ولتاژ تفاضلي تقويت كننده هاي عملياتي 

ولتاژ تفاضلي تقويت كننده هاي عملياتي بصورت زير تعريف مي شود.

Vd= V+ - V-

يعني اختلاف ولتاژ بين ورودي مثبت و ورودي منفي  تقويت كننده عملياتي را ولتاژ تفاضلي گويند. تقويت كننده هاي عملياتي اكثراً با گين تفاضلي (حلقه باز) مشخص مي شوند، كه معمولاً گين اين تقويت كننده ها با وروديهاي DC و در فركانس هاي خيلي كم، برابر 100000 يا بيشتر مي باشد و مقدار اين گين را با Ad نشان مي دهند.

 ولتاژ خروجي تقويت كننده هاي عملياتي در حالت ايده آل بصورت زير مي باشد.

Vo= Ad (V+ - V-) = Ad . Vd

 
 
 
 
شکل (الف) نماد تقویت کننده عملیاتی
 

بنابراين پاسخ خروجي تقويت كننده عملياتي به اختلاف ولتاژ بين وروديها بستگي دارد چرا كه اساس تقويت كننده هاي عملياتي، تقويت كننده هاي تفاضلي مي باشند. در هنگام استفاده از تقويت كننده هاي عملياتي، بايستي به پايه هاي ورودي مثبت و منفي آن دقت كافي داشت تا اشتباه وصل نشوند. ولتاژ اعمالي به پايه هاي ورودي مثبت و منفي تقويت كننده عملياتي مي تواند ولتاژي با دامنه مثبت يا منفي باشد. اگر ولتاژ به ورودي مثبت اعمال شود تقويت كننده عملياتي در حالت ورودي مستقيم بوده و اگر ولتاژ به ورودي منفي اعمال شود، تقويت كننده عملياتي در حالت ورودي معكوس خواهد بود.

اشباع

ولتاژ اشباع مثبت: ماكزيمم ولتاژ مثبتي كه خروجي تقويت كننده عملياتي مي تواند داشته باشد، كه در حالت ايده آل برابر ولتاژ تغذيه مثبت (+VBB) است، به ولتاژ اشباع مثبت تقويت كننده عملياتي معروف است، كه با +Vsat نشان مي دهيم.
ولتاژ اشباع منفي: ماكزيمم ولتاژ منفي از نظر قدر مطلق كه خروجي تقويت كننده عملياتي مي تواند داشته باشد، كه در حالت ايده آل برابر ولتاژ تغذيه منفي(-VBB) است به ولتاژ اشباع منفي تقويت كننده عملياتي معروف است كه با –Vast نشان مي دهيم.

چون در عمل تقويت كننده هاي عملياتي ايده آل نيستند لذا ولتاژ اشباع مثبت هميشه كمتر از ولتاژ تغذيه مثبت بوده و ولتاژ اشباع منفي از نظر قدر مطلق كمتر از ولتاژ تغذيه منفي مي باشد.

|-Vsat|<|-VBB|                 +Vsat< +VBB

كه بطور نمونه مقادير ولتاژهاي اشباع مثبت و منفي با ولتاژ تغذيه ±15 ولت، برابر ±13 ولت مي باشد. كه اين مقدار در تقويت كننده هاي عملياتي متفاوت مي باشد.
بنابراين در عمل بعلت كمتر بودن ولتاژ اشباع از ولتاژ تغذيه، ناحيه عملكرد فعال تقويت كننده هاي عملياتي بين ولتاژهاي –Vsat و+Vsat محدود مي شود.

مثال:
مقدار گين تفاضلي، يك تقويت كننده عملياتي برابر Ad= 120000 مي باشد. اگر ولتاژ اشباع برابر 13.5 ولت باشد، مشخص كنيد با چه اختلاف ولتاژي در ورودي، تقويت كننده عملياتي به اشباع مي رود.

حل:
مقدار ولتاژ خروجي برابر است با

Vo= Ad . Vd

پس اختلاف ولتاژ در ورودي براي به اشباع بردن تقويت كننده عملياتي برابر است با