เรื่อง-ไอซีออปแอมป์พื้นฐาน

สารบัญ 1-2 3 - คณุ สมบตั ขิ องออปแอมป์ - วงจรขยายแบบกลบั เฟส 4 (Inverting Amplifier) 5 - วงจรขยายแบบไมก่ ลบั เฟส 6-7 (Non-Inverting Amplifier) - วงจรบฟั เฟอร์ (Buffer) - วงจรกรองสญั ญาณความถ่ีต่า (Low Pass Filter )

คุณสมบัตขิ องออปแอมป์ 1 ออปแอมป์ (Op-Amp) เป็นชื่อยอ่ สาหรับเรียกวงจรขยายท่ีมาจาก Operating Amplifier เป็นวงจรขยายแบบต่อตรง (Direct couled amplifier) ที่ มีอตั ราการขยายสูงมากใชก้ ารป้อนกลบั แบบลบไปควบคุมลกั ษณะการทางาน ทา ใหผ้ ลการทางานของวงจรไม่ข้ึนกบั พารามิเตอร์ภายในของออปแอมป์ วงจร ภายในประกอบดว้ ยวงจรขยายท่ีต่ออนุกรมกนั ภาคคือ วงจรขยายดิฟเฟอเรนเชียล ดา้ นทางเขา้ วงจรขยายดิฟเฟอเรนเชียลภาคท่ีสอง วงจรเลื่อนระดบั และวงจรขยาย กาลงั ดา้ นทางออก สัญลกั ษณ์ท่ีใชแ้ ทนออปแอมป์ จะเป็นรูปสามเหล่ียม ไอซีออปแอมป์ เป็นไอซีที่แตกต่างไปจากลิเนียร์ไอซีทวั่ ๆ ไปคือไอซี ออปแอมป์ มีขาอินพทุ 2 ขา เรียกวา่ ขาเขา้ ไม่กลบั เฟส (Non-Inverting Input) หรือ ขา + และขาเขา้ กลบั เฟส (Inverting Input) หรือขา ? ส่วนทางดา้ นออกมี เพยี งขาเดียว เม่ือสัญญาณป้อนเขา้ ขาไม่กลบั เฟสสญั ญาณทางดา้ นออกจะมีเฟส ตรงกบั ทางดา้ นเขา้ แต่ถา้ ป้อนสัญญาณเขา้ ที่ขาเขา้ กลบั เฟส สัญญาณทางออกจะมี เฟสต่างไป 180 องศา จากสญั ญาณทางดา้ นเขา้

คุณสมบัตขิ องออปแอมป์ ในทางอดุ มคติ 2 1. อตั ราขยายมีค่าสูงมากเป็นอนนั ตห์ รือ อินฟิ นิต้ี (AV = ) 2. อินพทุ อิมพีแดนซ์มีค่าสูงมากเป็นอนนั ต์ (Zi = ) 3. เอาทพ์ ทุ อิมพแี ดนซ์มีค่าต่ามากเท่ากบั ศูนย์ (Zo = 0) 4. ความกวา้ งของแบนดว์ ิท (Bandwidth) ในการขยายสูงมาก (BW = ) 5. สามารถขยายสญั ญาณไดท้ ้งั สัญญาณ AC และ DC 6. การทางานไม่ข้ึนกบั อุณหภูมิ เมื่อศึกษาคุณสมบตั ิของออปแอมป์ ในอุดมคติแลว้ พบวา่ ออปแอมป์ ไดร้ วม ขอ้ ดีของวงจรขยายไวไ้ ดอ้ ยา่ งครบถว้ น เนื่องจากมีอตั ราขยายเป็นอนนั ตแ์ ละ สามารถขยายสญั ญาณไดท้ ้งั ไฟกระแสสลบั และไฟกระแสตรง การนาไปใชง้ านในบางคร้ังเมื่อตอ้ งการลดอตั ราการขยายกส็ ามารถกระทา ไดโ้ ดยการป้อนกลบั (Feed Back) เพอ่ื มาลดอตั ราการขยายลง และขอ้ ดีอีก ประการหน่ึงกค็ ืออิมพแี ดนซ์ทางอินพทุ มีอิมพแี ดนซ์สูงมาก จึงทาใหเ้ หมือนไม่มี กระแสอินพทุ ไหลเลยลกั ษณะเช่นน้ีจึงทาใหว้ งจรทางอินพทุ ไม่โหลดวงจรส่งกาลงั ในส่วนหนา้ เช่นเดียวกนั ที่เอาทพ์ ทุ มีอิมพีแดนซ์เป็นศนู ยส์ ามารถนาไปเช่ือมต่อกบั วงจรอื่นไดด้ ี

วงจรขยายแบบกลบั เฟส (Inverting Amplifier) 3 ในวงจรขยายออปแอมป์ น้นั สามารถที่จะกาหนดอตั ราการขยายของ วงจรไดโ้ ดยการใช้ วงจรเนกาทีฟฟี ดแบค็ (Negative Feedback) เม่ือเราป้อน สญั ญาณเขา้ ทางขากลบั เฟส (ขา - ) แรงดนั ดา้ นทางออกจะมีมุมเฟสต่างไปจาก แรงดนั ทางเขา้ 180 องศา ซ่ึงมีลกั ษณะตรงขา้ ม สญั ญาณตรงกนั ขา้ มน้ีจะถูก ป้อนกลบั ผา่ น R2 เขา้ มายงั ขาอินเวอร์ติ้งอีกคร้ังหน่ึง ตรงจุดน้ีจะทาใหส้ ัญญาณเกิดการหกั ลา้ งกนั อตั ราการขยายกจ็ ะลดลง ถา้ ตวั ตา้ นทานที่เป็นตวั ป้อนกลบั มีค่ามาก จะทาใหส้ ญั ญาณป้อนกลบั มีขนาดเลก็ อตั ราการขยายออกจึงสูง ถา้ ตวั ตา้ นทานที่ป้อนกลบั มีค่านอ้ ยสญั ญาณป้อนกลบั ไป ไดม้ ากอตั ราการขยายกจ็ ะลดลง ฉะน้นั อตั ราส่วนของความตา้ นทาน R1 และ R2 จะเป็นตวั กาหนดอตั ราการขยายของวงจรโดยไม่ข้ึนกบั อตั ราการขยายของออป แอมป์ ซ่ึงสามารถหาอตั ราการขยายแรงดนั ไดจ้ ากสูตร

วงจรขยายแบบไม่กลบั เฟส (Non-Inverting Amplifier) 4 วงจรขยายน้ีเป็นวงจรขยายอีกแบบหน่ึงท่ีตอ้ งการเฟสในการ ขยายเป็นเฟสเดียวกนั ดงั น้นั การป้อนสญั ญาณอินพทุ จึงตอ้ งป้อนเขา้ ท่ีขา อินพทุ ไม่กลบั เฟส (+) ซ่ึงเม่ือขยายออกท่ีเอาทพ์ ทุ แลว้ จะไดส้ ญั ญาณ เอาทพ์ ทุ ท่ีมีเฟสเหมือนเดิม ดงั น้นั ในวงจรขยายแบบไม่กลบั เฟสน้ีการป้อนกลบั เพอ่ื ลด อตั ราการขยายจึงยงั คงตอ้ งป้อนไปยงั ขาอินเวอร์ติ้ง (-) เพอ่ื ใหเ้ กิดการ หกั ลา้ งของสญั ญาณกนั ภายในตวั ไอซีออปแอมป์ โดยสามารถหาอตั ราการ ขยายของวงจรไดจ้ ากสูตร

วงจรบัฟเฟอร์ (Buffer) 5 วงจรบฟั เฟอร์หรือวงจรกนั ชน เป็นวงจรที่ใชเ้ ชื่อมวงจรสอง วงจรเขา้ ดว้ ยกนั เช่นระบบไอซีท่ีต่างตระกลู กนั หรือทรานซิสเตอร์ที่ไม่ แมสช่ิงอิมพีแดนซ์กนั คือวงจรท่ีจาเป็นตอ้ งใชบ้ ฟั เฟอร์เพราะคุณสมบตั ิ ของออปแอมป์ ทางเอาทพ์ ทุ อิมพีแดนซ์ต่า เมื่อเช่ือมต่อกบั วงจรอื่นแลว้ จะ ไม่ทาใหว้ งจรอ่ืนมีผลแตกต่างไปจากเดิม วงจรบฟั เฟอร์น้นั จะมีอตั ราการ ขยายเท่ากบั 1

วงจรกรองสัญญาณความถตี่ ่า (Low Pass Filter ) 6 รูปท่ี 5 วงจรกรองความถเ่ี บื้องต้น การใชว้ งจรกรองแบบอาร์ซี (RC filter) เขา้ มาเป็นเนกาทีฟฟี ด แบค็ (Negative feedback) การขยายสญั ญาณของออปแอมป์ จะกรองเอา ความถี่เฉพาะบางความถ่ีออกไปเท่าน้นั ซ่ึงสามารถหาความถี่ท่ีใชง้ านได้ จากสูตร

7 และสามารถท่ีจะประยกุ ตใ์ ชง้ านวงจรนีใ้ นวงจรกรองความถ่ีตา่ งๆ ไดเ้ ช่น ภาคกรองความถ่ี ไอเอฟ วงจรดกั จบั ความถ่ี วงจรออสซิลเลเตอร์ และในเครอ่ื งเสยี งก็ยงั ใชเ้ ป็นระบบแยกความถ่ีของเครอ่ื งขยายแบบไบ แอมป์ และไตรแอมป์ ซง่ึ วงจรแยกความถ่ีแบบนีเ้ ป็นวงจรชนั้ สงู ขนึ้ ไป เรา เรยี กวงจรแยกความถ่ีวา่ ?แอคตฟี ฟิลเตอร?์ (Active Filter) ซง่ึ สามารถจดั วงจรแอคตฟี ฟิลเตอรไ์ ดด้ งั รูป