Member Login
 สมัครสมาชิกที่นี่
 เข้าระบบ:
ลืมรหัสผ่าน?
สถิติสมาชิก:
Total:16,610
Latest:suchartnmb 
Onlines:
บุคคลทั่วไป:42 

Category

ออปแอมป์ (Op-Amp)

All Articles >> Circuit Designed >> - ออปแอมป์ (Op-Amp)

คุณลักษณะพื้นฐานในการทำงานและการ ประยุกต์ใช้งานของอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่ เรียกว่า ออปแอมป์ (Op-Amp)





กลับมาพบกันอีกครั้งแล้วนะครับ ซึ่งในบทความนี้ก็จะขอกล่าวถึงพื้นฐานการออกแบบวงจรด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า ออปแอมป์ (Op-Amp : Operational Amplifier) นะครับ โดยเราจะเริ่มจากการศึกษาและทำความเข้าใจเกี่ยวกับความรู้พื้นฐานของออปแอมป์ ก่อนนะครับ ต่อจากนั้นก็จะขอกล่าวถึงพื้นฐานในการคำนวณของออปแอมป์ ครับ ก่อนที่จะนำพื้นฐานที่ได้ศึกษานี้ไปทำการออกแบบวงจรที่ใช้ออปแอมป์ มาเป็นส่วนประกอบของวงจรต่อไปนะครับ เพื่อที่จะทำให้ผู้ที่ได้อ่านหรือผู้ที่ได้ทำการศึกษาเกิดความเข้าใจมากยิ่งขึ้นนั้นเองครับ ก่อนที่จะนำไปประยุกต์ใช้งานในระดับที่สูงขึ้นต่อไปครับ… มาเริ่มจากความรู้พื้นฐานที่เกี่ยวกับออปแอมป์กันเลยนะครับ..??

- ความรู้พื้นฐานที่เกี่ยวกับออปแอมป์ (Op-Amp)
ถ้าจะกล่าวถึงอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp)นั้น ก็สามารถที่จะอธิบายได้ดังนี้ครับ 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) ดังแสดงใน รูปที่ 1


รูปที่ 1 ลักษณะโครงสร้างพื้นฐานของอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp)

จากในรูปที่ 1 จะเห็นถึงลักษณะโครงสร้างพื้นฐานของอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp) ซึ่งคุณสมบัติโดยทั่วไปของออปแอมป์นั้นจะมีคุณสมบัติพื้นฐานดังนี้ครับ คือ อินพุตอิมพีแดนซ์จะมีค่าที่สูง ,เอาต์พุตอิมพีแดนซ์จะมีค่าต่ำ และอัตราขยายแรงดันจะมีค่าที่สูงมาก นั้นเองครับ
และถ้าดูจากลักษณะโครงสร้างพื้นฐานของอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp) นั้นจะประกอบด้วยขาที่จะนำมาใช้งานดังต่อไปนี้ครับ คือ
- ขา Inverting ซึ่งเป็นขาอินพุตของออปแอมป์ โดยมีไว้เพื่อป้อนสัญญาณ ที่เป็นได้ทั้งสัญญาณไฟกระแสตรงและสัญญาณไฟกระแสสลับ ซึ่งสัญญาณที่ถูกป้อนเข้าไปที่ขา Inverting นี้ เราก็จะได้สัญญาณที่ตรงกันข้ามหรือกลับเฟสที่จะออกมาทางขา Output ครับ
- ขา Non-Inverting ซึ่งเป็นขาอินพุตของออปแอมป์ โดยมีไว้เพื่อป้อนสัญญาณ ที่เป็นได้ทั้งสัญญาณไฟกระแสตรงและสัญญาณไฟกระแสสลับ ซึ่งสัญญาณที่ถูกป้อนเข้าไปที่ขา Non-Inverting นี้ เราก็จะได้สัญญาณที่ไม่กลับเฟสหรืออินเฟสที่จะออกมาทางขา Output ครับ
- ขา Output ซึ่งเป็นขาเอาท์พุตของออปแอมป์ โดยมีไว้เพื่อบอกถึงสภาวะการทำงานของออปแอมป์ ซึ่งจะเกิดขึ้นจากการที่เราทำการป้อนสัญญาณเข้าที่ขาอินพุตทั้งสองของออปแอมป์ครับ
- ขา +V ซึ่งเป็นขาป้อนไฟบวก โดยจะมีค่าแรงดันไฟประมาณ 9 โวลท์ ถึง 18 โวลท์ ซึ่งโดยทั้วไปแล้วเราจะใช้แรงดันไฟประมาณ 15 โวลท์ ครับ
- ขา -V ซึ่งเป็นขาป้อนไฟลบ โดยจะมีค่าแรงดันไฟประมาณ -9 โวลท์ ถึง -18 โวลท์ ซึ่งโดยทั้วไปแล้วเราจะใช้แรงดันไฟประมาณ -15 โวลท์ ครับ

แต่ในส่วนของการที่จะนำอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp) ไปใช้งานและมีการใช้งานที่เกิดประสิทธิภาพสูงสุดนั้น เราจะต้องทำความเข้าใจในคุณสมบัติของออปแอมป์ดังต่อไปนี้ครับ คือ คุณสมบัติของออปแอมป์ในอุดมคติ ซึ่งก็สามารถที่จะเขียนวงจรสมบูรณ์ได้ดังในรูปที่ 2


รูปที่ 2 ลักษณะของวงจรสมบูรณ์ของออปแอมป์ในอุดมคติ

จากรูปที่ 2 จะเป็นลักษณะของวงจรสมบูรณ์ของออปแอมป์ในอุดมคติ ซึ่งถ้าพิจารณาดูแล้วก็จะเห็นว่าขาบวก(+) และขาลบ(-) นั้นต่อไม่ครบวงจร จึงส่งผลให้กระแส และกระแส นั้นไม่สามารถที่จะไหลออกจาก และ ได้นั้นเองครับ ซึ่งก็หมายความว่าค่าของกระแสที่ไหลเข้าขาอินพุทของออปแอมป์ทั้งสองขานั้นมีค่าเป็นศูนย์นั้นเองครับ หรือจะกล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือไม่มีกระแสที่ไหลเข้าที่ขาอินพุทของออปแอมป์ครับ และถ้าเราพิจารณาถึงค่าของความต้านทานที่ขาอินพุทของออปแอมป์ หรือค่าความต้านทานอินพุทก็จะพบว่ามันจะมีค่าเป็นอนันต์ครับ และในส่วนของอัตราขยายแรงดันลูปเปิด หรือที่เราเรียกว่า (Open-Loop-Gain : ) ก็จะมีค่าเป็นอนันต์ และค่าความต้านทานเอาท์พุทนั้นจะมีค่าเป็นศูนย์นั้นเองครับ ซึ่งทั้งหมดที่ได้กล่าวนี้ก็คือออปแอมป์ในอุดมคติครับ
แต่ในทางปฏิบัตินั้นมันไม่ได้เป็นไปตามคุณสมบัติของออปแอมป์ในอุดมคตินะครับ เพราะว่าเรามสามารถที่จะทำการสร้างหรือออกแบบออปแอมป์ในอุดมคติได้ แต่เราสามารถที่จะสร้างและออกแบบออปแอมป์ที่จะนำมาใช้งานจริงให้มีคุณสมบัติที่ใกล้เคียงกับออปแอมป์ในอุดมคติได้ครับ ซึ่งก็ได้แสดงไว้ในตารางที่ 1 โดยเป็นการเปรียบเทียบคุณสมบัติของออปแอมป์ที่จะนำมาใช้งานจริงกับออปแอมป์ในอุดมคตินั้นเองครับ ซึ่งจะเห็นได้ว่ามีพารามิเตอร์หลายตัวครับที่เกี่ยวข้องกับตัวอุปกรณ์ออปแอมป์ที่เราจะต้องนำไปใช้พิจารณาในการออกแบบวงจรต่อไปครับ

ตารางที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบคุณสมบัติของออปแอมป์ที่ใช้งานจริงกับออปแอมป์ในอุดมคติ






รูปที่ 3 ลักษณะของวงจรสมบูรณ์ของออปแอมป์ในการใช้งานจริง

และจากรูปที่ 3 ก็จะเป็นลักษณะของวงจรสมบูรณ์ของออปแอมป์ในการใช้งานจริง ซึ่งถ้าพิจารณาดูแล้วก็จะเห็นว่าภายในนั้นก็จะมีตัวต้านทานทางด้านอินพุท และตัวต้านทานทางด้านเอาท์พุท ต่ออยู่ด้วยครับ ซึ่งก็จะมีค่าอยู่ค่าหนึ่งครับ โดยที่ออปแอมป์แต่ละเบอร์นั้นก็จะมีค่าดังกล่าวนี้แตกต่างกันไปครับ ดังเช่นที่ได้แสดงการเปรียบเทียบคุณสมบัติของออปแอมป์ที่ใช้งานจริงกับออปแอมป์ในอุดมคติ ไว้ในตารางที่ 1 นั้นเองครับ
เป็นอย่างไรบ้างครับพอที่จะเข้าใจถึงอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp) มากขึ้นแล้วนะครับ ทีนี้มาดูกันต่อนะครับกับอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp) ซึ่งจะเป็นการกล่าวถึงวงจรสมมูลของ ออปแอมป์ หรือเรียกว่า Equivalent Op-Amp Circuit ครับ ซึ่งก็ได้แสดงไว้ในรูปที่ 3 ซึ่งเราสามารถที่จะเขียนสมการของแรงดันระหว่างขาอินพุท ได้ ดังแสดงในสมการที่ 1

………(1)

และในส่วนของสมการของแรงดันเอาท์พุท ก็สามารถที่จะเขียนสมการนี้ได้ครับ ดังแสดงในสมการที่ 2

………(2)

โดยที่ คือ อัตราขยายแรงดันลูปเปิด


รูปที่ 4 กราฟแสดงช่วงการทำงานของออปแอมป์

จากรูปที่ 4 นั้นจะเป็นกราฟที่แสดงถึงช่วงการทำงานของออปแอมป์ โดยจะแบ่งออกได้เป็น 3 ช่วงการทำงานด้วยนะครับ คือ
- ช่วงการทำงานในสภาวะอิ่มตัวด้านบวก หรือเรียกว่า (Positive Saturation)
- ช่วงการทำงานในสภาวะอิ่มตัวด้านลบ หรือเรียกว่า (Negative Saturation)
- ช่วงการทำงานในสภาวะเชิงเส้น หรือเรียกว่า (Linear Region)

และจากช่วงการทำงานของออปแอมป์ทั้ง 3 ช่วงการทำงานนั้น เราก็จะเห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันระหว่างขาอินพุท กับแรงดันเอาท์พุท โดยเราสามารถที่จะเขียนสมการแสดงความสัมพันธ์นี้ได้ครับ
สมการของช่วงการทำงานในสภาวะอิ่มตัวด้านบวก (Positive Saturation) ดังแสดงในสมการที่ 3

………(3)

สมการของช่วงการทำงานในสภาวะอิ่มตัวด้านลบ (Negative Saturation) ดังแสดงในสมการที่ 4

………(4)

สมการของช่วงการทำงานในสภาวะเชิงเส้น (Linear Region) ดังแสดงในสมการที่ 5

………(5)

และจากสมการที่ได้กล่าวถึงนี้ก็คงจะทำให้เข้าใจถึงช่วงการทำงานของออปแอมป์มากขึ้นไปอีกนะครับ แต่ในทางปฏิบัตินั้นก็มีออปแอมป์อยู่หลายเบอร์ด้วยกันที่นิยมนำมาใช้งานในการออกแบบวงจรและออปแอมป์แต่ละเบอร์ก็จะมีค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญแตกต่างกันออกไป เพราะถือว่าเป็นส่วนสำคัญมากครับ (**ซึ่งในที่นี้จะขอยกตัวอย่างออปแอมป์ เบอร์ UA741**) ดังแสดงในรูปที่ 5 เพื่อที่จะได้เห็นถึงค่าพารามิเตอร์บ้างส่วนของออปแอมป์ครับ





รูปที่ 5 แสดงถึงค่าพารามิเตอร์บ้างส่วนของออปแอมป์ เบอร์ UA741

- พื้นฐานการคำนวณอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp)
ในหัวข้อนี้เราจะขอกล่าวถึงพื้นฐานการคำนวณที่สำคัญๆ ของตัวอุปกรณ์ออปแอมป์ (Op-Amp) นะครับ เพื่อให้เกิดความเข้าใจมากยิ่งขึ้นนะครับ ซึ่งในส่วนแรกนี้จะขอกล่าวถึงการคำนวณหาค่าต่างๆ ที่สำคัญของอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp) มาดูกันเลยนะครับ
จากสมการที่ 1 และสมการที่ 2 ถ้ากำหนดให้อุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp) มีข้อมูลดังต่อไปนี้ก็จะสามารถแสดงวิธีการคำนวณหาค่าแรงดันเอาท์พุท ได้ดังนี้ครับ ดังแสดงใน รูปที่ 6


รูปที่ 6 แสดงการคำนวณหาค่าแรงดันเอาท์พุท ของอุปกรณ์ออปแอมป์

- คำนวณหาค่าแรงดันระหว่างขาอินพุท โดยใช้สมการที่ 1



- คำนวณหาค่าแรงดันเอาท์พุท โดยใช้สมการที่ 2



จากการคำนวณก็จะเห็นได้ว่าค่าแรงดันเอาท์พุท ที่ได้นั้นมีค่าสูงมากครับ คือ 200,000V ซึ่งไม่มีทางเป็นไปได้ครับ เพราะว่าแรงดันเอาท์พุท ที่จะได้ออกมานั้นไม่มีทางมากไปกว่าแรงดัน และ ดังนั้นก็สามารถที่จะสรุปได้ว่าค่าแรงดันเอาท์พุท นั้นจะมีค่าประมาณ นั้นเองครับ
และในส่วนที่สองนี้ก็จะขอกล่าวถึงการคำนวณหาค่าแรงดันระหว่างขาอินพุท ซึ่งจากสมการที่ 2 ถ้ากำหนดให้อุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp) มีข้อมูลดังแสดงในรูปที่ 10


รูปที่ 7 แสดงการคำนวณหาค่าแรงดันระหว่างขาอินพุท ของอุปกรณ์ออปแอมป์

- คำนวณหาค่าแรงดันระหว่างขาอินพุท โดยใช้สมการที่ 2



จากการคำนวณก็จะเห็นได้ว่าถ้าอุปกรณ์อุปกรณ์ออปแอมป์ มีค่าแรงดันระหว่างขาอินพุท เท่ากับ ก็จะทำให้เราได้ค่าแรงดันเอาท์พุท ออกมามีค่าเท่ากับ ได้นั้นเองครับ ซึ่งการที่จะนำออปแอมป์ไปใช้งานนั้นต้องเข้าใจถึงการทำงานของตัวออปแอมป์นะครับ เพื่อที่จะได้นำออปแอมป์ไปประยุกต์ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพนั้นเองครับ

- พื้นฐานการออกแบบวงจรด้วยอุปกรณ์ออปแอมป์(Op-Amp)
ในส่วนของหัวข้อนี้ก็จะขอกล่าวถึงพื้นฐานการออกแบบวงจรด้วยอุปกรณ์ออปแอมป์ (Op-Amp) นะครับ โดยจะได้นำเอาหลักการทำงานและคุณสมบัติของอุปกรณ์ออปแอมป์ (Op-Amp) ที่กล่าวไว้ในตอนต้นมาใช้ในการสร้างวงจรต่างๆ กันดูนะครับ เพื่อให้เกิดความเข้าใจในอุปกรณ์ออปแอมป์ (Op-Amp) นี้มากขึ้นนะครับ มาดูกันเลยนะครับ
วงจรที่จะขอกล่าวก็คือวงจรตามสัญญาณแรงดัน (Voltage Follower) ,วงจรขยายสัญญาณแบบกลับเฟส(Inverting Amplifier) และวงจรขยายสัญญาณแบบไม่กลับเฟส(Non-Inverting Amplifier) มาดูกันเลยนะครับ

- การออกแบบวงจรตามสัญญาณแรงดัน (Voltage Follower) มีวิธีการออกแบบดังนี้
จากรูปวงจรดังแสดงในรูปที่ 8 เป็นวงจรตามสัญญาณแรงดัน (Voltage Follower) ซึ่งในการออกแบบวงจรนี้จะขอกำหนดค่าต่างๆ ดังนี้
กำหนดให้ - แรงดัน ที่ป้อนให้วงจรมีค่าเท่ากับ
- แรงดันอินพุท ที่ป้อนให้วงจรมีค่าเท่ากับ
- และวงจรนี้ใช้ออปแอมป์(Op-Amp) เบอร์

ซึ่งจากข้อมูลที่กำหนดให้มานั้นเราจะทำการหาค่าแรงดันเอาท์พุท ที่จะได้จากวงจรว่ามีค่าเท่าไรครับ


รูปที่ 8 วงจรตามสัญญาณแรงดัน (Voltage Follower)

มาเริ่มการวิเคราะห์วงจรที่จะออกแบบกันเลยนะครับ เพื่อให้ได้สูตรที่จะใช้ในการคำนวณต่อไปครับ ซึ่งถ้าดูจากวงจรในรูปที่ 8 เราก็จะเห็นว่าสัญญาณแรงดันทางด้านเอาท์พุทนั้นจะถูกป้อนกลับเข้ามาที่ขา Inverting หรือขา ของออปแอมป์ทางด้านอินพุทครับ โดยจะเห็นว่าออปแอมป์ที่เราใช้นี้เป็นออปแอมป์เบอร์ UA741 ซึ่งจะมีค่าอัตราขยายแรงดันลูปเปิด เท่ากับ 200,000 นั้นเองครับ โดยในที่นี้จะกำหนดให้แรงดันอินพุท มีค่าเท่ากับ โดยที่ค่าแรงดันเอาท์พุท นั้นจะมีค่าที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนทำให้ค่าแรงดันระหว่างขาอินพุท นั้นมีค่าเป็น และก็จะทำให้แรงดันอินพุทนั้นมีค่าเท่ากับแรงดันเอาท์พุทนั้นเองครับ ซึ่งทั้งหมดที่ได้กล่าวมานี้ก็สามารถที่จะเขียนสมการได้สมการที่ 6 และสมการที่ 7 ครับ


………(6)

………(7)

และเมื่อทำการแทนสมการที่ 7 ลงในสมการที่ 6 ก็จะได้สมการที่ 8

………(8)

และถ้าพิจารณาดูจากสมการที่ 8 ก็พบว่าค่าอัตราขยายแรงดันลูปเปิด ที่ใช้นั้นมีค่าเท่ากับ 200,000 ซึ่งเป็นค่าที่มาก ดังนั้นจึงส่งผลให้ มีค่าน้อยมากๆ หรือมีค่าเป็นศูนย์นั้นเองครับ ซึ่งก็สามารถที่จะเขียนสมการได้ดังสมการที่ 9 นั้นเองครับ

………(9)

ดังนั้นเมื่อทำการแทนค่าก็จะได้แรงดันเอาท์พุท เท่ากับ



เป็นอย่างไรบ้างครับพอที่จะเข้าใจถึงการออกแบบวงจรตามสัญญาณแรงดัน (Voltage Follower) กันแล้วนะครับ ซึ่งเป็นวงจรหนึ่งที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้ครับ ถ้าอย่างไรก็ต้องลองออกแบบวงจรและลองนำไปใช้งานดูนะครับ











- การออกแบบวงจรขยายสัญญาณแบบกลับเฟส(Inverting Amplifier) มีวิธีการออกแบบดังนี้


รูปที่ 9 วงจรขยายสัญญาณแบบกลับเฟส (Inverting Amplifier)

จากรูปวงจรดังแสดงในรูปที่ 9 เป็นวงจรขยายสัญญาณแบบกลับเฟส (Inverting Amplifier) ซึ่งในการออกแบบวงจรนี้จะขอกำหนดค่าต่างๆ ดังนี้
กำหนดให้ - แรงดัน ที่ป้อนให้วงจรมีค่าเท่ากับ
- ตัวต้านทาน มีค่าเท่ากับ
- ตัวต้านทาน มีค่าเท่ากับ
- แรงดันอินพุท ที่ป้อนให้วงจรมีค่าเท่ากับ
- และวงจรนี้ใช้ออปแอมป์(Op-Amp) เบอร์

ซึ่งจากข้อมูลที่กำหนดให้มานั้นเราจะทำการหาค่าแรงดันเอาท์พุท ที่จะได้จากวงจรว่ามีค่าเท่าไรครับ มาเริ่มการวิเคราะห์วงจรที่จะออกแบบกันเลยนะครับ เพื่อให้ได้สูตรที่จะใช้ในการคำนวณต่อไปครับ ซึ่งถ้าดูจากวงจรในรูปที่ 9 เราก็จะเห็นว่าวงจรนี้จะให้สัญญาณแรงดันที่กลับเฟสนั้นเองครับ โดยสัญญาณแรงดันทางด้านเอาท์พุทนั้นจะมีความต่างเฟสไปจากสัญญาณแรงดันทางด้านอินพุทอยู่ 180 องศานั้นเองครับ และถ้าพิจารณาที่ขั้วแรงดัน ก็จะพบว่ามีค่าแรงดันเท่ากับศูนย์ครับ และในส่วนของตัวต้านทาน และตัวต้านทาน นั้นก็จะทำหน้าที่เป็นวงจรแบ่งค่าแรงดันที่เกิดขึ้นระหว่างค่าแรงดันเอาท์พุท กับค่าแรงดันอินพุท นั้นเองครับ ซึ่งทั้งหมดที่ได้กล่าวมานี้ก็สามารถที่จะเขียนสมการได้สมการที่ 10 สมการที่ 11 และสมการที่ 12 ครับ

………(10)

………(11)

………(12)

ดังนั้นเมื่อทำการแทนค่าลงในสมการที่ 10 ก็จะได้แรงดันเอาท์พุท เท่ากับ



และถ้าจะหาค่าของกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน ก็สามารถหาค่าได้โดยใช้สมการที่ 11 ก็จะได้กระแส เท่ากับ



และถ้าจะหาค่าของกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน ก็สามารถหาค่าได้โดยใช้สมการที่ 12 ก็จะได้กระแส เท่ากับ



เป็นอย่างไรบ้างครับพอที่จะเข้าใจถึงการออกแบบวงจรขยายสัญญาณแบบกลับเฟส (Inverting Amplifier) กันแล้วนะครับ ซึ่งก็เป็นวงจรหนึ่งที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้ครับ ถ้าอย่างไรก็ต้องลองออกแบบวงจรและลองนำไปใช้งานดูนะครับ







- การออกแบบวงจรขยายสัญญาณแบบไม่กลับเฟส(Non-Inverting Amplifier) มีวิธีการออกแบบดังนี้


รูปที่ 10 วงจรขยายสัญญาณแบบไม่กลับเฟส(Non-Inverting Amplifier)

จากรูปวงจรดังแสดงในรูปที่ 10 เป็นวงจรขยายสัญญาณแบบไม่กลับเฟส (Non-Inverting Amplifier) ซึ่งในการออกแบบวงจรนี้จะขอกำหนดค่าต่างๆ ดังนี้
กำหนดให้ - แรงดัน ที่ป้อนให้วงจรมีค่าเท่ากับ
- ตัวต้านทาน มีค่าเท่ากับ
- ตัวต้านทาน มีค่าเท่ากับ
- แรงดันอินพุท ที่ป้อนให้วงจรมีค่าเท่ากับ
- และวงจรนี้ใช้ออปแอมป์(Op-Amp) เบอร์

ซึ่งจากข้อมูลที่กำหนดให้มานั้นเราจะทำการหาค่าแรงดันเอาท์พุท ที่จะได้จากวงจรว่ามีค่าเท่าไรครับ มาเริ่มการวิเคราะห์วงจรที่จะออกแบบกันเลยนะครับ เพื่อให้ได้สูตรที่จะใช้ในการคำนวณต่อไปครับ ซึ่งถ้าดูจากวงจรในรูปที่ 9 เราก็จะเห็นว่าวงจรนี้จะให้สัญญาณแรงดันที่กลับเฟสนั้นเองครับ โดยสัญญาณแรงดันทางด้านเอาท์พุทนั้นจะมีความต่างเฟสไปจากสัญญาณแรงดันทางด้านอินพุทอยู่ 180 องศานั้นเองครับ และถ้าพิจารณาที่ขั้วแรงดัน ก็จะพบว่ามีค่าแรงดันเท่ากับศูนย์ครับ และในส่วนของตัวต้านทาน และตัวต้านทาน นั้นก็จะทำหน้าที่เป็นวงจรแบ่งค่าแรงดันที่เกิดขึ้นระหว่างค่าแรงดันเอาท์พุท กับค่าแรงดันอินพุท นั้นเองครับ ซึ่งทั้งหมดที่ได้กล่าวมานี้ก็สามารถที่จะเขียนสมการได้สมการที่ 13 สมการที่ 14 และสมการที่ 15 ครับ

………(13)

………(14)

………(15)

ดังนั้นเมื่อทำการแทนค่าลงในสมการที่ 13 ก็จะได้แรงดันเอาท์พุท เท่ากับ



และถ้าจะหาค่าของกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน ก็สามารถหาค่าได้โดยใช้ สมการที่ 14 ก็จะได้กระแส เท่ากับ



และถ้าจะหาค่าของกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน ก็สามารถหาค่าได้โดยใช้ สมการที่ 15 ก็จะได้กระแส เท่ากับ



เป็นอย่างไรบ้างครับพอที่จะเข้าใจถึงการออกแบบวงจรขยายสัญญาณแบบไม่กลับเฟส (Non-Inverting Amplifier) กันแล้วนะครับ ซึ่งก็คงจะเป็นอีกวงจรหนึ่งที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้ครับ ถ้าอย่างไรก็ต้องลองออกแบบวงจรและลองนำไปใช้งานดูนะครับ…..?????

****************************