اختراع المضخمات

. أطراف٨ ذات دارة متكاملةعدة أنواع للمضخم اإلكتروني في صورة

الرمز الھندسي للمكبر اإللكتروني

دوائر كھربائیةالمكبر العملیاتي أوالمضخم العملیاتي قطعة إلكترونیة یمكن استعمالھا لتصمیم تقوم بعملیات مختلفة كالجمع والطرح

اإلشارة ( تقوم بتكبیر الجھد الكھربائي دائرة الكترونیةھو عبارة عن :المضخم اإللكترونيویبلغ جھد الخرج المكبر الناتج من المصخم نحو ملیون مرة جھد اإلشارة ). الكھربائیة

.الداخلة

تاریخ المضخمات

)١٩٥٣(صمام إلكتروني مصخم ، عام

DIPمصخم حدیث بالترانزیستور

أول صمام للتضخیم اإللكتروني: ١٩٤١

وسجل براءة الوالیات المتحدة األمریكیةابتكر أو مضخم عملیاتي یعمل بالجھد المستمر في كارل سوارتزیل الذي كان یعمل في معامل شركة بل ٢،٤٠١،٧٧٩|US patentاختراعھ

من الصمامات المفرغة اإللكترونیة لسصل ٣دم وقد أدي ھذا التصمیم الذي استخ. ١٩٤١عام الحرب العالمیة الثانیةوخال . فولت٣٥٠ وكان یعمل بجھد قدره dB ٩٠حجم كسبھ نحو

والذي قام بتحسینھ لدى M٩أثبت مخترعھ سوارتزیل جدارتھ الستخدامھ في توجیھ المدفعیة من أجل تحسین نسبة SCR٥٨٤قد عمل ھذا المضحم مع نظام الرادار . معامل شركة بل

]١[. الذي لم یمكن الوصول إلھ بدونھ، الشیئ % ٩٠اإلصابات المباشرة حتى وصلت إلى

أول مصخم یعمل بدون عاكس في المدخل: ١٩٤٧

البروفیسور جون راجاتزیني من جامعة من ١٩٤٧ذكر المضخم العملیاتي أو ل مرة عام وجاء ذكره على ھیئة ملحوظة ھامشیة على ورقة عمل كان یقوم بھا احد تالمیذه ، . كولومبیا

لتصمیم الذي أدخلھ علیھ الباحث لوبي جولي تعدیال فاق فقد كات ا. واتضح فیما بعد أھمیتھا صمام ثالثيفقد استخدم مدخلھ إثنین من : التصمیم األساسي ، وكان في الواقع تجدیدین

اومة لمنع االنزیاح في جھة المخرج ، فكان أول مضخم عملیاتي ذو مدخلین ومزودان بقوقد كان لھذا المدخل التفاضلي تطبیقات قیمة عدیدة ). أحدھما عاكس واآلخر غیر عاكس(

واستغلت لفترة طویلة

أول مصخم متكامل: ١٩٦١

.P٤٥مضخم إلكتروني متكامل ، نوع

عد على مما سا١٩٥٤ السیلیكوني عام الترانزیستور حیث ابتكر ١٩٦١قفزة كبیرة عام على استقرار المصخم ١٩٥٩وقد ساعد ابتكار اللوحات على عام . انتشار المضخم العملیاتي

وأصبحت المضخمات . إلكترونیا بحیث اتسعت تطبیقاتھ خصوصا في أجھزة االستخدام العام بمقاوماتكما زودت تلك اللوحات . صغیرة الحجم وزودت بأطراف سلكیة على حافة اللوحات

. لقاعدة المقحل وتقلیل انزیاح الجھد أثناء التشغیلoffsetبغرض خفض الجھد األبتدائي

وكان فولت ١٥± وكان یعمل بجھد dB ٩٤ بكسب مقداره ١٩٦١) P٤٥(ویتمیز المضخم . فولت١٠±الغرض منھ أن یتعامل مع إشارات في نطاق

أول مضخم في ھیئة المكعب: ١٩٦٢

PP٦٥مضخم مكعب نوع

بإنتاج وحدات للمضخم المكعب یمكن تثبیتھا في اللوحات ١٩٦٢قامت عدة شركات عام وحازت تلك األنواع اھمیة كبیرة حیث أصبح المضخم وحدة مستقلة . اإللكترونیة المطبوعة

.ا سھل استخدامھا جاھزة في الدارات اإللكترونیة الكبیرةُسمیت الصندوق األسود ، مم

أول مصخم عملیاتي یعمل بمكثف متبدل: ١٩٦٦

وھي تتمیز بمھاملة . ن القرن الماضي في أواخر الستینیات ممكثف متبدلابتكر المضخم ذو تیار ضعیف على المدخل وھي ال تزال من أفضل أنواع المضخمات التي تستطیع التعامل مع

. علي مداخلھافولتجھد كھربائي عالي یقدر بنحو عدة مئات

ضخم سریع یستعمل مقحل حقليأول م: ١٩٧٠

وقد استعیض عنھا . مقحل حقلي ابتكر المضخم عالي السرعة وھو یستخدم ١٩٧٠في عام وخالل السبعینیات أصبحت . بموسفتخالل الثمانینیات من القرن الماضي بمضخمات تعمل

.المضخمات ذات أطراف مصفوفة على جھة واحدة في المتناول

التطور الحالي

لحال في انخفض في السنوات األخیرة جھد المصدر المستخدم في الدوائر التناظریة كما ھو اویعتبر جھد المصدر . الدوائر الرقمیة ، وقد أدخل الجھد المنخفض أیضا على المضخمات

وبغرض زیادة نطاق . فولت٥ معھودا للتشغیل وكذلك تزاید التشغیل بجھد فولت ٥±البالغ المضخمات الحدیثة فقد أصبحت المداخل على جانب واحد قابلة بالشتباك اإلشارات في

وبعض ) وقد تتراوح اإلشارة الداخلة بین الجھد الصغیر للمصدر وجھده الكبیر(بنظیراتھا .المضخمات لھا أطراف الخرج على ناحیة واحدة

نظریة العمل

للمكبر العملیاتي٧٤١تفاصیل الدارة المتكاملة

. النموذجیة لمكبر عملیاتي٧٤١ الدائرة المتكاملةكیفیة توصیل

المضخم اإللكتروني ھو جھاز إلكتروني یكبر إشارة كھربائیة استقبلھا مستقبل إلكتروني أو عندما نتكلم تحرك الموجات الصوتیة المیكروفون مجیئا وذھابا في ]٣[.أنتجھا میكروفون

زازات إشارة اھتزازات حركیة، والمیكروفون یترجم ھذه االھتزازات الحركیة إلى اھت .كھربائیة

یقوم مضخم الصوت بتكبیر جھد النبضات الكھربیة الضعیفة لیصبح في موسوعھا تحریك .مكبر الصوت فنستطیع سماعھ

موجات كھرومغناطیسیةوھذا ما یحدث في الرادیو مثال، حیث یستقبل المستقبل اإللكتروني . وھي محملة بإشارات إلكترونیة تعبر عن صوت المذیع أو الموسیقىالرادیووھي موجات

ویتلقاھا المضخم اإللكتروني لتكبیر تلك اإلشارات حتى یصبح في مقدورھا تشغیل لولب مكبر تواسطة المضخم یصبح التیار المتغیر الذي یدخل . الصوت المخروطي الشكل المركب بالرادیو

أي أنھ في مكبر . الصوت میكانیكیا ، فیصدر منھ الصوتاللولب بالحجم الكافي لھز مكبر الصوت تتحول الھزات اإللكترونیة الموجودة في اللولب إلى ھزات حركیة في مكبر الصوت

.فنسمعھا

, ھناك استخدامات أخرى للمضخم العملیاتي حیث یمكن أن یقوم بعملیات الجمع والطرح .حساب التكامل ، وكذلك وحساب اللوغاریتمات

األقطاب

Circuit diagram

):انظر الرسم(العملیاتي كاألتي أقطاب المضخم

:مدخل اإلشارة غیر معكوسة :مدخل اإلشارة معكوسة :المخرج :الجھد الموجب من المصدر :الجھد السالب من المصدر

.مضخمة ربما مالیین المراتتخرج اإلشارة من المخرج

ات العملمواصف

تضم مواصفات العمل بعض القیم اإللكترونیة لألداء السلیم مثل الحد األقصي لجھد المصدر ، كما یتحكم في أداء المضخم الدقة في تصنیعة ونقاوة مادتھ ، وھذا یغیر خواص مضخم عن

.آخر

:وأحیانا تشكل القیم االسمیة للتشغیل كاآلتي

١٠٨( المدخل كبیرة وتبلغ مقاومة Ω (١٠٠ MΩ , ومقاومة المخرج صغیرة٢٠ Ω.

٥٠ (ھیرتز ١٠ عند ١٠٥یبلغ التضخیم dB (میجا ١ عند ١ إلى أقل من وینخفض ).ھیرتزملیون (ھیرتز

القاعدةیبلغ جھد offset ٤−١٠ قبل التشغیل عند  V ١٠٠( نحو µV( , ) nA ١٠٠( نحو A ٧−١٠(عند ) أو الشوشرة(ویبلغ التسریب

١ویبلغ معدل زیادة الشوشرة . یتسم المضخم بزیادة في الشوشرة كلما قل التردد ).V/µs (میكرو ثانیة/ فولت

ویمكن عند استخدامھ في الدوائر اإللكترونیة البسیطة إھمال خاصیتي التسریب وجھد القاعدة األولي

مضخم عملیاتي

pin dual-٨ some single, some dual) in (دوائر متكاملةمضخم عملیاتي في

in-line packages") DIPs("

, op-ampوغالبًا ما تـُسمى اختصارًا , Operational Amplifierالمضخم العملیاتي ]١[ وبمدخالت تفاضلیةبتیار مستمر مباشر االقتران ڤولتي إلكتروني ذو كسب عالي مضخمھو

وعادة ما یتم التحكم في مـُخَرج المضخم العملیاتي إما بواسطة . ذو مـُخَرج واحد, عادة, وتغذیة أو بواسطة , التي تحدد بدرجة كبیرة كمیة الكسب الڤولتي لمـُخَرجھا, تغذیة مرتدة سالبة

عالیة المـُدخـَل عند أطراف المعاوقة. التي تسھِـّـل الكسب المتجدد والتذبذب, مرتدة موجبة . توضیل المـُدخـَالت والمعاوقة ذات المـُخَرجات المنخفضة ھم خصائص نمطیة ھامة

إذ تـُستخَدم عدد ھائل , المضخمات العملیاتیة ھم بین أكثر األدوات اإللكترونیة استخدامًا الیومالعدید من المضخمات العملیاتیة في الدوائر . تھالكیة والصناعیة والعلمیةمن األجھزة اإلس

إال أن بعض المضخمات ; المتكاملة القیاسیة یبلغ ثمنھا فقط بعض السنتات لحجم انتاج متوسط ١٠٠العملیاتیة المتكاملة أو الھجینة ذات المواصفات الخاصة لألداء قد یبلغ ثمنھا أكثر من

. ـُلـِبـَت بكمیات صغیرةدوالر أمریكي لو ط

التصمیمات المعاصرة ھي أكثر متانة من الناحیة اإللكترونیة مقارنة بسابقاتھا وبعضھم یتحمل . مباشر على مـُخَرجاتھم بدون تلفتماس

تاریخ

GAP/R's K٢-W :١٩٥٣(تي من صمام مفرغ مضخم عملیا(

GAP/R's model P١٩٦١(مضخم عملیاتي منفصل ذو حالة صلبة : ٤٥(

GAP/R's model PPمضخم عملیاتي ذو حالة صلبة في : ٦٥potted module

(١٩٦٢(

ADI's HOS-١٩٧٩(مضخم عملیاتي في دائرة متكاملة ھجینة عالیة السرعة : ٠٥٠(

معاصرةDIP packageمضخم عملیاتي في

٠_٢ax_ay حال للمتراجحة a.a لكي الزوج aحدد قیم العدد الحقیقي

دائرة جمع

دائرة طرح

دائرة ضرب

دائرة قلب

٧٤١ملیاتي طراز دائرة داخلیة لمضخم ع