ออปแอมป์
โดยอุปกรณ์ออปแอมป์นั้นจะเป็นอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งครับ
ที่สร้างขึ้นมาโดยโครงสร้างภายในนั้นจะประกอบด้วยสารกึ่งตัวอยู่หลายชนิดครับ เช่น อุปกรณ์ทรานซิสเตอร์(BJT) อุปกรณ์มอสเฟต(MOSFET) อุปกรณ์ไดโอด(Diode) และยังมีตัวต้านทาน(R) โดยอุปกรณ์ทั้งหมดนี้จะถูกประกอบและต่อรวมกันที่อยู่ในรูปของวงจรรวมนั้นเองครับ
ที่เรารู้จักกันดีในชื่อที่เรียกว่า ไอซี (IC : Integrated Circuit) ซึ่งวงจรรวมที่ได้นี้นะครับจะมีลักษณะของวงจรเป็นวงจรขยายสัญญาณ โดยมีอัตราการขยายแรงดันที่สูงครับ
หรือที่เรียกว่า (Voltage Gain) ซึ่งเราสามารถเขียนสัญลักษณ์ของออปแอมป์
ที่แสดงถึงลักษณะโครงสร้างพื้นฐานของอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp)
ลักษณะโครงสร้างพื้นฐานของอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp)
ออปแอมป์มีขาใช้งาน 5 ขา แบ่งเป็นขาไฟเลี้ยงตัวมัน 2 ขา และอีก
3 ขา เป็นขาอินพุทแบบกลับเฟส (Inverting
Input ) ขาอินพุท
แบบไม่กลับเฟส (Non - Inverting input ) และขาเอาท์พุท ( Out put) โครงสร้างพื้นฐานของอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp) นั้นจะประกอบด้วยขาที่จะนามาใช้งานดังต่อไปนี้ คือ
1. ขา Inverting ซึ่งเป็นขาอินพุตของออปแอมป์ โดยมีไว้เพื่อป้อนสัญญาณ
ที่เป็นได้ทั้งสัญญาณไฟกระแสตรงและสัญญาณไฟกระแสสลับ ซึ่งสัญญาณที่ถูกป้อนเข้าไปที่ขา
Inverting นี้ เราก็จะได้สัญญาณที่ตรงกันข้ามหรือกลับเฟสที่จะออกมาทางขา
Output
2. ขา Non-Inverting ซึ่งเป็นขาอินพุตของออปแอมป์ โดยมีไว้เพื่อป้อนสัญญาณ ที่เป็นได้ทั้งสัญญาณไฟกระแสตรงและสัญญาณไฟกระแสสลับ
ซึ่งสัญญาณที่ถูกป้อนเข้าไปที่ขา Non-Inverting นี้ เราก็จะได้สัญญาณที่ไม่กลับเฟสหรืออินเฟสที่จะออกมาทางขา
Output
3. ขา Output ซึ่งเป็นขาเอาท์พุตของออปแอมป์ โดยมีไว้เพื่อบอกถึงสภาวะการทางานของออปแอมป์
ซึ่งจะเกิดขึ้นจากการที่เราทาการป้อนสัญญาณเข้าที่ขาอินพุตทั้งสองของออปแอมป์
4. ขา +V ซึ่งเป็นขาป้อนไฟบวก โดยจะมีค่าแรงดันไฟประมาณ
9 V ถึง 18 Vซึ่งโด ยทั้วไปแล้วเราจะใช้แรงดันไฟประมาณ
15 V ครับ
5. ขา -V ซึ่งเป็นขาป้อนไฟลบ โดยจะมีค่าแรงดันไฟประมาณ
-9 ถึง -1 V 8 V ซึ่งโดยทั้วไปแล้วเราจะใช้แรงดันไฟประมาณ
-15 V ครับ
ออปแอมป์แบบอุดมคติ (Ideal Op-Amp)
เพื่อความง่ายในการวิเคราะห์วงจรเราจะกำหนดให้ออปแอมป์เป็นอุดมคติซึ่งจะมีคุณสมบัติดังนี้
เนื่องจากออปแอมป์ในอุดมคติมีความต้านทานทางด้านอินพุตมีค่าเป็นอนันต์
ดังนั้นกระแสที่ไหลเข้าทางขั้วอินพุตทั้งสองจึงมีค่าเท่ากับศูนย์
การต่อออปแอมป์เพื่อใช้งานเป็นวงจรขยายเพื่อให้มีเสถียรภาพนั้น เราจะต่อออปแอมป์ให้มีการป้อนกลับแบบลบ
(Negative feedback) ซึ่งจะขอไม่กล่าวถึงรายละเอียดเรื่องเสถียรภาพและการป้อนกลับแบบลบในที่นี้
แต่สำหรับออปแอมป์แล้วการป้อนกลับแบบลบคือ
มีการต่อขั้วเอาต์พุตกลับมายังขั้วอินพุตลบของออปแอมป์
ซึ่งอาจจะผ่านวงจรหรืออุปกรณ์หนึ่งก่อนก็ได้
เมื่อออปแอมป์มีการป้อนกลับแบบลบแล้วจะได้ว่า
แรงดันระหว่างขั้วอินพุตของออปแอมป์มีค่าประมาณศูนย์คือ
วงจรขยายแบบกลับขั้ว (Inverting Amplifiers)
จะพบว่าวงจรขยายแบบกลับขั้วนี้มีอัตราส่วนของแรงดันเอาต์พุตต่อแรงดันอินพุต
(หรือเรียกว่าอัตราขยาย) มีค่าที่ติดลบ
โดยค่าอัตราขยายนี้จะขึ้นกับค่าความต้านทานที่ใช้ในวงจร ส่วนค่าติดลบหมายถึง
การที่เราป้อนสัญญาณอินพุตมีค่าเป็นบวกสัญญาณทางเอาต์พุตจะมีค่าเป็นลบ หรือในทางตรงข้ามถ้าเราป้อนสัญญาณอินพุตมีค่าเป็นลบสัญญาณทางเอาต์พุตจะมีค่าเป็นบวก
วงจรขยายแบบไม่กลับขั้ว
(Non-inverting Amplifiers)
ะพบว่าวงจรขยายแบบไม่กลับขั้วนี้มีอัตราส่วนของแรงดันเอาต์พุตต่อแรงดันอินพุต มีค่าเป็นบวก โดยค่าอัตราขยายนี้จะขึ้นกับค่าความต้านทานที่ใช้ในวงจร ส่วนค่าที่เป็นบวกหมายถึง การที่เราป้อนสัญญาณอินพุตมีค่าเป็นบวกสัญญาณทางเอาต์พุตจะมีค่าเป็นบวกด้วย หรือในทำนองเดียวกันถ้าเราป้อนสัญญาณอินพุตมีค่าเป็นลบสัญญาณทางเอาต์พุตจะมีค่าเป็นลบด้วย
วงจรตามแรงดัน (Voltage Follower)
กรณีที่วงจรขยายแบบไม่กลับขั้วกรณีที่มีค่า RF = 0(ลัดวงจร) และ R1= infinity (เปิดวงจร)
จะได้วงจรเป็นดังรูปที่ 5.6 โดยวงจรนี้จะมีอัตราขยายเป็น
1 ซึ่งก็คือ Vo = Vs นั่นเอง เราจะเรียก
วงจรนี้ว่าวงจรตามแรงดันหรือวงจรบัฟเฟอร์ (Buffer)
จะพบว่าวงจรขยายผลบวกมีค่าเอาต์พุตเป็นผลบวกของแรงดันอินพุตแต่ละค่า
ซึ่งมีอัตราขยายเป็นลบที่มีค่าขึ้นกับค่าความต้านทานที่ใช้ในวงจร
จะพบว่าวงจรขยายผลต่างมีค่าเอาต์พุตเป็นผลลบของแรงดันอินพุต ซึ่งมีอัตราขยายเป็นลบที่มีค่าขึ้นกับค่าความต้านทานที่ใช้ในวงจร
แหล่งอ้างอิง: http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/16/1/electric/R-L/chap5_3.htm
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น