(مكبر العمليات و السمات المدمجة)

……….(مكبر العمليات و السمات المدمجة)……….
(OpAmp With Compact Features)
………………
لكل جزء من الأجزاء المقبلة تقنية مختلفة و سنبدأ بشرح…..
الجزء الأول (مكبر العمليات المعزول)
(Isolated Operational Amplifier)
——————
وليس المقصد بدوائر ال Buffer التناظرية المعروفة بعزل مرحلة الإدخال عن مرحلة الإخراج للمكبر بالممانعة و الإقتران المباشر بينهما حتي لا يختلط الأمر عليكم.
المقصود هو الفصل الداخلي التام بين مدخل و مخرج المكبر و تغذية مستقلة لكل منهما و عزل الأرضي بينهما بعدة طرق وهي.. العزل الضوئي ، والعزل السعوي ، والعزل الحثي.
————–
* الطريقة الأولي :
– الإقتران الضوئي (Opto Isolation)..
في البداية كان تصنيع المكون Optocoupler IC لهدف واحد مخصص للتطبيقات الرقمية كحماية لدوائر المتحكمات ذات الجهود المنخفضة من دوائر التحميل ذات الجهود العالية بإقتران بصري و توفر العزل المطلوب ، ثم توالت الإحتياجات لإقتران بصري في الدوائر الخطية بتسخير هذا المكون في التطبيقات التناظرية و تخفيف تداخل ال EMI و تشويه الإشارات ، لكن يتطلب تقنيات تصميم معقدة في مجمل الدوائر لتحقيق الإستجابة السريعة تجنبا فقد جزء من الإشارة التناظرية الأساسية.
ثم تم تطوير الفكرة بصناعة مكبر بإقتران معزل أكثر تطورا و أداءا و كفائة و أقل إستهلاكا للطاقة في حجم صغير و تبسيط الكلفة و المساحة المستهلكة.
يعتمد مبدأ عملها علي محولات
Sigma Delta (ADC)و Delta Sigma (DAC)
أي Analog Digital Convert (ΣΔ)
و Digital Analog Convert (ΔΣ)
كالمستخدمة في تقنيات ال DSP والبيانات المضغوطة.
تحول إشارة الإدخال التناظرية إلي بت (Bit’s) تسلسلي عالي السرعة تصل إلي ميجات الهرتز لضمان معيار التوافق للإشارة الأصلية يناسب متوسط وقت تدفق البتات الرقمية مع عينة الدخل التناظرية ثم يتم تشفير هذه البيانات و إرسالها ضوئيا إلي الكاشف بعد ذلك يتم فك تشفيرها و تحويلها مرة أخرى إلي إشارة تناظرية ثم تنقيتها في مرحلة الخرج الأخيرة.
= مزايا العزل البصري :
• دقة عالية في التردد الأصلي للإشارة بعد فك الترميز.
• جهد إنهيار العزل يصل إلي 10kV.
—————————
* الطريقة الثانية :
– الإقتران السعوي..
يعتمد مبدأ عملها علي النقل الكهروستاتيكي بين لوحين المكثف مع عزل هوائي و مرور العينة بفرق الجهد دون تمرير تيار يذكر.
لنجاح نقل الإشارة التناظرية لأدني مستوياتها في قيمة ترددها من المرحلة الأولي إلي المرحلة الثانية يجب أن تكون قيمة مكثف الربط عالية السعة لسهولة تمرير الترددات المنخفضة دون أي فقد , لكن يؤدي ذلك تناقص في درجة العزل بسبب السعة الكبيرة.
لحل هذه المشكلة يتم إختيار مكثف أقل سعة ممكنة و إضافة مذبذب توليد موجة مربعة ذات تردد عالي القيمة و خلطها مع عينة الإشارة التناظرية و بناءا علي تغيرات إشارة الدخل يتغير عرض النبضة يأتي بتغير السعة للمكثف و فرق الجهد.
ثم تنقل الإشارة المعدلة سعويا إلي المرحلة الثانية يتم فيها تنقية الإشارة الحقيقة من الإشارة المركبة إلي الخرج.
= مزايا العزالسعوي
• ثبات الكسب العالي.
• مناعة عالية للضوضاء المعناطيسي .
————————-
* الطريقة الثالثة :
– الإقتران الحثي..
يعتمد مبدأ عملها علي النقل بالتدفق المغناطيسي بواسطة محول نبضات (Pulse Transformer Ratio 1:1)
وهي أقدم طريقة في أسلوب العزل مع إضافة نفس مراحل التكوين في الإقتران السعوي أعلاه
يعيبه كبر الحجم و الكلفة نسبيا .
= مزايا العزل الحثي :
• ضمان الصفة الخطية بين المرحلتين.
• عالي النوعية ل CMR
(Comodulation Masking Releas)
————————
الخلاصة :
يعد مكبر العزل سواء كان اقتران مغناطيسي أو بصري أو سعوي ، أداة مهمة لقياس الإشارات الصغيرة من مصادر فولتية عالية للوضع المشترك ، أو لعزل مناطق الدائرة لإزالة الحلقات الأرضية في الأنظمة ذات النطاق الترددي الذي يصل إلى 200kH
فمن أهمية التطبيقات التي من الضرورة إستخدام هذه النوعية
– الأجهزة الطبية و حاجز الأمان الكهربي للمرضي أثناء القياسات.
– معدات الإختبار في الأماكن الخطرة القابلة للأنفجار.
– قياسات الراجع في مجال المحركات كبديل ل (Shunt Resistor).
– التحليلات التناظرية الدقيقة متعددة القنوات في المجال الصناعي.
– معدات التحكم و الأمان في السيارات.
– المعدات العسكرية في المركبات و التوجيه الإلكتروني.
– معدات الفضاء.
———————-
سنلتقي قادما في سلسلة (مكبر العمليات و السمات المدمجة) مع جزء جديد…