًا إيجاد حلول بديلة. على وجه الخصوص، قد يحدث عدم استقرار في مضخم التيار المستمر إذا تم إهمال جوانب التيار المتردد.

لا ينطبق كسب دائرة التغذية الراجعة (FDA) المحسوب عند التيار المستمر على الترددات العالية. كتقريب أولي، يتناسب كسب دائرة التغذية الراجعة النموذجية عكسيًا مع التردد. وهذا يعني أن دائرة التغذية الراجعة تتميز بحاصل ضرب الكسب في عرض النطاق الترددي . على سبيل المثال، دائرة تغذية راجعة بحاصل ضرب كسب في عرض النطاق الترددي يبلغ 1  ميجاهرتز سيكون لها كسب 5 عند 200  كيلوهرتز، وكسب 1 عند 1 ميجاهرتز. تم إدخال خاصية التمرير المنخفض  هذه عمدًا لأنها تُسهم في استقرار الدائرة من خلال إدخال قطب مهيمن. يُعرف هذا بتعويض التردد .

تتميز أجهزة قياس الترددات ذات الأغراض العامة منخفضة التكلفة عادةً بنطاق ترددي يبلغ بضعة ميغاهرتز. أما أجهزة قياس الترددات المتخصصة وعالية السرعة، فيمكنها تحقيق نطاق ترددي يصل إلى مئات الميغاهرتز. بل إن بعضها قادر على تحقيق نطاق ترددي يتجاوز غيغاهرتز.

• مرشح نشط
• الحاسوب التناظري
• مكبر عمليات ذو تغذية راجعة للتيار
• مضخم قياس
• تطبيقات مكبرات العمليات
• مضخم ناقلية العمليات

• مكبرات الصوت التفاضلية الكاملة (تقرير تطبيقات شركة TI)
• مضخمات تفاضلية كاملة (مجلة تطبيقات TI التناظرية)