O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR
VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT
TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
SAMARQAND FILIALI
KOMPYUTER INJINIRINGI
FAKULTETI
MUSTAQIL ISH -1
Bajardi: KI 22-04 Qayimov Shuhrat
Qabul qildi: Nizamov A.
SAMARQAND – 2024
Mavzu: Operatsion kuchaytirgich qurilmalari.
Operatsion kuchaytirgich tushunchasi 1947 yilda paydo bo'ladi. Birinchisi,
birinchi analog kompyuterlarda ishlatiladigan vakuumli naychalar yordamida
qurilgan. Ularning yordami bilan asosiy matematik operatsiyalarni amalga
oshirish mumkin edi, masalan, qo'shish, ayirish, ko'paytirish, bo'lish, chiqarish,
integratsiya va boshqalar. Shuning uchun ular "operatsion" kuchaytirgichlar deb
nomlanadi ...
1964 yilgacha mashhur tufayli Fairchild yarimo'tkazgich, integral mikrosxemada
qurilgan birinchi monolitik operatsion kuchaytirgich kelmaydi, chunki ular
bugungi kunda tarqatilmoqda. Bu muhandis Robert Jon Vidlarning ishi bo'lib,
mA702 bilan belgilangan. U erdan 741 yilda mA1968 ga aylanadi, sanoat
standartiga aylangan bipolyar chip.
Ushbu operatsion kuchaytirgichlar (shuningdek, Op Amp deb ham nomlanadi), u
joylashtirilgan elektron komponentlarga muvofiq ko'plab vazifalarni bajarishga
qodir qurilmalar. Ushbu elementlar biriktiriladi uning 5 ta pimi (pin):
Operatsion kuchaytirgich (OK) – bu kuchlanish bo‘yicha yuqori kuchaytirish
koeffitsiyenti (104÷106), yuqori kirish (104 107 Om) va kichik chiqish (0,1÷1
kOm) qarshiliklariga ega bo‘lgan o‘zgarmas tok kuchaytirgichi. OK ikkita kirish va
bitta chiqishga ega. Chiqish va kirishdagi signallarning qutbiga ko‘ra kirishlarning
biri inverslaydigan (“-” ishorasi bilan belgilanadi), ikkinchisi – inverslamaydigan
(“+”ishorasi bilan belgilanadi) deb ataladi.
Manba qiymatlari bir – biriga teng, lekin umumiy shinaga nisbatan ishoralari
teskari bo‘lgan ikkita manbadan ta’minlanadi. Bu bilan kirish signali mavjud
bo‘lmaganda chiqishda nol potensial ta’minlanadi va chiqishda ham musbat, ham
manfiy signal olish imkoniyati yuzaga keladi. Real OKlarda kuchlanish manbai
qiymati yo3 V ÷ yo18 V oralig‘ida yotadi. Signal umumiy shinaga ulangan
simmetrik signal manbaidan 1 va 2 kirishlarga, yoki ikkita alohida manbalardan
uzatilishi mumkin. Bu kirishlardan biri inverslaydigan kirish va umumiy shinaga,
ikkinchisi esa – inverslamaydigan kirish va umumiy shinaga ulanadi.
OK doim teskari aloqa zanjirlari bilan qamrab olinagan bo‘ladi. Teskari aloqa
zanjiri turiga ko‘ra OK analog signallar ustidan turli amallarni (operatsiyalarni)
bajarishi mumkin. Bunday amallarga yig‘indi olish, integrallash, differensiallash,
solishtirish, logarifmlash va boshqalar kiradi. Shuning uchun bunday
kuchaytirgichlar – operatsion deb ataladi.
OK ideal kuchaytirgich element hisoblanadi va butun analog elektronikaning
asosini tashkil etadi. OK yetarlicha murakkab tuzilmaga ega bo‘lib, yagona kristall
yuzasida bajariladi va birvarakayiga ko‘p miqdorda ishlab chiqariladi. Shuning
uchun OKni diod, tranzistor va x.z. kabi elektron sxemalarning sodda elementi
kabi qarash mumkin. Hozirgi kunda OKlarning yuzlab turi ishlab chiqariladi, kichik
o‘lchamga ega va juda arzon hisoblanadi.
Katta kuchaytirish olish uchun OKlar ikki yoki uch bosqichli o‘zgarmas tok
kuchaytirgichlari asosida quriladi.
OKlarda kirish bosqichi sifatida differensial kuchaytirigich qo‘llaniladi, bu
kuchaytirish dreyfini maksimal kamaytirishga va ancha yuqori kuchaytirish
olishga imkon yaratadi. U bilan kuchaytirgichning yuqori kirish qarshiligi, sinfaz
signallarga sezgirlik va siljish kuchlanishi aniqlanadi. Oraliq (muvofiqlashtiruvchi)
bosqichlar kerakli kuchaytirishni ta’minlaydilar va differensial kuchaytirgich
chiqishidagi kuchlanish siljishini nolga yaqin qiymatgacha kamaytiradi. Oraliq
bosqichlarda differensial kuchaytirgichlar kabi, bir bosqichli kuchaytirgichlar ham
qo‘llaniladi. Chiqish bosqichlari OKning kichik chiqish qarshiligi va katta chiqish
quvatini ta’minlashi kerak. Chiqish bosqichlari sifatida odatda AV rejimda
ishlaydigan komplementar emitter qaytargich qo‘llaniladi.
Birinchi avlod operatsion kuchaytirgichlari, masalan K140UD1, uch bosqichli
tuzilmasi sxema asosida n–p-n tranzistorlarda bajarilgan. Birinchi kuchaytirish
bosqichi klassik differensial kuchaytirgichda bajarilgan (DK rasmiga qarang).
Ikkinchi bosqich ham differensial kuchaytirgichda bajarilgan bo‘lib, bu bosqichda
BTG qo‘llanilmaydi. Chiqish bosqichi A rejimida ishlaydi, ya’ni emitter qaytargich
vazifasini bajaradi. Mazkur operatsion kuchaytirgichlarninng kamchiligi bo‘lib
uncha katta bo‘lmagan kuchaytirish koeffitsiyenti (KU0=300÷4000) va kichik
kirish qarshiligi (RKIR 4 kOm) hisoblanadi.
Aytib o‘tilgan kamchiliklar ikki bosqichli sxemada yasalgan ikkinchi avlod OKlarda
bartaraf etilgan. Xarakteristikalarni yaxshilash tarkibiy tranzistorlar, yuqori omli
rezistorlar qo‘llash va differensial bosqich yuklama rezistorlarini dinamik
yuklamalarga almashtirish hisobiga amalga oshirilgan. Bir qator ikkinchi avlod
OKlari maydoniy tranzistorlarda bajarilgan, buning natijasida kirish qarshiligi
yanada oshirilgan.
140UD7 turdagi kuchaytirgich keng tarqalgan ikki bosqichli OK hisoblanadi. Bu
OK kuchaytirish koeffitsiyenti KU0=45000, kirish qarshiligi esa RKIR= 400 kOm.
Ma’lumotnomalarda KU0, RKIR i RChIQ qiymatlari MTAsiz OK lar uchun keltiriladi.
OK chiqish bosqichini yana maksimal chiqish toki (tez ishlaydigan keng polosali
OKlar uchun IChIQ,max 20 mA va quvvati katta OKlar uchun IChIQ,max 500
mA) va yuklamaning minimal qarshiligi (RYu.min 1 kOm) parametrlari ham
keltiriladi.
OKning asosiy xarakteristikalari bo‘lib uning amplituda (uzatish) xarakteristikalari
hisoblanadi. Ular 3 – rasmda keltirilgan. Xarakteristikaning qiya (chiziqli) sohasi
ishchi soha hisoblanadi, uning og‘ish burchagi KU0 qiymati bilan aniqlanadi.
UChIQ,max - maksimal chiqish kuchlanishi bo‘lib, manba kuchlanishi Ye
qiymatidan ozgina kichik bo‘ladi.
OKning chastota xossalari uning AChXsida aks ettiriladi. Bu xarakteristikani
qurishda KU0 dBlarda ifodalanadi, chastota esa logarifm masshtabida gorizontal
o‘q bo‘ylab o‘rnatiladi.
OKning bunday AChXsi logarifmik amplituda – chastota xarakteristikasi (LAChX)
deb ataladi. fYu – chastotadan kichik qiymatlarda kuchaytirish koeffitsiyenti 20 lg
KU0 ga teng bo‘ladi, ya’ni LAChX chastota o‘qiga parallel to‘g‘ri chiziqni beradi.
Kirish signalining ortishi bilan KU0 kamaya boshlaydi va f1 chastotada
kuchaytirish koeffitsiyenti birga teng bo‘ladi.
OK asosiy ulanish sxemalari. OKlarda doim chiziqli yoki nochiziqli zanjir
ko‘rinishidagi chuqur manfiy teskari aloqa bajarilgan bo‘ladi. MTA xossalari OK
asosida turli analog va impuls elektron quurilmalar yaratish imkonini beradi.
Bunday sxemalarni ishlash prinsipini tushunish va ularni taxminiy tahlil qilish
uchun ideal operatsion kuchaytirgich tushunchasi kiritiladi. Ideal operatsion
kuchaytirgich quyidagi xossalarga ega bo‘ladi:
a) kuchlanish bo‘yicha cheksiz katta differensial kuchaytirish koeffitsiyenti KU0;
b) nol siljish kuchlanishining nolga tengligi USIL, ya’ni kirish signallari bir – biriga
teng bo‘lganda, chiqish kuchlanishi nolga teng bo‘ladi; demak, OK kirish
potensiallari doim bir – biriga teng;
v) kirish toklari nolga teng;
g) chiqish qarshiligi nolga teng;
d) sinfaz signallarni kuchaytirish koeffitsiyenti nolga teng.
OKning invers ulanishi. Invers ulanishda OKning inverslamaydigan kirishi umumiy
shina bilan ulanadi.
Real OK uchun bu formulaning qo‘llanilishi kuchaytirish koeffitsiyentini
hisoblashda xatolikllarga olib keladi. OKning KU0 va RKIR0 qancha katta bo‘lsa,
bu formuladan foydalanish shuncha kichik xatolik beradi. Shunday qilib,
KU0=103, R1=1 kOm, R2=100 kOm va RKIR0=10 kOm bo‘lsa, kuchaytirish
koeffitsiyentini aniqlashdagi xatolik 9 % ni tashkil etadi, KU0=105 (qolgan
kattaliklar o‘zgarishsiz) bo‘lganda - 0,1 % dan kichik.
Kuchaytirgichning chiqish kuchlanishlari kirishga nisbatan teskari fazada bo‘ladi.
Bu sxemaning kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti rezistor
qarshiliklarining nisbatlariga bog‘liq ravishda birdan katta ham, kichik ham
bo‘lishi mumkin va deyarli barqaror bo‘ladi.
OKning inverslamaydigan ulanishi. Inverslaydigan ulanishda kirish signali OKning
inverslamaydigan kirishiga uzatiladi, inverslaydigan kirishga esa R1 va R2
bo‘luvchi rezistorlar orqali kuchaytirgich chiqishidan teskari aloqa signali
uzatiladi.
Ko‘rinib turibdiki, bu yerda chiqish signali kirish signaliga sinfaz.
Agar OK invers kirish bilan qisqa tutashgan bo‘lsa, bu koeffitsiyent birga teng
bo‘ladi. Bunday sxemalar inverslamaydigan qaytargichlar deb ataladi va yagona
qobiqda bajarilgan bir necha kuchaytirgich ko‘rinishidagi alohida integral
mikrosxemalar ko‘rinishida bir varakayiga ishlab chiqariladi.
Qaytargichda qo‘llanilagan OK turi uchun maksimal kirish qarshiligi va minimal
chiqish qarshiligi amalga oshiriladi. OK asosidagi qaytargich, ixtiyoriy biror
qaytargich kabi (emitter yoki istok), muvofiqlashtiruvchi bosqich sifatida
ishlatiladi .
| 