جلسه ششم: آپ امپ – تقویت کننده عملیاتی

به نام خدا

آپ امپ در رباتیک

تقویت کننده های عملیاتی به اختصار آپ امپ نامیده می شوند و به صورت مدار مجتمع در دسترس می باشند. این تقویت کننده ها از پایداری بالایی برخوردارند و با اتصال ترکیب مناسبی از عناصر خارجی مثل مقاومت، خازن، دیود و … به آن ها، می توان انواع عملیات خطی و غیر خطی از قبیل تقویت کنندگی، مشتق، انتگرال، مقایسه کنندگی و … را انجام داد. از ویژگی های اختصاصی تقویت کننده های عملیاتی، ورودی تفاضلی و بهره بسیار زیاد است.

این المان همواره دارای دو پایه مثبت و منفی در ورودی و یک پایه در خروجی هستند. پایه ورودی مثبت را در اصطلاح لاتین non inverting و پایه منفی را inverting می گویند.
در بعضی از موارد op-amp ها نیاز به دو منبع تغذیه مثبت و منفی دارند. اگر ما بخواهیم که تنها از خروجی مثبت آپ امپ استفاده کنیم( در واقع منظور ولتاژ های مثبت در خروجی است)، در این حالت می بایست منفی Vss را به زمین متصل کنیم. ولتاژ مثبت را تنها به پایه تغذیه مثبت وصل می کنیم.

آپ امپ در حالت مقایسه گری

در این وضعیت آپ امپ ولتاژ پایه ورودی مثبت را با ولتاژ پایه ورودی منفی مقایسه کرده و در صورتی که V+ از V- بیشتر باشد خروجی آپ امپ یک(یک منطقی که منظور 5 ولت است) می شود. در غیر این صورت خروجی آپ امپ صفر(صفر منطقی که همان 0 ولت است) است.
خروجی سنسور را به پایه ورودی مثبت آپ امپ متصل می کنیم و در ورودی منفی با استفاده از یک پتانسیومتر، ولتاژ مرجع را تأمین می کنیم. ولتاژ مرجع یا همان Vref توسط ما تنظیم می شود.
از این نوع مدار جهت مقایسه ولتاژ های ورودی به خصوص در سنسور ها استفاده می شود. با استفاده از آپ امپ و ولتاژ مرجع می توان خروجی سنسور را با یک ولتاژ خاص مقایسه کرد و خروجی مناسب برای میکروکنترلر را به دست آورد.
یک نمونه از آی سی های آپ امپ، آی سی LM324 است که دارای چهار آپ امپ می باشد. شکل زیر…

در جلسه های آینده نحوه کار با این آی سی را کار خواهیم کرد
با توجه به توضیحات داده شده می توان گفت:
پایه شماره 4 آی سی را به وی سی سی(Vcc) یا همان 5 ولت وصل می کنیم. مثلا خروجی رگولاتور 7805.
پایه شماره 11 آی سی را به GND یا همان زمین مدار(منفی منبع یا پایه وسطی رگولاتور 7805) وصل می کنیم.
پایه شماره 3 که ورودی ما محسوب می شود را به خروجی سنسور و یا هر وسیله ولتاژ متغیر دیگری وصل می کنیم.
پایه شماره 2 را به سر وسط پتانسیومتر وصل می کنیم.
پایه شماره 1 نیز خروجی ما می باشد که می تواند به پردازنده ما وصل شود.