ऑपरेशनल एम्पलीफायरों का परिचय: 7 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

इस निर्देशयोग्य में, मैं ऑपरेशनल एम्पलीफायर का परिचय दूंगा, जो एनालॉग उपकरणों के सबसे उपयोगी में से एक है। इस डिवाइस को नॉन-इनवर्टिंग या इनवर्टिंग एम्पलीफायर, एक तुलनित्र, वोल्टेज एम्पलीफायर, योग एम्पलीफायर, इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर, बफर, सक्रिय फिल्टर, वीन ब्रिज ऑसिलेटर प्लस कई अन्य अनुप्रयोगों के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। opamp अलग-अलग कॉन्फ़िगरेशन में आता है जैसे कि सिंगल LM741 8 पिन DIP या LM324 14 पिन क्वाड ऑप amp ऊपर दिखाया गया है। ऐसे भी प्रकार हैं जो सरफेस माउंट वेरिएंट में आते हैं।

चरण 1: एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर क्या है?

ऑपरेशनल एम्पलीफायर जिसे ऑप-एम्प के रूप में भी जाना जाता है, एक डीसी युग्मित उच्च लाभ वोल्टेज एम्पलीफायर है, जिसे आईसी चिप में शामिल किया गया है। उनके पास दो इनपुट (डिफरेंशियल इनपुट) और एक आउटपुट है। 1960 के दशक के उत्तरार्ध में पहले उपकरण सामने आने के बाद से इनका उपयोग एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स में बिल्डिंग ब्लॉक्स के रूप में किया जाता रहा है। इन उपकरणों की एक खूबी यह है कि उन्होंने अपने मानकीकरण की प्रकृति से इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन को बहुत सरल बनाया है। असतत घटकों के साथ डिजाइनिंग एम्पलीफायरों में सक्रिय उपकरणों के बीच अंतर के कारण बहुत सारे बदलाव शामिल थे। यदि सभी एम्पलीफायरों को एक ही सिलिकॉन डाई से बनाया गया है, तो वे सभी समान हो सकते हैं और उनमें समान विशेषताएं हो सकती हैं। परिचालन एम्पलीफायरों के साथ डिजाइन करते समय, एक विशिष्ट प्रतिरोध अनुपात के साथ दो बाहरी प्रतिरोधों को स्थापित करके डिवाइस के लिए एक विशिष्ट लाभ प्राप्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि १०० का वोल्टेज लाभ वांछित है, तो १०० के अनुपात को प्राप्त करने के लिए एक १००k रोकनेवाला और एक १k रोकनेवाला को सर्किट में रखा जा सकता है। इस रणनीति का उपयोग करते हुए, लाभ हर बार समान होता है। अब तक का सबसे लोकप्रिय ऑप-एम्पी 741 है जो 70 के दशक की शुरुआत से है और ऑडियो एम्पलीफायरों से लेकर बिजली की आपूर्ति तक हर चीज में शौकियों की पीढ़ियों द्वारा इसका उपयोग किया जाता है। 741 का उपयोग उद्योग द्वारा कई वर्षों से नहीं किया गया है क्योंकि बेहतर ऑप-एम्प्स विकसित किए गए हैं, लेकिन उनके पास अभी भी शौकियों के बीच निम्नलिखित हैं और प्राप्त करना आसान है। पहले उपकरण या तो 8 पिन की दोहरी इनलाइन पैकेज शैली या एक गोलाकार धातु के डिब्बे में निकले। बाद में, सरफेस माउंट डिवाइस उपलब्ध हो गए। इसके विंटेज के 741 और अन्य ऑप-एम्प्स ने बाद में आने वाले फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर इनपुट का उपयोग करने वाले उपकरणों के साथ द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपयोग किया। अधिक इनपुट प्रतिबाधा और कम करंट ड्रेन की आवश्यकता के कारण फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर इनपुट का उपयोग किया जाने लगा।

चरण 2: नॉन-इनवर्टिंग एम्पलीफायर

नॉन-इनवर्टिंग एम्पलीफायर पहला सर्किट है जिसे हम कवर करेंगे। उपरोक्त आरेख में, op amp को सकारात्मक इनपुट पर जाने वाले इनपुट के साथ वायर्ड किया जाता है, जिसमें प्रतिक्रिया रोकनेवाला नकारात्मक इनपुट पर जाता है। Rf से Rg का अनुपात लाभ को निर्धारित करता है। उपरोक्त सर्किट के मामले में, वोल्टेज लाभ 10 है। मध्य में आरेख 741 op amp की "वास्तविक दुनिया" की सीमा है जब 10 kHz वर्ग तरंग को इनपुट में फीड किया जाता है, लेकिन त्रिकोणीय तरंग के रूप में बाहर आता है डिवाइस की सीमित स्विचिंग गति। जब इनपुट को 1 kHz वर्ग तरंग तक कम किया जाता है तो आउटपुट में सुधार होता है और यह वास्तविक वर्ग तरंग की तरह दिखता है। आयाम में इनपुट सिग्नल के परिवर्तनों का पालन करने के लिए op amp की क्षमता को "स्लीव रेट" कहा जाता है और इसे वोल्ट-प्रति-माइक्रोसेकंड में मापा जाता है। 741 की.5 वोल्ट-प्रति-माइक्रोसेकंड पर बहुत ही समान रेटिंग है। हाई-स्पीड ऑप एम्प्स की रेटिंग ५००० वोल्ट-प्रति-माइक्रोसेकंड जितनी अधिक होती है, हालांकि टीएल०८१ की तरह एक विशिष्ट की औसत रेटिंग १३ वोल्ट-प्रति-माइक्रोसेकंड होगी।

चरण 3: इनवर्टिंग एम्पलीफायर

opamp को इस तरह से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है जैसे कि 1-वोल्ट नेगेटिव गोइंग वेवफॉर्म को उलटा किया जा सकता है और 10-वोल्ट पॉजिटिव गोइंग वेवफॉर्म देने के लिए प्रवर्धित किया जा सकता है। इस कॉन्फ़िगरेशन के लिए उपयोग कहीं भी हो सकता है एक चरण परिवर्तन की आवश्यकता होती है जैसे कि असतत ट्रांजिस्टर एम्पलीफायरों के चालक चरणों में।

चरण 4: साइन वेव कन्वर्टर के लिए स्क्वायर वेव के रूप में एक ऑप एम्प का उपयोग करना

उपरोक्त सर्किट 1000 हर्ट्ज वर्ग तरंग को 1000 हर्ट्ज साइन वेव में बदल देगा। यह मूल के ऊपर और नीचे सभी आवृत्ति घटकों (हार्मोनिक्स) को फ़िल्टर करके करता है, जो एक साइन लहर है। प्रतिक्रिया सर्किट में प्रतिरोधों का उपयोग करने के बजाय, हम आवृत्ति चयनात्मक घटकों (कैपेसिटर) का उपयोग करते हैं जो अवांछित आवृत्तियों को रद्द करने के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। मध्य आरेख वास्तविक सर्किट सिम्युलेटेड और उत्पादित तरंग को दर्शाता है। तीसरा आरेख सर्किट की आवृत्ति प्रतिक्रिया दिखाता है। इस प्रकार के सर्किट का तकनीकी नाम एक सक्रिय बैंडपास फिल्टर है। यह आवृत्तियों के केवल एक बहुत ही संकीर्ण बैंड को क्षीण किए बिना गुजरने की अनुमति देता है।

चरण 5: तुलनित्र के रूप में Op amp का उपयोग करना

समर्पित चिप्स हैं जो बेहतर तुलनित्र हैं, लेकिन कभी-कभी आपके पास एक हाथ में नहीं हो सकता है, इसलिए यह जानना हमेशा उपयोगी होता है कि एक ओपैंप से तुलनित्र कैसे बनाया जाए। एक तुलनित्र क्या है, इसकी एक त्वरित समीक्षा, यह मूल रूप से बिना किसी प्रतिक्रिया के एम्पलीफायर के रूप में स्थापित एक opamp है, जिससे एम्पलीफायर अपने अधिकतम लाभ पर संचालित हो सकता है। जब एक इनपुट एक विशिष्ट वोल्टेज से जुड़ा होता है जैसे कि आरेख पर दिखाए गए 3 वोल्ट सर्किट एक आउटपुट देगा जो लगभग अधिकतम रेल वोल्टेज है जब दो इनपुट एक ही वोल्टेज पर होते हैं। उपरोक्त सर्किट के मामले में, 1 kHz की साइन वेव 3 वोल्ट से ऊपर उठने पर आउटपुट देती है और साइन वेव 3 वोल्ट से नीचे जाने पर फिर से स्विच हो जाती है। तुलनित्र आमतौर पर (एडीसी) और विश्राम थरथरानवाला में उपयोग किया जाता है।

चरण 6: एक Opamp के साथ एक सारांश एम्पलीफायर का निर्माण

उपरोक्त समिंग एम्पलीफायर दो 1 kHz सिग्नल लेता है, एक 10 mV पीक टू पीक और दूसरा 20 mV पीक टू पीक। परिणामी आउटपुट 60 mV पीक टू पीक है। चूंकि यह एक इनवर्टिंग एम्पलीफायर है, यह विपरीत चरण का संकेत देता है।

समिंग एम्पलीफायरों का उपयोग ऑडियो मिक्सर में किया जाता है जहां विभिन्न इनपुट को एक साथ जोड़ने की आवश्यकता होती है। पोटेंशियोमीटर में संकेतों को फीड करके, वांछित आउटपुट देने के लिए संकेतों को विविध किया जा सकता है।

चरण 7: तीन इनपुट ऑडियो मिक्सर

इस सर्किट का उपयोग दो उपकरणों और एक मुखर ट्रैक को एक साथ मिलाने के लिए किया जा सकता है, आवश्यकतानुसार अधिक इनपुट जोड़े जा सकते हैं। प्रत्येक इनपुट स्तर को पोटेंशियोमीटर के साथ स्वतंत्र रूप से समायोजित किया जा सकता है।