مكبر العمليات

المضخم التشغيلي (يُشار إليه اختصارًا بـ op amp أو op-amp أو opamp ) هو مضخم إلكتروني ذو اقتران تيار مستمر ، وله مدخل تفاضلي ، وجهد خرج أحادي الطرف (عادةً) ، ^[¹^] وكسب عالٍ للغاية . وقد اشتق اسمه من استخدامه الأصلي في إجراء العمليات الحسابية في الحواسيب التناظرية . يقوم مضخم العمليات ذو التغذية الراجعة للجهد ( VFOA أو VFA ، وهو محور هذه المقالة) بتضخيم فرق الجهد بين مدخليه، بينما يقوم مضخم العمليات ذو التغذية الراجعة للتيار (CFOA)، وهو أقل شيوعًا، بتضخيم التيار بين مدخليه. ^[²^]

باستخدام التغذية الراجعة السالبة ، يمكن تحديد خصائص دائرة تطبيق مكبر العمليات (مثل كسبه، ومقاومة دخله وخرجه ، وعرض نطاقه ، ووظائفه) بواسطة مكونات خارجية، مع اعتماد ضئيل على معاملات درجة الحرارة أو التفاوتات الهندسية في مكبر العمليات نفسه. وقد جعلت هذه المرونة مكبر العمليات عنصرًا أساسيًا شائعًا في الدوائر التناظرية .

تُستخدم مكبرات العمليات اليوم على نطاق واسع في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية والعلمية. لا تتجاوز تكلفة العديد من مكبرات العمليات القياسية في الدوائر المتكاملة بضعة سنتات؛ ومع ذلك، قد تتجاوز تكلفة بعض مكبرات العمليات المتكاملة أو الهجينة ذات المواصفات الخاصة 100 دولار أمريكي . ^[³^] يمكن تغليف مكبرات العمليات كمكونات أو استخدامها كعناصر في دوائر متكاملة أكثر تعقيدًا .

مكبر العمليات هو أحد أنواع مكبرات الصوت التفاضلية . وتشمل أنواع مكبرات الصوت التفاضلية الأخرى مكبر الصوت التفاضلي الكامل (مكبر عمليات ذو خرج تفاضلي بدلاً من خرج أحادي الطرف)، ومكبر القياس (عادة ما يتم بناؤه من ثلاثة مكبرات عمليات)، ومكبر العزل (مع عزل جلفاني بين المدخل والمخرج)، ومكبر التغذية الراجعة السالبة (عادة ما يتم بناؤه من مكبر عمليات واحد أو أكثر وشبكة تغذية راجعة مقاومة).

عملية

تتكون مداخل المضخم التفاضلية من مدخل غير عاكس (+) بجهد $V +$ ومدخل عاكس ( - ) بجهد $V- ؛$ في الحالة المثالية، يُضخّم المضخم العملياتي فرق الجهد بين المدخلين فقط، والذي يُسمى جهد الدخل التفاضلي . يُعطى جهد خرج المضخم العملياتي $Vout$ بالمعادلة التالية $:$ $V_{\text{out}}=A_{\text{OL}}(V_{+}-V_{-}),$ حيث $A OL$ هو كسب الحلقة المفتوحة للمضخم (يشير مصطلح "الحلقة المفتوحة" إلى عدم وجود حلقة تغذية راجعة خارجية من المخرج إلى المدخل).

مضخم الحلقة المفتوحة

عادةً ما تكون قيمة $A OL$ كبيرة جدًا (100,000 أو أكثر لمضخمات العمليات في الدوائر المتكاملة، ما يعادل +100 ديسيبل ). لذا، حتى فرق الجهد الضئيل جدًا (بالميكروفولت) بين $V$ $+$ $و$ V- $قد$ يدفع المضخم إلى التشويش أو التشبع . لا يمكن التحكم بدقة في قيمة $A$ $OL$ من خلال عملية التصنيع، ولذلك من غير العملي استخدام مضخم الحلقة المفتوحة كمضخم تفاضلي مستقل .

بدون تغذية راجعة سالبة ، ومع تغذية راجعة موجبة اختيارية للتجديد ، يعمل مضخم العمليات ذو الحلقة المفتوحة كمقارن ، على الرغم من أن دوائر المقارنة المتكاملة أكثر ملاءمة. ^{[ 4 ]} إذا تم تثبيت المدخل العاكس لمضخم العمليات المثالي عند الصفر (0 فولت)، وكان جهد الدخل $Vin المطبق$ على المدخل غير العاكس موجبًا، فسيكون الخرج موجبًا إلى أقصى حد؛ وإذا كان $Vin سالبًا$ ، فسيكون الخرج سالبًا إلى أقصى حد.

مضخم الحلقة المغلقة

إذا رُغِبَ في تشغيلٍ قابلٍ للتنبؤ، يُستخدم التغذية الراجعة السالبة بتطبيق جزءٍ من جهد الخرج على المدخل العاكس. تُقلل التغذية الراجعة ذات الحلقة المغلقة بشكلٍ كبيرٍ من كسب الدائرة. عند استخدام التغذية الراجعة السالبة، يتحدد الكسب الكلي للدائرة واستجابتها بشكلٍ أساسيٍّ بواسطة شبكة التغذية الراجعة، وليس بواسطة خصائص مُضخِّم العمليات. إذا كانت شبكة التغذية الراجعة مُكوَّنةً من مُكوِّناتٍ ذات قيمٍ صغيرةٍ نسبيًا مقارنةً بمقاومة دخل مُضخِّم العمليات، فإن قيمة استجابة الحلقة المفتوحة (AOL) لمُضخِّم العمليات $لا تُؤثِّر$ بشكلٍ كبيرٍ على أداء الدائرة. في هذا السياق، تُعدُّ مقاومة الدخل العالية عند أطراف الدخل ومقاومة الخرج المنخفضة عند طرف (أطراف) الخرج من الميزات المفيدة بشكلٍ خاصٍّ لمُضخِّم العمليات.

تُوصَف استجابة دائرة مكبر العمليات، بما فيها دوائر الإدخال والإخراج والتغذية الراجعة، لإشارة دخل رياضياً بواسطة دالة نقل ؛ ويُعدّ تصميم دائرة مكبر العمليات للحصول على دالة نقل مُحددة من اختصاص الهندسة الكهربائية . وتُعتبر دوال النقل مهمة في معظم تطبيقات مكبرات العمليات، كما هو الحال في الحواسيب التناظرية .

$في$ المضخم غير العاكس على اليمين، يحدد وجود التغذية الراجعة السالبة عبر مقسم الجهد $Rf و$ $Rg$ كسب الحلقة المغلقة $ACL = Vout / Vin$ . يتحقق التوازن عندما $يكون Vout$ $كافيًا$ تمامًا لسحب جهد الدخل العاكس إلى نفس جهد $Vin$ $.$ $وبالتالي$ ، يكون كسب $الجهد$ للدائرة بأكملها $1$ $+$ $Rf$ $/$ $Rg$ . على سبيل المثال، إذا كان $Vin$ $=$ $1 فولت$ و $Rf$ $=$ $Rg$ $،$ فسيكون $Vout$ يساوي 2 فولت ، $وهو$ المقدار المطلوب تمامًا للحفاظ على $V-$ $عند$ $1$ فولت $.$ وبسبب التغذية الراجعة التي توفرها شبكة $Rf$ $و$ $Rg$ ، $فإن$ هذه دائرة حلقة $مغلقة$ .

هناك طريقة أخرى لتحليل هذه الدائرة تتمثل في وضع الافتراضات التالية (الصحيحة عادةً): ^{[ 5 ]}

عندما يعمل مكبر العمليات في الوضع الخطي (أي غير المشبع)، يكون الفرق في الجهد بين الأطراف غير العاكسة (+) والعاكسة ( − ) صغيرًا بشكل لا يمكن إهماله.
تكون مقاومة الإدخال للدبابيس (+) و ( − ) أكبر بكثير من المقاومات الأخرى في الدائرة.

تظهر إشارة الإدخال $V in$ عند كل من الطرفين (+) و ( − ) وفقًا للافتراض 1، مما ينتج عنه تيار $i$ يمر عبر $R g$ يساوي $V in / R g$ : $i={\frac {V_{\text{in}}}{R_{\text{g}}}}.$

بما أن قانون كيرشوف للتيار ينص على أن التيار الخارج من العقدة يجب أن يكون مساويًا للتيار الداخل إليها، وبما أن المعاوقة عند الطرف السالب ( - ) تقترب من اللانهاية وفقًا للفرضية 2، فيمكننا افتراض أن التيار $i$ نفسه يمر عبر $R f$ ، مما يُنتج جهدًا خرجًا $V_{\text{out}}=V_{\text{in}}+iR_{\text{f}}=V_{\text{in}}+\left({\frac {V_{\text{in}}}{R_{\text{g}}}}R_{\text{f}}\right)=V_{\text{in}}+{\frac {V_{\text{in}}R_{\text{f}}}{R_{\text{g}}}}=V_{\text{in}}\left(1+{\frac {R_{\text{f}}}{R_{\text{g}}}}\right).$

من خلال دمج الحدود، نحدد كسب الحلقة المغلقة $A CL$ : $A_{\text{CL}}={\frac {V_{\text{out}}}{V_{\text{in}}}}=1+{\frac {R_{\text{f}}}{R_{\text{g}}}}.$

صفات

مضخمات العمليات المثالية

عادة ما يعتبر أن مكبر العمليات المثالي يتمتع بالخصائص التالية: ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

كسب الحلقة المفتوحة العالي بشكل تعسفي $G = v out / v in$
مقاومة دخل لا نهائية $R في$ ، وبالتالي تيار دخل صفري
جهد إزاحة دخل صفري
نطاق جهد خرج غير محدود
نطاق ترددي غير مقيد مع إزاحة طور صفرية ومعدل تغيير لا نهائي
مقاومة خرج صفرية $R out$ ، وبالتالي القدرة على توفير أو استقبال تيار خرج غير محدود
خالٍ من الضوضاء
لا يوجد تأثير لفولتيات الوضع المشترك، كما هو موضح بنسبة رفض الوضع المشترك (CMRR).
لا يوجد تأثير لتغيرات الإمداد على الناتج، أي رفض تام لتغيرات مصدر الطاقة .

يمكن تلخيص هذه المُثُل في القاعدتين الذهبيتين التاليتين :

في تكوين التغذية الراجعة السلبية، يقوم الخرج بكل ما هو ضروري لجعل فرق الجهد بين المدخلات صفراً.
لا تستهلك المدخلات أي تيار. ^{[ 9 ]}^{: 177}

لا تنطبق القاعدة الأولى إلا في الحالة المعتادة حيث يُستخدم مكبر العمليات في تصميم ذي تغذية عكسية سالبة، حيث يوجد مسار إشارة ما يُعيد التغذية من الخرج إلى المدخل العاكس. تُستخدم هذه القواعد عادةً كتقريب أولي جيد لتحليل أو تصميم دوائر مكبر العمليات. ^{[ 9 ]}^{: 177}

لا يمكن تحقيق أي من هذه المُثُل بشكل كامل. يمكن نمذجة مُضخّم العمليات الحقيقي بمعاملات غير لانهائية أو غير صفرية باستخدام مقاومات ومكثفات مُكافئة في نموذج مُضخّم العمليات. وبذلك، يستطيع المُصمّم تضمين هذه التأثيرات في الأداء الكلي للدائرة النهائية. قد يكون لبعض المعاملات تأثير ضئيل على التصميم النهائي، بينما يُمثّل البعض الآخر قيودًا فعلية على الأداء النهائي.

مضخمات تشغيل حقيقية

تختلف مضخمات العمليات الحقيقية عن النموذج المثالي في جوانب مختلفة.

مكسب محدود

يكون كسب الحلقة المفتوحة محدودًا في مكبرات العمليات الحقيقية. تُظهر الأجهزة النموذجية كسبًا مستمرًا للحلقة المفتوحة يتجاوز 100,000. طالما كان كسب الحلقة (أي حاصل ضرب كسب الحلقة المفتوحة وكسب التغذية الراجعة) كبيرًا جدًا، فإن كسب الحلقة المغلقة سيتحدد كليًا بمقدار التغذية الراجعة السالبة (أي أنه سيكون مستقلًا عن كسب الحلقة المفتوحة). في التطبيقات التي يجب أن يكون فيها كسب الحلقة المغلقة مرتفعًا جدًا (يقترب من كسب الحلقة المفتوحة)، سيكون كسب التغذية الراجعة منخفضًا جدًا، ويؤدي انخفاض كسب الحلقة في هذه الحالات إلى سلوك غير مثالي للدائرة.

مقاومة خرج غير صفرية

تُعدّ مقاومة الخرج المنخفضة مهمة للأحمال ذات المقاومة المنخفضة؛ ففي هذه الحالة، يُقلّل انخفاض الجهد عبر مقاومة الخرج فعليًا من كسب الحلقة المفتوحة. في التكوينات التي تستخدم تغذية راجعة سالبة حساسة للجهد، تنخفض مقاومة خرج المُضخّم بشكل ملحوظ؛ لذا، في التطبيقات الخطية، تُظهر دوائر المُضخّمات التشغيلية عادةً مقاومة خرج منخفضة جدًا. تتطلب مخارج المقاومة المنخفضة عادةً تيارًا ساكنًا عاليًا (أي تيارًا في وضع الخمول) في مرحلة الخرج، وتستهلك طاقة أكبر، لذلك قد تُضحّي التصاميم منخفضة الطاقة عمدًا بمقاومة الخرج المنخفضة.

معاوقات دخل محدودة

تُعرَّف معاوقة الدخل التفاضلية لمضخم العمليات بأنها المعاوقة بين مدخليه؛ أما معاوقة الدخل ذات الوضع المشترك فهي المعاوقة من كل مدخل إلى الأرض. غالبًا ما تحتوي مضخمات العمليات ذات مدخلات MOSFET على دوائر حماية تعمل على تقصير أي فروق دخل تتجاوز عتبة صغيرة، لذا قد تبدو معاوقة الدخل منخفضة جدًا في بعض الاختبارات. مع ذلك، طالما تُستخدم هذه المضخمات في تطبيقات التغذية الراجعة السالبة عالية الكسب، ستكون دوائر الحماية هذه غير فعالة. يُعد انحياز الدخل وتيارات التسريب الموضحة أدناه من أهم معايير التصميم لتطبيقات مضخمات العمليات النموذجية.

سعة الإدخال

يمكن أن تشكل مقاومة الإدخال الإضافية الناتجة عن السعة الطفيلية مشكلة حرجة للتشغيل عالي التردد، حيث أنها تقلل من مقاومة الإدخال وقد تتسبب في تحولات الطور.

تيار الإدخال

بسبب متطلبات التحيز أو التسريب ، يتدفق تيار صغير ^{[ nb 2 ]} إلى المدخلات. عند استخدام مقاومات عالية أو مصادر ذات معاوقة خرج عالية في الدائرة، يمكن أن تُحدث هذه التيارات الصغيرة انخفاضات ملحوظة في الجهد. إذا كانت تيارات الدخل متطابقة، وكانت معاوقة الخرج لكلا المدخلين متطابقة ، فسيكون الجهد عند كل مدخل متساويًا. ولأن مكبر العمليات يعمل على الفرق بين مدخلاته، فلن يكون لهذه الجهود المتطابقة أي تأثير. من الشائع أن تكون تيارات الدخل غير متطابقة قليلاً. يُسمى هذا الفرق بتيار إزاحة الدخل، وحتى مع المقاومات المتطابقة، يمكن أن ينتج جهد إزاحة صغير (يختلف عن جهد إزاحة الدخل المذكور أدناه). يمكن أن يُحدث جهد الإزاحة هذا انحرافات أو تغيرات في مكبر العمليات.

جهد إزاحة الإدخال

جهد الإزاحة المدخل هو الجهد المطلوب عبر طرفي إدخال مكبر العمليات لجعل جهد الخرج يساوي صفرًا. ^{[ 10 ]}^{[ ملاحظة 3 ]} في المكبر المثالي، لا يوجد جهد إزاحة مدخل. ومع ذلك، فهو موجود بسبب عيوب في مرحلة إدخال مكبر التفاضل في مكبرات العمليات. يُسبب جهد الإزاحة المدخل مشكلتين: أولًا، نظرًا لكسب الجهد العالي للمكبر، فإنه يضمن تقريبًا دخول خرج المكبر في حالة التشبع إذا تم تشغيله بدون تغذية راجعة سالبة، حتى عند توصيل طرفي الإدخال معًا. ثانيًا، في تكوين الحلقة المغلقة والتغذية الراجعة السالبة، يتم تضخيم جهد الإزاحة المدخل مع الإشارة، وقد يُشكل هذا مشكلة إذا تطلب الأمر تضخيمًا عالي الدقة للتيار المستمر أو إذا كانت إشارة الإدخال صغيرة جدًا. ^{[ ملاحظة 4 ]}

كسب الوضع المشترك

يُضخّم مُضخّم العمليات المثالي فرق الجهد بين مدخليه فقط، رافضًا تمامًا جميع الجهود المشتركة بينهما. مع ذلك، لا تكون مرحلة الإدخال التفاضلي في مُضخّم العمليات مثالية أبدًا، مما يؤدي إلى تضخيم هذه الجهود المشتركة بدرجة ما. يُطلق على المقياس القياسي لهذا العيب اسم نسبة رفض الوضع المشترك (CMRR). يُعدّ تقليل كسب الوضع المشترك أمرًا بالغ الأهمية في المُضخّمات غير العاكسة التي تعمل بكسب عالٍ.

رفض مصدر الطاقة

يكون خرج مضخم العمليات المثالي مستقلاً عن تقلبات جهد مصدر الطاقة. لكل مضخم عمليات حقيقي نسبة رفض محدودة لجهد مصدر الطاقة (PSRR) تعكس مدى قدرة المضخم على منع انتقال الضوضاء من مصدر الطاقة إلى الخرج. ومع زيادة التردد، عادةً ما تتدهور نسبة رفض جهد مصدر الطاقة.

تأثيرات الحرارة

يتغير أداء وخصائص المضخم عادةً، إلى حد ما، مع تغيرات درجة الحرارة. ويُعد انحراف جهد الإزاحة المدخلي بفعل درجة الحرارة ذا أهمية خاصة.

الانجراف

تخضع معلمات مكبر العمليات الحقيقية لتغير بطيء بمرور الوقت ومع تغيرات درجة الحرارة وظروف الإدخال وما إلى ذلك.

عرض نطاق محدود

جميع المضخمات لها نطاق ترددي محدود. كتقريب أولي، يتمتع مضخم العمليات باستجابة ترددية مماثلة للمكامل ذي الكسب. أي أن كسب مضخم العمليات النموذجي يتناسب عكسيًا مع التردد، ويُحدد بحاصل ضرب الكسب في النطاق الترددي (GBWP). على سبيل المثال، مضخم عمليات ذو GBWP يساوي 1 ميجاهرتز (MHz) سيكون له كسب 5 عند 200 كيلوهرتز، وكسب 1 عند 1 ميجاهرتز. هذه الاستجابة الديناميكية، بالإضافة إلى الكسب العالي جدًا للتيار المستمر لمضخم العمليات، تمنحه خصائص مرشح تمرير منخفض من الدرجة الأولى ذي كسب عالٍ جدًا للتيار المستمر وتردد قطع منخفض يُحسب بقسمة GBWP على كسب التيار المستمر. يمكن أن يكون النطاق الترددي المحدود لمضخم العمليات مصدرًا لعدة مشاكل، منها:

استقرار: يرتبط بتقييد عرض النطاق الترددي فرق طور بين إشارة الدخل وخرج المضخم، مما قد يؤدي إلى تذبذب في بعض دوائر التغذية الراجعة. على سبيل المثال، ستتداخل إشارة خرج جيبية مصممة للتداخل الهدام مع إشارة دخل من نفس التردد تداخلاً بناءً إذا تأخرت بمقدار 180 درجة، مُشكلةً تغذية راجعة موجبة . في هذه الحالات، يمكن تثبيت دائرة التغذية الراجعة عن طريق تعويض التردد ، مما يزيد من كسب أو هامش طور الدائرة ذات الحلقة المفتوحة. يمكن لمصمم الدائرة تنفيذ هذا التعويض خارجيًا باستخدام مكون دائرة منفصل. بدلاً من ذلك، يمكن تنفيذ التعويض داخل المضخم التشغيلي بإضافة قطب مهيمن يُخفف بشكل كافٍ كسب الترددات العالية للمضخم التشغيلي. يمكن تثبيت موقع هذا القطب داخليًا من قِبل الشركة المصنعة أو تهيئته من قِبل مصمم الدائرة باستخدام طرق خاصة بالمضخم التشغيلي. بشكل عام، يُقلل تعويض تردد القطب المهيمن من عرض نطاق المضخم التشغيلي بشكل أكبر. عندما يكون كسب الحلقة المغلقة المطلوب عاليًا، غالبًا ما لا تكون هناك حاجة إلى تعويض تردد مكبر العمليات لأن كسب الحلقة المفتوحة المطلوب منخفض بما فيه الكفاية؛ وبالتالي، يمكن للتطبيقات ذات كسب الحلقة المغلقة العالي الاستفادة من مكبرات العمليات ذات النطاقات الترددية الأعلى.
التشويه، وتأثيرات أخرى: كما أن النطاق الترددي المحدود يؤدي إلى انخفاض كميات التغذية الراجعة عند الترددات العالية، مما ينتج عنه تشويه أعلى، ومقاومة خرج أعلى مع زيادة التردد.

يُستخدم مصطلح "سريع" أو "عالي السرعة" للإشارة إلى مضخمات العمليات التي تتميز بعرض نطاق ترددي لا يقل عن 50 ميجاهرتز ومعدل تغيير سريع. ^[¹¹^]^[¹²^] في حين أن مضخمات العمليات النموذجية منخفضة التكلفة والمخصصة للأغراض العامة تُظهر عرض نطاق ترددي يبلغ بضعة ميجاهرتز، توجد مضخمات عمليات متخصصة وعالية السرعة يمكنها تحقيق عرض نطاق ترددي يصل إلى مئات الميجاهرتز. غالبًا ما تستخدم الدوائر ذات الترددات العالية جدًا مضخم عمليات ذي تغذية راجعة للتيار ، لأن عرض نطاقها الترددي لا يتناقص مع الكسب كما هو الحال في مضخمات العمليات ذات التغذية الراجعة للجهد.

ضوضاء

تُصدر المضخمات ضوضاءً بطبيعتها، حتى في غياب الإشارة. قد يعود ذلك إلى الضوضاء الحرارية الداخلية وضوضاء الوميض في الجهاز. في التطبيقات ذات الكسب العالي أو النطاق الترددي الواسع، تُصبح الضوضاء عاملاً بالغ الأهمية، وقد يتطلب الأمر استخدام مضخم منخفض الضوضاء ، مصمم خصيصاً لتقليل الضوضاء الداخلية إلى أدنى حد، لتلبية متطلبات الأداء.

عيوب غير خطية

تبسيط تصميم مُضخّم العمليات الداخلي. تقوم مرحلة التضخيم الأولى بضرب جهد الدخل التفاضلي ( $V$ _{<sub>in</sub>} ) في ناقلية (g<sub> _m </sub> ) لإنتاج تيار ( $I<sub>sat$ </sub> ). تقوم المرحلة التالية بتحويل هذا التيار إلى جهد ( $V <sub>2</sub>$ ) وتوفير تعويض التردد عن طريق تكامل هذا التيار عبر مكثف ميلر ( $C$ ). سيحد الحد الأقصى للتيار $I <sub>sat</sub>$ $الذي يمكن سحبه من المرحلة الأولى من معدل التغير في مرحلة التكامل هذه إلى I <sub>sat</sub>$ / $C$ . تقوم مرحلة أخيرة (غير موضحة) بتخزين $V<sub> 2$ </sub> لتوفير تيار خرج عالٍ (مصدر ومستقبل) لجهد الخرج. ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}

قد يؤدي تحديد معدل التغير إلى تشويه الإشارات الكبيرة أو السريعة. يتم تضخيم إشارة جيبية بتردد 250 كيلوهرتز (باللون الأرجواني) بواسطة مضخم عملياتي ذي حد تغير يبلغ 720 مللي فولت/ميكروثانية. مع إشارة جيبية صغيرة، يكون الخرج (باللون الأصفر) خاليًا تقريبًا من التشوه. ولكن مع ازدياد سعة الإشارة المدخلة، لا يستطيع الخرج الانتقال بسرعة كافية لإعادة إنتاج ميل الإشارة الجيبية الأكبر والأكثر حدة، فيبدو أشبه بموجة مثلثية.

التشبع: يقتصر جهد الخرج على قيمة دنيا وقيمة قصوى قريبة من جهد مصدر الطاقة . ^{[ ملاحظة 5 ]} يمكن أن يصل خرج مكبرات العمليات القديمة إلى ما بين فولت واحد وفولتين من جهد التغذية. أما خرج ما يسمى بـيمكن لمضخمات العمليات ذات نطاق الجهد الكامل أن تصل إلى نطاق الميلي فولت من خطوط التغذية عند توفير تيارات خرج منخفضة.^{[ 15 ]}
تحديد معدل التغيير: يصل جهد خرج المُضخّم إلى أقصى معدل تغير له، وهو معدل التغير السريع ( slew rate )، ويُقاس عادةً بالفولت لكل ميكروثانية (V/μs). عند حدوث تحديد لمعدل التغير السريع، لا تؤثر أي زيادات إضافية في إشارة الدخل على معدل تغير الخرج. عادةً ما ينتج تحديد معدل التغير السريع عن تشبع مرحلة الدخل؛ والنتيجة هي تيار ثابت $I sat$ يُشغّل مكثفًا $C$ في المُضخّم (خاصةً المكثفات المستخدمة لتنفيذ تعويض التردد )؛ ويُحدّد معدل التغير السريع بالمعادلة $d v /d t = I sat / C.$ يمكن أن تصل معدلات التغير السريع في مُضخّمات العمليات الحديثة عالية السرعة إلى أكثر من 5000 فولت لكل ميكروثانية. مع ذلك، من الشائع أن تتراوح معدلات التغير السريع في مُضخّمات العمليات بين 5 و100 فولت لكل ميكروثانية. على سبيل المثال، يبلغ معدل التغير السريع في مُضخّم العمليات TL081 للأغراض العامة 13 فولت لكل ميكروثانية. كقاعدة عامة، تتميز مضخمات العمليات منخفضة الطاقة وذات النطاق الترددي الضيق بمعدلات تغير منخفضة. على سبيل المثال، يستهلك مضخم العمليات LT1494 منخفض الطاقة 1.5 ميكروأمبير، ولكنه يتميز بحاصل ضرب كسب النطاق الترددي 2.7 كيلوهرتز ومعدل تغير 0.001 فولت لكل ميكروثانية.
علاقة غير خطية بين المدخلات والمخرجات: قد لا يتناسب جهد الخرج بدقة مع الفرق بين جهود الدخل، مما يُنتج تشويشًا. سيكون هذا التأثير ضئيلاً جدًا في الدوائر العملية التي تستخدم تغذية راجعة سالبة كبيرة.
انعكاس الطور: في بعض مضخمات العمليات المتكاملة، عند تجاوز جهد الوضع المشترك المنشور (على سبيل المثال، عند توصيل أحد المدخلات بأحد جهود التغذية)، قد ينحرف الخرج إلى قطبية معاكسة لما هو متوقع في التشغيل العادي. ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]} في ظل هذه الظروف، تصبح التغذية الراجعة السالبة موجبة، مما قد يؤدي إلى توقف الدائرة في تلك الحالة.

اعتبارات الطاقة

تيار خرج محدود: يجب أن يكون تيار الخرج محدودًا. عمليًا، تُصمَّم معظم مكبرات العمليات للحد من تيار الخرج لمنع تلف الجهاز، وعادةً ما يكون حوالي 25 مللي أمبير لمكبر عمليات من النوع 741 IC. تتميز التصاميم الحديثة بمتانة إلكترونية أكبر من التصاميم السابقة، ويمكن لبعضها تحمل دوائر قصر مباشرة على مخارجها دون تلف.
جهد خرج محدود: لا يمكن أن يتجاوز جهد الخرج جهد التغذية المُزوَّد لمضخم العمليات. ويُخفَّض الحد الأقصى لخرج معظم مضخمات العمليات بمقدار معين نتيجةً لقيود في دائرة الخرج. صُمِّمت مضخمات العمليات ذات جهد الخرج الكامل (Rail-to-Rail) لتحقيق أعلى مستويات الخرج. ^{[ 15 ]}
تيار خرج المصرف: تيار سحب الخرج هو الحد الأقصى للتيار المسموح بسحبه إلى مرحلة الخرج. توفر بعض الشركات المصنعة رسمًا بيانيًا يوضح العلاقة بين جهد الخرج وتيار سحب الخرج، مما يعطي فكرة عن جهد الخرج عند سحب التيار من مصدر آخر إلى طرف الخرج.
طاقة متبددة محدودة: يمر تيار الخرج عبر مقاومة الخرج الداخلية لمضخم العمليات، مما يُولّد حرارة يجب تبديدها. إذا بدّد مضخم العمليات طاقةً زائدة، فسترتفع درجة حرارته فوق حدٍّ آمن. يجب إيقاف تشغيل مضخم العمليات وإلا سيتعرض للتلف. تُقارب مضخمات العمليات الحديثة المتكاملة من نوع FET أو MOSFET أداء مضخم العمليات المثالي أكثر من الدوائر المتكاملة ثنائية القطبية فيما يتعلق بمقاومة الدخل وتيارات انحياز الدخل. تتميز الدوائر ثنائية القطبية عمومًا بأداء أفضل فيما يتعلق بانحراف جهد الدخل ، وغالبًا ما يكون مستوى الضوضاء فيها أقل. بشكل عام، عند درجة حرارة الغرفة، ومع إشارة كبيرة نسبيًا ونطاق ترددي محدود، تُقدم مضخمات العمليات من نوع FET وMOSFET أداءً أفضل.

تصنيف

يمكن تصنيف مكبرات العمليات حسب تركيبها:

منفصلة، مبنية من ترانزستورات أو أنابيب/صمامات فردية ،
هجين، يتكون من مكونات منفصلة ومتكاملة ،
الدوائر المتكاملة الكاملة - الأكثر شيوعاً، بعد أن حلت محل النوعين السابقين بسبب انخفاض التكلفة.

يمكن تصنيف مضخمات العمليات المتكاملة (IC op amps) بعدة طرق، بما في ذلك:

تشمل درجة الجهاز نطاقات درجات حرارة التشغيل المقبولة وعوامل بيئية أو متعلقة بالجودة. على سبيل المثال: تشير LM101 وLM201 وLM301 إلى الإصدارات العسكرية والصناعية والتجارية لنفس المكون. توفر المكونات العسكرية والصناعية أداءً أفضل في الظروف القاسية مقارنةً بنظيراتها التجارية، ولكنها تُباع بأسعار أعلى.
قد يؤثر التصنيف حسب نوع العبوة أيضًا على المتانة البيئية، بالإضافة إلى خيارات التصنيع؛ حيث تميل عبوات DIP وغيرها من العبوات ذات الثقوب إلى أن يتم استبدالها بأجهزة التثبيت السطحي .
التصنيف حسب التعويض الداخلي: قد تعاني مكبرات العمليات من عدم استقرار الترددات العالية في بعض دوائر التغذية الراجعة السالبة ما لم يتم استخدام مكثف تعويض صغير لتعديل استجابات الطور والتردد. تُسمى مكبرات العمليات المزودة بمكثف داخلي مكبرات معوضة ، وتسمح هذه المكبرات للدوائر التي تتجاوز كسب الحلقة المغلقة المحدد بالاستقرار دون الحاجة إلى مكثف خارجي. على وجه الخصوص، تُسمى مكبرات العمليات المستقرة حتى مع كسب حلقة مغلقة يساوي 1 مكبرات معوضة بكسب الوحدة .
تتوفر إصدارات أحادية وثنائية ورباعية من العديد من الدوائر المتكاملة لمضخمات العمليات التجارية، مما يعني أن 1 أو 2 أو 4 مضخمات عمليات مضمنة في نفس الحزمة.
يمكن لمضخمات العمليات ذات المدخلات (أو المخرجات) من نوع Rail-to-rail أن تعمل مع إشارات الإدخال (أو الإخراج) القريبة جدًا من خطوط إمداد الطاقة. ^{[ 15 ]}
توفر مكبرات العمليات CMOS (مثل CA3140E) مقاومة إدخال عالية للغاية، أعلى من مكبرات العمليات ذات مدخل JFET ، والتي عادة ما تكون أعلى من مكبرات العمليات ذات المدخل ثنائي القطب .
تسمح مكبرات العمليات القابلة للبرمجة بضبط التيار الساكن وعرض النطاق الترددي وما إلى ذلك بواسطة مقاوم خارجي .
غالباً ما يقوم المصنعون بتسويق مضخمات العمليات الخاصة بهم وفقاً للغرض، مثل مضخمات الصوت الأولية منخفضة الضوضاء، ومضخمات الصوت ذات النطاق الترددي الواسع، وما إلى ذلك.

التطبيقات

التسلسل الزمني التاريخي

١٩٤١: مضخم عمليات أنبوبي مفرغ. يُعرَّف مضخم العمليات بأنه مضخم متعدد الأغراض، ذو اقتران تيار مستمر، وكسب عالٍ، وتغذية راجعة عاكسة. وقد وُجد لأول مرة في براءة الاختراع الأمريكية رقم ٢,٤٠١,٧٧٩ "مضخم الجمع" التي قدمها كارل د. سوارتزل الابن من مختبرات بيل عام ١٩٤١. يستخدم هذا التصميم ثلاثة أنابيب مفرغة لتحقيق كسب قدره ٩٠ ديسيبل ، ويعمل على جهد كهربائي مقداره ±٣٥٠ فولت . يحتوي على مدخل عاكس واحد بدلاً من المدخلات التفاضلية العاكسة وغير العاكسة، كما هو شائع في مضخمات العمليات الحديثة. خلال الحرب العالمية الثانية ، أثبت تصميم سوارتزل قيمته من خلال استخدامه على نطاق واسع في موجه المدفعية M9 الذي صُمم في مختبرات بيل. عمل موجه المدفعية هذا مع نظام الرادار SCR-584 لتحقيق معدلات إصابة استثنائية (تقارب ٩٠٪) لم تكن لتتحقق لولا ذلك. ^{[ ١٨ ]}

١٩٤٧: مكبر عمليات ذو مدخل غير عاكس صريح. في عام ١٩٤٧، تم تعريف مكبر العمليات وتسميته رسميًا لأول مرة في ورقة بحثية لجون ر. راغازيني من جامعة كولومبيا. ^{[ ١٩ ]} في نفس الورقة، تشير حاشية إلى تصميم مكبر عمليات من قِبل طالب، والذي تبين لاحقًا أنه ذو أهمية بالغة. يتميز مكبر العمليات هذا، الذي صممه لوب جولي ، بابتكارين رئيسيين. تستخدم مرحلة الإدخال فيه زوجًا من الصمامات الثلاثية طويلة الذيل مع أحمال متطابقة لتقليل الانحراف في الخرج، والأهم من ذلك بكثير، أنه أول تصميم لمكبر عمليات يحتوي على مدخلين (أحدهما عاكس والآخر غير عاكس). يتيح المدخل التفاضلي مجموعة واسعة من الوظائف الجديدة، ولكنه لم يُستخدم لفترة طويلة بسبب ظهور مكبرات التقطيع المستقرة. ^{[ ١٨ ]}

١٩٤٩: مضخم عمليات مُثبَّت بتقنية التقطيع. في عام ١٩٤٩، صمّم إدوين أ. غولدبيرغ مضخم عمليات مُثبَّت بتقنية التقطيع . ^{[ ٢٠ ]} يستخدم هذا التصميم مضخم عمليات عاديًا مع مُضخِّم تيار متردد إضافي يُركَّب بجانبه. تستقبل وحدة التقطيع إشارة تيار متردد من التيار المستمر عن طريق التبديل بين جهد التيار المستمر والأرضي بسرعة عالية (٦٠ أو ٤٠٠ هرتز). ثم تُضخَّم هذه الإشارة، وتُقوَّم، وتُرشَّح، وتُغذَّى إلى المدخل غير العاكس لمضخم العمليات. وقد حسَّن هذا بشكل كبير كسب مضخم العمليات مع تقليل انحراف الخرج وإزاحة التيار المستمر بشكل ملحوظ. لسوء الحظ، لا يمكن لأي تصميم يستخدم وحدة التقطيع استخدام المدخل غير العاكس لأي غرض آخر. ومع ذلك، فإن الخصائص المحسَّنة لمضخم العمليات المُثبَّت بتقنية التقطيع جعلته الطريقة السائدة لاستخدام مضخمات العمليات. لم تكن التقنيات التي تستخدم المدخل غير العاكس شائعة الاستخدام حتى الستينيات عندما أصبحت الدوائر المتكاملة لمكبرات العمليات متاحة.

١٩٥٣: مُضخِّم عمليات متوفر تجاريًا. في عام ١٩٥٣، أصبحت مُضخِّمات العمليات الأنبوبية المفرغة متوفرة تجاريًا مع إصدار طراز K2-W من شركة جورج أ. فيلبريك للأبحاث . يُشير الرمز GAP/R الموجود على الأجهزة الموضحة إلى اختصار اسم الشركة بالكامل. تم تركيب أنبوبين مفرغين من نوع 12AX7 بتسعة أطراف في غلاف ثماني، وكان يتوفر له مُلحق تقطيع من طراز K2-P. استند مُضخِّم العمليات هذا إلى تصميم مُشتق من تصميم لوب جولي لعام ١٩٤٧، وساهم، إلى جانب التصاميم اللاحقة، في بدء الاستخدام الواسع النطاق لمُضخِّمات العمليات في الصناعة. ^{[ ٢١ ]}

١٩٦١: مضخم عمليات متكامل منفصل. مع ظهور الترانزستور عام ١٩٤٧، وترانزستور السيليكون عام ١٩٥٤، أصبح مفهوم الدوائر المتكاملة واقعًا ملموسًا. وقد ساهم إدخال عملية التصنيع المستوية عام ١٩٥٩ في جعل الترانزستورات والدوائر المتكاملة مستقرة بما يكفي لتكون ذات جدوى تجارية. وبحلول عام ١٩٦١، بدأ إنتاج مضخمات العمليات المنفصلة ذات الحالة الصلبة. تُعد هذه المضخمات بمثابة لوحات دوائر صغيرة مزودة بموصلات طرفية . وعادةً ما تحتوي على مقاومات مختارة يدويًا لتحسين خصائص مثل انحراف الجهد والانجراف. يتميز مضخم العمليات P45 (١٩٦١) بكسب ٩٤ ديسيبل ويعمل على جهد ±١٥ فولت. وقد صُمم للتعامل مع إشارات في نطاق ±١٠ فولت .

١٩٦١: مضخم عمليات جسري ذو مكثف متغير. شهد تصميم مضخمات العمليات اتجاهاتٍ عديدة. بدأ إنتاج مضخمات العمليات الجسرية ذات المكثف المتغير في أوائل الستينيات. [ ^{٢٢ ] [}^{٢٣ ] صُممت} هذه المضخمات لتستهلك تيار دخل منخفضًا للغاية، ولا تزال من بين أفضل مضخمات العمليات المتاحة من حيث رفض الوضع المشترك، وقدرتها على التعامل بكفاءة مع مئات الفولتات عند مداخلها.

GAP/R موديل PP65: مضخم عمليات ذو حالة صلبة في وحدة مغلفة (1962)

١٩٦٢: مضخم عمليات في وحدة مغلفة. بحلول عام ١٩٦٢، كانت العديد من الشركات تُنتج وحدات مغلفة قابلة للتوصيل بلوحات الدوائر المطبوعة . كانت هذه الوحدات بالغة الأهمية لأنها حوّلت مضخم العمليات إلى وحدة واحدة متكاملة يمكن التعامل معها بسهولة كمكون في دائرة أكبر.

١٩٦٣: مضخم عمليات متكامل أحادي البنية. في عام ١٩٦٣، تم إطلاق أول مضخم عمليات متكامل أحادي البنية، وهو μA702 الذي صممه بوب ويدلار في شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات . تتكون الدوائر المتكاملة أحادية البنية من شريحة واحدة، على عكس الدوائر المتكاملة المنفصلة التي تتكون من شريحة وأجزاء منفصلة، أو الدوائر المتكاملة الهجينة التي تتكون من عدة شرائح متصلة على لوحة دوائر. جميع مضخمات العمليات الحديثة تقريبًا هي دوائر متكاملة أحادية البنية؛ ومع ذلك، لم تحقق هذه الدائرة المتكاملة الأولى نجاحًا كبيرًا. فقد حالت مشكلات مثل عدم انتظام جهد التغذية، وانخفاض الكسب، وضيق النطاق الديناميكي دون انتشار مضخمات العمليات أحادية البنية حتى عام ١٩٦٥، عندما تم إطلاق μA709 ^{[ ٢٤ ]} (الذي صممه أيضًا بوب ويدلار).

١٩٦٨: إصدار μA741 . ازدادت شعبية مضخمات العمليات المتكاملة مع إصدار LM101 عام ١٩٦٧، الذي حلّ العديد من المشكلات، ثم إصدار μA741 عام ١٩٦٨. كان μA741 مشابهًا جدًا لـ LM101، باستثناء أن عمليات تصنيع فيرتشايلد سمحت بتضمين مكثف تعويض ٣٠ بيكوفاراد داخل الشريحة بدلًا من الحاجة إلى تعويض خارجي. هذا الاختلاف البسيط جعل من μA741 مضخم عمليات نموذجيًا، وتعتمد مجموعة من المضخمات الحديثة على تصميم دبابيس μA741. لا يزال μA741 يُصنع، وأصبح شائعًا في الإلكترونيات، حيث تُنتج العديد من الشركات المصنعة نسخة من هذه الشريحة الكلاسيكية، والتي يمكن تمييزها من خلال أرقام القطع التي تحتوي على ٧٤١ .

1970: أول تصميم لترانزستور FET عالي السرعة ومنخفض تيار الإدخال. في سبعينيات القرن العشرين، بدأ تصنيع تصميمات عالية السرعة ومنخفضة تيار الإدخال باستخدام ترانزستورات JFET .

١٩٧٢: بدء إنتاج مضخمات العمليات أحادية الجانب. يتميز مضخم العمليات أحادي الجانب بإمكانية انخفاض جهدي الدخل والخرج إلى مستوى جهد التغذية السالب، بدلاً من الحاجة إلى أن يكونا أعلى منه بفولتين على الأقل. ونتيجةً لذلك، يمكن تشغيله في العديد من التطبيقات بتوصيل طرف التغذية السالب في مضخم العمليات بالأرضي، مما يلغي الحاجة إلى مصدر تغذية سالب منفصل. كان LM324 ، الذي طُرح في عام ١٩٧٢، أحد هذه المضخمات، حيث جاء في حزمة رباعية (أربعة مضخمات عمليات منفصلة في حزمة واحدة) وأصبح معيارًا صناعيًا.

الاتجاهات الحديثة: انخفضت جهود التغذية في الدوائر التناظرية (كما هو الحال في الدوائر الرقمية)، وظهرت مكبرات العمليات منخفضة الجهد استجابةً لهذا الانخفاض. وتُعدّ جهود التغذية 5 فولت، و3.3 فولت (وأحيانًا تصل إلى 1.8 فولت) شائعة. ولتحقيق أقصى نطاق للإشارة، تتميز مكبرات العمليات الحديثة عادةً بمخرج كامل النطاق (أي أن إشارة الخرج تتراوح من أدنى جهد تغذية إلى أعلى جهد)، وأحيانًا بمدخلات كاملة النطاق أيضًا. ^{[ 15 ]}

انظر أيضاً

ملحوظات

١ ٢ يمكن تسمية أطراف إمداد الطاقة ( V _S+ و V _S− ) بطرق مختلفة ( انظر أطراف إمداد الطاقة في الدوائر المتكاملة ). غالبًا ما تُحذف هذه الأطراف من الرسم التخطيطي لتوضيح الدائرة، ويتم وصف تكوين الطاقة أو افتراضه من الدائرة نفسها.
↑ عادةً ما تكون ~10 نانو أمبير، nA، لمضخمات العمليات ثنائية القطب ، وعشرات البيكو أمبير، pA، لمراحل إدخال JFET ، وبضع بيكو أمبير فقط لمراحل إدخال MOSFET .
↑ يلتزم هذا التعريف باتفاقية قياس معلمات مكبر العمليات بالنسبة لنقطة الجهد الصفري في الدائرة، والتي عادة ما تكون نصف الجهد الكلي بين قضبان الطاقة الموجبة والسالبة للمكبر.
↑ تحتوي العديد من التصاميم القديمة لمضخمات العمليات على مداخل إلغاء الإزاحة للسماح بضبط الإزاحة يدويًا. أما مضخمات العمليات الدقيقة الحديثة، فيمكن أن تحتوي على دوائر داخلية تلغي هذه الإزاحة تلقائيًا باستخدام دوائر تقطيع أو دوائر أخرى تقيس جهد الإزاحة دوريًا وتطرحه من جهد الدخل.
↑ إن عدم قدرة الخرج على الوصول إلى جهد مصدر الطاقة عادة ما يكون نتيجة لقيود ترانزستورات مرحلة خرج المضخم

مراجع

↑ "فهم مدخلات محولات الإشارة التناظرية إلى الرقمية أحادية الطرف، وشبه التفاضلية، والتفاضلية الكاملة" . مذكرة تطبيقية رقم 1108 من شركة ماكسيم. مؤرشفة من الأصل بتاريخ 26 يونيو 2007. تم الاطلاع عليها بتاريخ 10 نوفمبر 2007 .
↑ كاركي، جيمس (نوفمبر 1998). "مضخمات العمليات ذات التغذية الراجعة للجهد مقابل التغذية الراجعة للتيار" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس .
↑ " Apex OP PA98" . مؤرشف من الأصل في 1 يناير 2016. تم الاطلاع عليه في 8 نوفمبر 2015. وحدات مكبر العمليات APEX PA98، سعر البيع: 207.51 دولارًا أمريكيًا
↑ براينت، جيمس (2011). "مذكرة التطبيق AN-849: استخدام مضخمات العمليات كمقارنات" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2023-02-02.
↑ ميلمان، جاكوب (1979). الإلكترونيات الدقيقة: الدوائر والأنظمة الرقمية والتناظرية . ماكجرو هيل. الصفحات 523-527 . ISBN 0-07-042327-X.
↑ "فهم أساسيات الدوائر التناظرية - مضخمات العمليات المثالية" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 27-12-2016.
↑ "المحاضرة 5: مكبر العمليات المثالي" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 23 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 ديسمبر 2016 .
↑ شلايبفر، إريك (2018). مكبر العمليات المثالي IC01 (ملف PDF) . بيرفكت سيميكوندكتور . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 ديسمبر 2022 .
1 2 هورويتز، بول؛ هيل، وينفيلد (1989). فن الإلكترونيات . كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0-521-37095-7.
↑ ستوت، د. ف. (1976). دليل تصميم دوائر مكبرات العمليات . ماكجرو هيل. الصفحات 1-11 . ISBN 0-07-061797-X.
↑ ليسكا، بيغي (يوليو 2020). "3 أسئلة شائعة عند تصميم مضخمات عالية السرعة" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس .
↑ يونغ، والت؛ كيستر، والت. "مضخمات العمليات عالية السرعة" (ملف PDF) . شركة Analog Devices .
↑ ويليامز، إيان؛ كاي، آرت. "معدل التغير" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس .
↑ كاركي، جيم (يناير 2018). "فهم مواصفات مكبر العمليات (مراجعة ب) - SLOA011B" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس .
1 2 3 4 "تطبيقات مكبرات التشغيل من نوع Rail-to-Rail" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس . تاريخ الاسترجاع: 2021-06-08 .
↑ "انعكاس طور خرج مكبر العمليات وحماية من زيادة جهد الدخل" (ملف PDF) . شركة Analog Devices. 2009. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 2012-12-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2012-12-27 .
↑ كينغ، غرايسون؛ واتكينز، تيم (13 مايو 1999). "تهيئة مضخم العمليات ينتج عنها تقلبات جهد واسعة" (ملف PDF) . أخبار التصميم الإلكتروني. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 5 مارس 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 ديسمبر 2012 .
1 2 يونغ، والتر ج. (2004). "الفصل 8: تاريخ مكبر العمليات". دليل تطبيقات مكبر العمليات . نيونس. ص 777. ISBN 978-0-7506-7844-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 نوفمبر 2008 .
↑ راغازيني، جون ر .؛ راندال، روبرت هـ.؛ راسل، فريدريك أ. (مايو 1947). "تحليل مسائل الديناميكا باستخدام الدوائر الإلكترونية". وقائع معهد مهندسي الراديو . 35 (5). معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات: 444-452 . doi : 10.1109/JRPROC.1947.232616 . ISSN 0096-8390 .
↑ "تطبيقات مكبرات العمليات" (ملف PDF) . شركة Analog Devices . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 7 أكتوبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 ديسمبر 2012 .
↑ تاريخ مكبرات العمليات (ملف PDF) ، شركة Analog Devices ، الصفحات 20-21 ، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 30 نوفمبر 2020 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 يونيو 2025
↑ "أرشيف فيلبريك" . www.philbrickarchive.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أبريل 2018 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
↑ إعلان يونيو 1961 لجهاز Philbrick P2، "مضخم الصوت Philbrick P2 الجديد كليًا، بتقنية الحالة الصلبة بالكامل" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 8 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مايو 2011 .
↑ مالفينو ، أ.ب. (1979). المبادئ الإلكترونية ( الطبعة الثانية). ماكجرو هيل. ص 476. ISBN 0-07-039867-4.

للمزيد من القراءة

الكتب

مضخمات العمليات للجميع ؛ الطبعة الخامسة؛ بروس كارتر، رون مانشيني؛ نيونس؛ 484 صفحة؛ 2017؛ رقم ISBN 978-0-12-811648-7( ملف PDF بحجم 2 ميجابايت - الطبعة الأولى)
المضخمات التشغيلية - النظرية والتصميم ؛ الطبعة الثالثة؛ يوهان هويسينغ؛ سبرينغر؛ 423 صفحة؛ 2017؛ رقم ISBN 978-3-319-28126-1.
المضخمات التشغيلية والدوائر المتكاملة الخطية - النظرية والتطبيق ؛ الطبعة الثالثة؛ جيمس فيوري؛ رخصة المشاع الإبداعي؛ 589 صفحة؛ 2016. (نص PDF بحجم 13 ميجابايت) (مختبر PDF بحجم 2 ميجابايت)
تحليل وتصميم الدوائر الخطية ؛ الطبعة الثامنة؛ رولاند توماس، ألبرت روزا، غريغوري توسان؛ وايلي؛ 912 صفحة؛ 2016؛ رقم ISBN 978-1-119-23538-5.
التصميم باستخدام مكبرات العمليات والدوائر المتكاملة التناظرية ؛ الطبعة الرابعة؛ سيرجيو فرانكو؛ ماكجرو هيل؛ 672 صفحة؛ 2015؛ رقم ISBN 978-0-07-802816-8.
تصميم الصوت للإشارات الصغيرة ؛ الطبعة الثانية؛ دوغلاس سيلف ؛ دار فوكال للنشر؛ 780 صفحة؛ 2014؛ رقم ISBN 978-0-415-70973-6.
دليل تصميم الدوائر الخطية ؛ الطبعة الأولى؛ هانك زومبالين؛ نيونس؛ 960 صفحة؛ 2008؛ رقم ISBN 978-0-7506-8703-4( ملف PDF بحجم 35 ميجابايت)
دليل تطبيقات مكبرات العمليات ؛ الطبعة الأولى؛ والت يونغ ؛ شركة Analog Devices & Newnes؛ 896 صفحة؛ 2005؛ رقم ISBN 978-0-7506-7844-5( ملف PDF بحجم 17 ميجابايت)
المضخمات التشغيلية والدوائر المتكاملة الخطية ؛ الطبعة السادسة؛ روبرت كوفلين، فريدريك دريسكول؛ برنتيس هول؛ 529 صفحة؛ 2001؛ رقم ISBN 978-0-13-014991-6.
كتاب طبخ المرشح النشط ؛ الطبعة الثانية؛ دون لانكستر ؛ سامز؛ ٢٤٠ صفحة؛ ١٩٩٦؛ رقم ISBN 978-0-7506-2986-7( ملف PDF بحجم 28 ميجابايت - الطبعة الأولى)
كتاب طبخ مضخمات العمليات المتكاملة ؛ الطبعة الثالثة؛ والت يونغ ؛ برنتيس هول؛ 433 صفحة؛ 1986؛ رقم ISBN 978-0-13-889601-0( ملف PDF بحجم 18 ميجابايت - الطبعة الأولى)
كتيب المهندس المصغر - دوائر الدوائر المتكاملة لمضخمات العمليات ؛ الطبعة الأولى؛ فورست ميمز الثالث؛ راديو شاك؛ 49 صفحة؛ 1985؛ ASIN B000DZG196. (ملف PDF بحجم 4 ميجابايت)
فريدريكسن، توماس (1984). مضخمات العمليات المتكاملة البديهية - من الأساسيات إلى التطبيقات المفيدة ( الطبعة الأولى). ناشيونال سيميكوندكتور .
التصميم باستخدام مكبرات العمليات - تطبيقات وبدائل ؛ الطبعة الأولى؛ جيرالد غرايم؛ بور-براون وماكجرو هيل؛ ٢٦٩ صفحة؛ ١٩٧٦؛ رقم ISBN 978-0-07-023891-6.
تطبيقات مكبرات العمليات - تقنيات الجيل الثالث ؛ الطبعة الأولى؛ جيرالد غرايم؛ بور-براون وماكجرو هيل؛ ٢٣٣ صفحة؛ ١٩٧٣؛ رقم ISBN 978-0-07-023890-9( ملف PDF بحجم 37 ميجابايت)
فهم مضخمات العمليات المتكاملة ؛ الطبعة الأولى؛ روجر ميلين وهاري جارلاند ؛ دار نشر سامز؛ ١٢٨ صفحة؛ ١٩٧١؛ رقم ISBN 978-0-672-20855-3. (أرشيف)
المضخمات التشغيلية - التصميم والتطبيقات ؛ الطبعة الأولى؛ جيرالد غرايم، جين توبي، لورانس هولسمان؛ بور-براون وماكجرو هيل؛ 473 صفحة؛ 1971؛ رقم ISBN 978-0-07-064917-0.

كتب تحتوي على فصول مضخمات العمليات

تعلم فن الإلكترونيات - دورة عملية في المختبر ؛ الطبعة الأولى؛ توماس هايز، بول هورويتز ؛ كامبريدج؛ 1150 صفحة؛ 2016؛ رقم ISBN 978-0-521-17723-8(الجزء الثالث يتكون من 268 صفحة)
فن الإلكترونيات ؛ الطبعة الثالثة؛ بول هورويتز ، وينفيلد هيل؛ كامبريدج؛ ١٢٢٠ صفحة؛ ٢٠١٥؛ رقم ISBN 978-0-521-80926-9(الفصل الرابع يتكون من 69 صفحة)
دروس في الدوائر الكهربائية - المجلد الثالث - أشباه الموصلات ؛ الطبعة الخامسة؛ توني كوفالدت؛ مشروع الكتاب المفتوح؛ 528 صفحة؛ 2009. (الفصل الثامن 59 صفحة) (ملف PDF بحجم 4 ميجابايت)
استكشاف أعطال الدوائر التناظرية وإصلاحها ؛ الطبعة الأولى؛ بوب بيس ؛ نيونس؛ ٢١٧ صفحة؛ ١٩٩١؛ رقم ISBN 978-0-7506-9499-5(الفصل الثامن يتكون من 19 صفحة)

كتيبات التطبيقات التاريخية

دليل التطبيقات التناظرية (1979، 418 صفحة) ، سيجنيتكس. (مضخمات العمليات في القسم 3)

كتب البيانات التاريخية

كتاب البيانات الخطية 1 (1988، 1262 صفحة) ، شركة ناشيونال سيميكوندكتور. (مضخمات العمليات في القسم 2)
كتاب بيانات الدوائر الخطية والواجهات (1990، 1658 صفحة) ، موتورولا. (مضخمات العمليات في القسم 2)
كتاب البيانات الخطي (1986، 568 صفحة) ، آر سي إيه.

بيانات تاريخية

LM301، مضخم عمليات ثنائي القطبية أحادي ، من شركة تكساس إنسترومنتس
LM324، مضخم عمليات رباعي ثنائي القطبية ، من شركة تكساس إنسترومنتس
LM741، مضخم عمليات ثنائي القطبية أحادي ، من شركة تكساس إنسترومنتس
NE5532، مضخم عمليات ثنائي القطبية ، من شركة تكساس إنسترومنتس (NE5534 هو مضخم عمليات أحادي القطبية مشابه).
TL072، مضخم عمليات مزدوج JFET ، من شركة تكساس إنسترومنتس (TL074 رباعي)

روابط خارجية

مجموعة دوائر مكبرات العمليات في أرشيف الإنترنت (تمت أرشفة بتاريخ 29 أغسطس 2017) ، شركة ناشيونال سيميكوندكتور
مكبرات العمليات ، كل ما يتعلق بالدوائر
كسب الحلقة وتأثيراته على أداء الدوائر التناظرية ، الخطية - مقدمة عن كسب الحلقة، هامش الكسب والطور، استقرار الحلقة
قياسات مكبر العمليات البسيطة في Wayback Machine (تمت أرشفته في 2012-03-20) - كيفية قياس جهد الإزاحة، وتيار الإزاحة والانحياز، والكسب، وCMRR، وPSRR.
مكبرات العمليات في آلة Wayback (تمت أرشفة بتاريخ 2015-01-07) – نص تمهيدي على الإنترنت بقلم إي جيه ماستاسكوسا ( جامعة باكنيل )
أساسيات مكبر العمليات (Op-Amp) على موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 24 فبراير 2012) – مقدمة عن مراحل دائرة مكبر العمليات، ومرشحات الرتبة الثانية، ومرشحات تمرير النطاق أحادية مكبر العمليات، ونظام اتصال داخلي بسيط
تصميم مضخم العمليات MOS: نظرة عامة تعليمية على موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 2012-06-16)
التنبؤ بضوضاء مكبر العمليات (جميع مكبرات العمليات) على موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 14 أبريل 2007) - باستخدام ضوضاء موضعية
مضخمات العمليات في أرشيف الإنترنت (تمت أرشفته في 2 يونيو 2009) - أساسيات مضخمات العمليات
تاريخ مكبر العمليات (Op-amp) مؤرشف بتاريخ 7 أكتوبر 2012 في موقع Wayback Machine ، من أنابيب التفريغ إلى حوالي عام 2002
ما قصة جولي هذه؟ ( أرشيف Wayback Machine ، تاريخ الأرشيف: 23 أغسطس 2011) - مقابلة تاريخية مع بوب بيس حول مضخم العمليات Loebe Julie
www.PhilbrickArchive.org – مستودع مجاني لمواد من جورج أ. فيلبريك / باحث - رائد في مجال مكبرات العمليات
ما الفرق بين مكبرات العمليات ومكبرات القياس؟ (مؤرشف في أرشيف الإنترنت بتاريخ 15 مارس 2013) ، مجلة التصميم الإلكتروني

[ps-1] ١ ٢ يمكن تسمية أطراف إمداد الطاقة ( V _S+ و V _S− ) بطرق مختلفة ( انظر أطراف إمداد الطاقة في الدوائر المتكاملة ). غالبًا ما تُحذف هذه الأطراف من الرسم التخطيطي لتوضيح الدائرة، ويتم وصف تكوين الطاقة أو افتراضه من الدائرة نفسها.

[11] عادةً ما تكون ~10 نانو أمبير، nA، لمضخمات العمليات ثنائية القطب ، وعشرات البيكو أمبير، pA، لمراحل إدخال JFET ، وبضع بيكو أمبير فقط لمراحل إدخال MOSFET .

[13] يلتزم هذا التعريف باتفاقية قياس معلمات مكبر العمليات بالنسبة لنقطة الجهد الصفري في الدائرة، والتي عادة ما تكون نصف الجهد الكلي بين قضبان الطاقة الموجبة والسالبة للمكبر.

[14] تحتوي العديد من التصاميم القديمة لمضخمات العمليات على مداخل إلغاء الإزاحة للسماح بضبط الإزاحة يدويًا. أما مضخمات العمليات الدقيقة الحديثة، فيمكن أن تحتوي على دوائر داخلية تلغي هذه الإزاحة تلقائيًا باستخدام دوائر تقطيع أو دوائر أخرى تقيس جهد الإزاحة دوريًا وتطرحه من جهد الدخل.

[19] إن عدم قدرة الخرج على الوصول إلى جهد مصدر الطاقة عادة ما يكون نتيجة لقيود ترانزستورات مرحلة خرج المضخم

[2] "فهم مدخلات محولات الإشارة التناظرية إلى الرقمية أحادية الطرف، وشبه التفاضلية، والتفاضلية الكاملة" . مذكرة تطبيقية رقم 1108 من شركة ماكسيم. مؤرشفة من الأصل بتاريخ 26 يونيو 2007. تم الاطلاع عليها بتاريخ 10 نوفمبر 2007 .

[3] كاركي، جيمس (نوفمبر 1998). "مضخمات العمليات ذات التغذية الراجعة للجهد مقابل التغذية الراجعة للتيار" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس .

[4] " Apex OP PA98" . مؤرشف من الأصل في 1 يناير 2016. تم الاطلاع عليه في 8 نوفمبر 2015. وحدات مكبر العمليات APEX PA98، سعر البيع: 207.51 دولارًا أمريكيًا

[5] براينت، جيمس (2011). "مذكرة التطبيق AN-849: استخدام مضخمات العمليات كمقارنات" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2023-02-02.

[6] ميلمان، جاكوب (1979). الإلكترونيات الدقيقة: الدوائر والأنظمة الرقمية والتناظرية . ماكجرو هيل. الصفحات 523-527 . ISBN 0-07-042327-X.

[7] "فهم أساسيات الدوائر التناظرية - مضخمات العمليات المثالية" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 27-12-2016.

[8] "المحاضرة 5: مكبر العمليات المثالي" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 23 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 ديسمبر 2016 .

[9] شلايبفر، إريك (2018). مكبر العمليات المثالي IC01 (ملف PDF) . بيرفكت سيميكوندكتور . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 ديسمبر 2022 .

[AoE-10] 1 2 هورويتز، بول؛ هيل، وينفيلد (1989). فن الإلكترونيات . كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0-521-37095-7.

[12] ستوت، د. ف. (1976). دليل تصميم دوائر مكبرات العمليات . ماكجرو هيل. الصفحات 1-11 . ISBN 0-07-061797-X.

[15] ليسكا، بيغي (يوليو 2020). "3 أسئلة شائعة عند تصميم مضخمات عالية السرعة" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس .

[16] يونغ، والت؛ كيستر، والت. "مضخمات العمليات عالية السرعة" (ملف PDF) . شركة Analog Devices .

[17] ويليامز، إيان؛ كاي، آرت. "معدل التغير" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس .

[18] كاركي، جيم (يناير 2018). "فهم مواصفات مكبر العمليات (مراجعة ب) - SLOA011B" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس .

[rail-to-rail-20] 1 2 3 4 "تطبيقات مكبرات التشغيل من نوع Rail-to-Rail" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس . تاريخ الاسترجاع: 2021-06-08 .

[21] "انعكاس طور خرج مكبر العمليات وحماية من زيادة جهد الدخل" (ملف PDF) . شركة Analog Devices. 2009. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 2012-12-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2012-12-27 .

[22] كينغ، غرايسون؛ واتكينز، تيم (13 مايو 1999). "تهيئة مضخم العمليات ينتج عنها تقلبات جهد واسعة" (ملف PDF) . أخبار التصميم الإلكتروني. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 5 مارس 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 ديسمبر 2012 .

[Jung-2004-23] 1 2 يونغ، والتر ج. (2004). "الفصل 8: تاريخ مكبر العمليات". دليل تطبيقات مكبر العمليات . نيونس. ص 777. ISBN 978-0-7506-7844-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 نوفمبر 2008 .

[24] راغازيني، جون ر .؛ راندال، روبرت هـ.؛ راسل، فريدريك أ. (مايو 1947). "تحليل مسائل الديناميكا باستخدام الدوائر الإلكترونية". وقائع معهد مهندسي الراديو . 35 (5). معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات: 444-452 . doi : 10.1109/JRPROC.1947.232616 . ISSN 0096-8390 .

[25] "تطبيقات مكبرات العمليات" (ملف PDF) . شركة Analog Devices . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 7 أكتوبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 ديسمبر 2012 .

[26] تاريخ مكبرات العمليات (ملف PDF) ، شركة Analog Devices ، الصفحات 20-21 ، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 30 نوفمبر 2020 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 يونيو 2025

[27] "أرشيف فيلبريك" . www.philbrickarchive.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أبريل 2018 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )

[28] إعلان يونيو 1961 لجهاز Philbrick P2، "مضخم الصوت Philbrick P2 الجديد كليًا، بتقنية الحالة الصلبة بالكامل" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 8 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مايو 2011 .

[29] مالفينو ، أ.ب. (1979). المبادئ الإلكترونية ( الطبعة الثانية). ماكجرو هيل. ص 476. ISBN 0-07-039867-4.

[

[

[

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ nb 2 ]

[ 10 ]

[ ملاحظة 3 ]

[ ملاحظة 4 ]

[

[

[ 13 ]

[ 14 ]

[ ملاحظة 5 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ ١٨ ]

[ ١٩ ]

[ ٢٠ ]

[ ٢١ ]

٢٢ ] [

٢٣ ] صُممت

[ ٢٤ ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗