الـ Op-Amp كمقارن Comparator: معنى علامة السالب في المدخل Inverting وكيف نعرف أي المدخلين أعلى
الخطأ الشائع في علامة السالب
من الأخطاء الشائعة في الـ Op-Amp أننا لما نشوف علامة السالب في المدخل نعتقد أن الجهد الداخل هنا لازم يكون سالبًا. ولكن الحقيقة أن هذا مجرد نقطة تحوّل: الجهد الداخل عند هذا المدخل سيتحول إلى سالب (ينضرب في سالب) لكي نجمعه مع الجهد الداخل في المدخل الآخر.
الـ Op-Amp بدون Feedback يقارن
فلو أخذنا الـ Op-Amp بشكله الأساسي بدون أي Feedback فسيكون عبارة عن جهاز يقارن أي المدخلين أعلى.
مثال: 3 V عند Inverting و 2 V عند Non-inverting
نفرض أن عندنا 3 V و 2 V ونريد أن نقارنهما باستخدام الـ Op-Amp. لما أضع 3 V فوق عند الـ Inverting side فالثلاثة ستتحول إلى سالب 3. أما الاثنان فدخلتهما عند الـ Non-inverting side، ولن يغيّرهما ولا يقلب إشارتهما فستظل 2.
بعدين صار عندي 2 أجمعها مع سالب 3 فتطلع سالب 1. الآن سالب 1 سيُضرب في الـ Gain، ولنقل مثلًا مليون، فيظهر معي سالب مليون. وطبعًا لأن الحدّ عندنا دائمًا هو مصدر الجهد Power Supply، ولنقل مثلًا 12 V وسالب 12 V، فسيعلق الخرج عند سالب 12.
ومجرد ما أقرأ سالب 12 أعرف أن الجهد الذي دخلناه عند الـ Inverting side هو الأعلى.
العكس: 3 V عند Non-inverting و 2 V عند Inverting
لو سوّينا العكس ودخلنا الثلاثة الأعلى في الـ Non-inverting تحت، والاثنين عند الـ Inverting فوق، فالآن الاثنان سيصيران سالب 2 والثلاثة تبقى كما هي. بعدين الجهاز يجمعهما فيصير عندنا موجب 1، والموجب 1 يُضرب في الـ Gain، ولنقل مثلًا مليون. وطبعًا لن يصل إلى مليون، بل سيكون عندنا حدّ أعلى هو الـ Voltage Supply الذي هو موجب 12، فسيعلق عند موجب 12. فكذا عرفنا أن الجهد الداخل عند الـ Non-inverting هو الأعلى.
الخلاصة
فهذه فكرة الـ Op-Amp بشكلها الأساسي: نجيب جهدين وندخلهما على مدخلي الـ Op-Amp ثم نشوف النتيجة. إذا طلع الناتج سالبًا فمعناه أن الجهد عند الـ Inverting أعلى، وإذا طلع الناتج موجبًا فمعناه أن الجهد عند الـ Non-inverting أعلى.
عن هذا الدرس
الخطأ الشائع في الـ Op-Amp: علامة السالب عند المدخل Inverting لا تعني أن الجهد الداخل سالب، بل هي نقطة تحوّل تضرب الجهد في سالب قبل جمعه مع مدخل… هذا الدرس ضمن مقدمة لمنهج الهندسة الكهربائية أساسيات الكهرباء في أكاديمية موسى.