في عالم الإلكترونيات، تُعد المُضخمات التشغيلية (Op-amps) لبنات بناء متعددة الاستخدامات، قادرة على تنفيذ مجموعة واسعة من الوظائف. بينما يكون كسبها في حلقة مفتوحة - الكسب بدون أي تغذية مرتدة - مرتفعًا للغاية، فإنه نادرًا ما يُستخدم مباشرةً نظرًا لعدم استقراره الطبيعي وحساسيته للضوضاء. يدخل مفهوم كسب الحلقة المغلقة، وهو جانب أساسي من جوانب دوائر المُضخمات التشغيلية، الذي يُقدم آلية تغذية مرتدة مُتحكمًا بها، مما يسمح بعملية دقيقة وقابلة للتنبؤ بها.
فهم مفهوم الحلقة المغلقة
يشير كسب الحلقة المغلقة إلى كسب دائرة مُضخم تشغيلي حيث يتم إعادة جزء من إشارة الإخراج إلى المدخل، مما يُنشئ حلقة تغذية مرتدة. تُعد هذه التغذية المرتدة عادةً سلبية، مما يعني أنها تعارض إشارة المدخل. من خلال التحكم في حلقة التغذية المرتدة، يمكننا تنظيم كسب الدائرة بشكل فعال.
لماذا تُعد التغذية المرتدة السلبية أمرًا بالغ الأهمية
حساب كسب الحلقة المغلقة
يتم تحديد كسب الحلقة المغلقة (Acl) بشكل نموذجي بواسطة قيم المقاومات في شبكة التغذية المرتدة. بالنسبة لمُضخم غير مُعكس، يتم إعطاء كسب الحلقة المغلقة بواسطة:
Acl = 1 + (Rf / R1)
حيث:
بالنسبة لمُضخم مُعكس، يكون كسب الحلقة المغلقة:
Acl = - (Rf / R1)
فوائد التشغيل في حلقة مغلقة
الاستنتاج
يُعد كسب الحلقة المغلقة مفهومًا أساسيًا في تصميم دوائر مُضخمات التشغيل، مما يُمكّن من تشغيل هذه الأجهزة القوية بشكل مستقر ودقيق. من خلال فهم واستخدام التغذية المرتدة السلبية، يمكننا إطلاق العنان لقدرات مُضخمات التشغيل الكاملة، وإنشاء دوائر متطورة لتطبيقات متنوعة في الإلكترونيات والأجهزة والمعالجة الإشارية.
Instructions: Choose the best answer for each question.
1. What is the primary purpose of negative feedback in an op-amp circuit?
(a) To increase the open-loop gain. (b) To make the circuit more stable and predictable. (c) To introduce noise and instability. (d) To amplify the input signal without any limitations.
(b) To make the circuit more stable and predictable.
2. Which of the following is NOT a benefit of closed-loop operation in op-amps?
(a) Flexibility in adjusting the gain. (b) Increased susceptibility to noise and variations. (c) Enhanced accuracy and linearity. (d) Customizable circuit functionalities.
(b) Increased susceptibility to noise and variations.
3. What is the closed-loop gain of a non-inverting amplifier with a feedback resistor (Rf) of 10 kΩ and an input resistor (R1) of 1 kΩ?
(a) 10 (b) 11 (c) 1 (d) -10
(b) 11
4. In an inverting amplifier, how does the closed-loop gain relate to the values of the feedback resistor (Rf) and input resistor (R1)?
(a) Acl = Rf / R1 (b) Acl = 1 + (Rf / R1) (c) Acl = - (Rf / R1) (d) Acl = R1 / Rf
(c) Acl = - (Rf / R1)
5. Which of the following best describes the relationship between open-loop gain (Aol) and closed-loop gain (Acl) in a practical op-amp circuit?
(a) Acl is directly proportional to Aol. (b) Acl is largely independent of Aol. (c) Acl is always smaller than Aol. (d) Acl is always larger than Aol.
(b) Acl is largely independent of Aol.
Task: Design a non-inverting amplifier circuit with a closed-loop gain of 5. Use standard resistor values (e.g., 1 kΩ, 2.2 kΩ, 4.7 kΩ, 10 kΩ).
Steps:
Drawing: Draw the schematic diagram of your circuit, clearly labeling the components.
Correction:
Solution:
Choose R1: Let's choose R1 = 1 kΩ.
Calculate Rf: Acl = 1 + (Rf / R1) 5 = 1 + (Rf / 1 kΩ) Rf = 4 kΩ
Select standard resistor values: The closest standard resistor value to 4 kΩ is 4.7 kΩ.
Circuit Diagram:
[Insert a schematic diagram of the non-inverting amplifier with R1 = 1 kΩ and Rf = 4.7 kΩ]
Note: The actual closed-loop gain will be slightly higher than 5 due to using a 4.7 kΩ resistor instead of 4 kΩ.
Comments