परिचालन एम्पलीफायरों

परिचालन एम्पलीफायरों

ऑपरेशनल एम्पलीफायरों क्या हैं?

ऑपरेशनल एम्पलीफायरों के बुनियादी भवन ब्लॉक हैं एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक सर्किट । वे एक डीसी एम्पलीफायर के सभी गुणों के साथ रैखिक उपकरण हैं। हम ऑप एम्प के लिए बाहरी रेसिस्टर्स या कैपेसिटर का उपयोग कर सकते हैं। उन्हें एम्पलीफायर के विभिन्न प्रकार बनाने के लिए कई अलग-अलग तरीके हैं जैसे कि इनवर्टिंग एम्पलीफायर, नॉन इन्वर्टिंग एम्पलीफायर, वोल्ट फॉलोवर, कंपैरेटर, डिफरेंशियल एम्पलीफायर, सममिंग एम्पलीफायर, इंटीग्रेटर आदि। ओप्पम सिंगल हो सकते हैं। दोहरी, क्वाड आदि OPAMPs जैसे CA3130, CA3140, TL0 71, LM311 आदि में बहुत कम इनपुट करंट और वोल्टेज के साथ उत्कृष्ट प्रदर्शन है। आदर्श Op Amp में अन्य टर्मिनलों के अलावा तीन महत्वपूर्ण टर्मिनल हैं। इनपुट टर्मिनल इनवर्टिंग इनपुट और नॉन इनवर्टिंग इनपुट हैं। तीसरा टर्मिनल आउटपुट है जो वर्तमान और वोल्टेज को सिंक और स्रोत कर सकता है। आउटपुट सिग्नल है एम्पलीफायरों को इनपुट सिग्नल के मूल्य से गुणा किया जाता है।



5 सेशन के आदर्श अक्षर Amp:

1. खुला लूप लाभ


ओपन लूप का लाभ एक सकारात्मक या नकारात्मक प्रतिक्रिया के बिना Op Amp का लाभ है। एक आदर्श ओपी एम्प में एक अनंत ओपन लूप लाभ होना चाहिए, लेकिन आमतौर पर यह 20,000 और 2, 00000 के बीच होता है।





2. इनपुट प्रतिबाधा

यह इनपुट वोल्टेज से लेकर इनपुट करंट तक का अनुपात है। यह आपूर्ति से इनपुट तक वर्तमान के किसी भी रिसाव के बिना अनंत होना चाहिए। लेकिन अधिकांश Op Amps में कुछ Pico एम्पीयर करंट लीकेज होंगे।



3. आउटपुट प्रतिबाधा


आदर्श Op एम्प में बिना किसी आंतरिक प्रतिरोध के शून्य आउटपुट प्रतिबाधा होनी चाहिए। ताकि यह आउटपुट से जुड़े लोड को पूर्ण वर्तमान की आपूर्ति कर सके।

4. बैंड की चौड़ाई

आदर्श ओपी एम्प में एक अनंत आवृत्ति प्रतिक्रिया होनी चाहिए ताकि यह डीसी संकेतों से किसी भी आवृत्ति को उच्चतम एसी आवृत्तियों तक बढ़ा सके। लेकिन अधिकांश Op Amps में बैंडविड्थ सीमित है।

5. परेशान

जब इनपुट के बीच वोल्टेज अंतर शून्य हो, तो Op Amp का आउटपुट शून्य होना चाहिए। लेकिन अधिकांश ऑप एम्प्स में, आउटपुट बंद होने पर शून्य नहीं होगा, लेकिन इसमें से एक मिनट का वोल्टेज होगा।

OPAMP पिन कॉन्फ़िगरेशन:

ओपी-एएमपी-पिनएस

एक विशिष्ट ओपी एम्प में 8 पिन होंगे। ये

पिन 1 - ऑफसेट अशक्त

पिन 2 - इनपुट इन्वर्ट करना

पिन 3 - गैर इनवर्टिंग इनपुट नॉन-इन्वर्ट

पिन 4 - ग्राउंड- नकारात्मक आपूर्ति

पिन 5 - ऑफसेट अशक्त

पिन 6 - आउटपुट

पिन 7 - सकारात्मक आपूर्ति

पिन 8 - स्ट्रोब

OPAMPs में 4 प्रकार के लाभ:

वोल्टेज लाभ - वोल्टेज में और वोल्टेज बाहर

वर्तमान लाभ - करंट इन और करंट आउट

ट्रांसकनेक्टैक्शन - वोल्टेज इन और करंट आउट

ट्रांस प्रतिरोध - वर्तमान में और वोल्टेज बाहर

एक परिचालन एम्पलीफायर का कार्य:

यहां हमने LM358 के एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर का इस्तेमाल किया। आमतौर पर एक गैर-इनवर्टिंग इनपुट को एक बायसिंग को देना पड़ता है और इनवर्टिंग इनपुट असली एम्पलीफायर होता है जो इसे आउटपुट से इनपुट तक 60k रिसिस्टर की प्रतिक्रिया से जुड़ा होता है। और एक रिसिस्टर 10k एक संधारित्र के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है और 1V साइन वेव की आपूर्ति सर्किट को दी जाती है, अब हम देखेंगे कि कैसे लाभ R2 / R1 = 60k / 10k = 6 लाभ से नियंत्रित होगा, फिर आउटपुट 6V है । यदि हम 40 से लाभ बदलते हैं, तो आउटपुट साइन लहर का 4V है।

ऑपरेशनल एम्पलीफायर के कामकाज पर वीडियो

आम तौर पर, यह एक दोहरी बिजली आपूर्ति एम्पलीफायर है, यह आसानी से एक रिसिस्टर नेटवर्क के उपयोग से एकल बिजली आपूर्ति के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है। इसमें, R3 और R4 को नॉन-इनवर्टिंग इनपुट में सप्लाई वोल्टेज के आधे के वोल्टेज को रिवाइज करते हैं, जिससे आउटपुट वोल्टेज भी सप्लाई वोल्टेज का आधा हो जाता है, जिससे एक तरह का बायस वोल्टेज रेसिस्टर्स R3 बनता है और R4 का कोई मूल्य नहीं हो सकता है 1k से 100k लेकिन सभी मामलों में उन्हें बराबर होना चाहिए। कॉन्फ़िगरेशन के कारण होने वाले शोर को कम करने के लिए गैर-इनवर्टिंग इनपुट में एक अतिरिक्त, 1 एफ कैपेसिटर जोड़ा गया है। इस विन्यास के लिए इनपुट और आउटपुट के लिए युग्मन कैपेसिटर का उपयोग आवश्यक है।

3 प्रदर्शन अनुप्रयोगों:

1. प्रवर्धन

Op Amp से प्रवर्धित आउटपुट सिग्नल दो इनपुट सिग्नल के बीच का अंतर है।

विस्तारण

ऊपर दिखाया गया आरेख, Op Amp सरल कनेक्शन है। यदि दोनों इनपुट एक ही वोल्टेज के साथ दिए जाते हैं, तो Op Amp दोनों वोल्टों के बीच का अंतर लेगा और यह 0. होगा। Op Amp इसे अपने लाभ 1,000,000 से गुणा करेगा, इसलिए आउटपुट वोल्टेज 0. जब 2 वोल्ट है एक इनपुट और दूसरे में 1 वोल्ट दिया जाता है, फिर Op Amp अपना अंतर लेता है और लाभ के साथ गुणा करता है। यह 1 वोल्ट x 1,000,000 है। लेकिन यह लाभ बहुत अधिक है इसलिए लाभ को कम करने के लिए, आउटपुट से इनपुट तक की प्रतिक्रिया आमतौर पर एक अवरोधक के माध्यम से की जाती है।

प्रवर्धक प्रवर्धक:

inverting प्रवर्धक

ऊपर दिखाया गया सर्किट जमीन से जुड़ा नॉन इनवर्टिंग इनपुट वाला एक इनवर्टिंग एम्पलीफायर है। दो रेसिस्टर्स R1 और R2 इस तरह से सर्किट में जुड़े होते हैं कि R1 इनपुट सिग्नल को फीड करता है जबकि R2 इनवर्टिंग इनपुट को आउटपुट देता है। यहां जब इनपुट सिग्नल पॉजिटिव होगा तो आउटपुट निगेटिव होगा और इसके विपरीत। इनपुट के सापेक्ष आउटपुट में वोल्टेज परिवर्तन प्रतिरोधों R1 और R2 के अनुपात पर निर्भर करता है। R1 को 1K और R2 को 10K के रूप में चुना गया है। यदि इनपुट 1 वोल्ट प्राप्त करता है, तो आर 1 के माध्यम से 1 एमए वर्तमान होगा और आउटपुट बनना होगा - आर 2 के माध्यम से 1 एमए वर्तमान की आपूर्ति करने और इनवर्टिंग इनपुट पर शून्य वोल्टेज बनाए रखने के लिए 10 वोल्ट। इसलिए वोल्टेज लाभ R2 / R1 है। वह 10K / 1K = 10 है

गैर-प्रवर्धक एम्पलीफायर:

नॉन-इनवर्टिंग-एएमपीलाइफ़

ऊपर दिखाया गया सर्किट एक नॉन इनवर्टिंग एम्पलीफायर है। यहां नॉन इनवर्टिंग इनपुट सिग्नल प्राप्त करता है जबकि इनवर्टिंग इनपुट आर 2 और आर 1 के बीच जुड़ा हुआ है। जब इनपुट सिग्नल पॉजिटिव या नेगेटिव आता है, तो आउटपुट फेज में होगा और इनवर्टिंग इनपुट पर वोल्टेज को नॉन इनवर्टिंग इनपुट की तरह ही रखेगा। इस मामले में वोल्टेज लाभ हमेशा 1 से अधिक होगा (1 + R2 / R1)।

दो। वोल्टेज अनुयायी

वोल्टेज अनुयायी

ऊपर सर्किट एक वोल्टेज अनुयायी है। यहां यह उच्च इनपुट प्रतिबाधा, कम आउटपुट प्रतिबाधा प्रदान करता है। जब इनपुट वोल्टेज में परिवर्तन होता है, तो आउटपुट और इनवर्टिंग इनपुट समान रूप से बदल जाएगा।

३। तुलनित्र

ऑपरेशनल एम्पलीफायर एक इनपुट पर लगाए गए वोल्टेज की तुलना दूसरे इनपुट पर लगाए गए वोल्टेज से करता है। अगर यह छोटा है, तो कभी भी वोल्ट्स के बीच कोई अंतर सेशन-सेप को संतृप्ति में बदल देता है। जब दोनों इनपुटों को आपूर्ति की गई वोल्टेज एक ही परिमाण और एक ही ध्रुवता के होते हैं, तो ऑप-एम्प आउटपुट 0 लाख होता है।

एक तुलनित्र सीमित उत्पादन वोल्टेज का उत्पादन करता है जो आसानी से डिजिटल तर्क के साथ इंटरफेस कर सकता है, भले ही संगतता को सत्यापित करने की आवश्यकता हो।

ऑपरेशनल सर्किट डायग्राम के रूप में ऑपरेशनल एम्पलीफायर पर वीडियो

यहाँ हमारे पास एक ऑप-एम्प है जिसका उपयोग इनवर्टिंग और नॉन-इनवर्टिंग टर्मिनलों के साथ एक तुलनित्र के रूप में किया जाता है और उन्हें कुछ संभावित विभक्त और मीटर से जोड़ा जाता है और आउटपुट पर एक वोल्टमीटर नेतृत्व करने के लिए उत्पादन। तुलनित्र के लिए मूल सूत्र यह है कि जब '+' आउटपुट की तुलना में अधिक है, तो आउटपुट उच्च (एक) है, अन्यथा आउटपुट शून्य है। जब नकारात्मक इनपुट पर वोल्टेज संदर्भ वोल्टेज के नीचे होता है, तो आउटपुट अधिक होता है और जब नकारात्मक इनपुट सकारात्मक पर वोल्टेज से ऊपर जाता है, तो आउटपुट कम हो जाता है।

OPAMPs के लिए 3 आवश्यकताएँ:

1 है। ऑफसेट करना

OPP के अधिकांश इनपुट में वोल्टेज समान होने पर भी आउटपुट में ऑफसेट वोल्टेज होता है। शून्य वोल्टेज के लिए आउटपुट बनाने के लिए, ऑफसेट नलिंग विधि का उपयोग किया जाता है। अधिकांश Op-Amps में उनकी अंतर्निहित संपत्ति और इनपुट पूर्वाग्रह व्यवस्था में बेमेल से परिणाम के कारण एक छोटी सी ऑफसेट होती है। तो एक छोटा आउटपुट वोल्टेज इनपुट-शून्य होने पर भी कुछ Op-amps के आउटपुट पर उपलब्ध होता है। इस खामी को इनपुट्स के लिए एक छोटा सा ऑफसेट वोल्टेज प्रदान करके ठीक किया जा सकता है। इसे इनपुट ऑफसेट वोल्टेज के रूप में जाना जाता है। ऑफ़सेट को हटाने या नल करने के लिए, अधिकांश ओप-एम्प्स में ऑफ़सेट नलिंग को सक्षम करने के लिए दो पिन होते हैं। इसके लिए, 100K के एक विशिष्ट मूल्य वाले पॉट या प्रीसेट को अपने वाइपर के साथ पिंस 1 और 5 के बीच जमीन से जोड़ा जाना चाहिए। प्रीसेट को समायोजित करके, आउटपुट को शून्य वोल्टेज पर सेट किया जा सकता है।

OFFSET-NULLING दो। स्ट्रोबिंग या फेज मुआवजा

Op-Amps कभी-कभी अस्थिर हो सकता है और पूरे आवृत्ति बैंड के लिए उन्हें स्थिर बनाने के लिए एक कैप आमतौर पर इसके स्ट्रोब पिन 8 और पिन 1 के बीच जुड़ा होता है। आमतौर पर एक 47pF डिस्क कैपेसिटर के लिए जोड़ा जाता है चरण मुआवजा ताकि OpAmp स्थिर रहे। यह सबसे महत्वपूर्ण है अगर OpAmp एक संवेदनशील एम्पलीफायर के रूप में उपयोग किया जाता है।

स्ट्रोबिंग ३। प्रतिपुष्टि

जैसा कि आप जानते हैं, Op-Amp में आमतौर पर 1,000,00 गुना के आसपास उच्च स्तर का प्रवर्धन होता है। मान लीजिए कि Op-Amp में 10,000 लाभ हैं, तो Op-Amp अपने नॉन इनवर्टिंग इनपुट (V +) और इनवर्टिंग इनपुट (V-) में वोल्टेज के अंतर को बढ़ाएगा। तो आउटपुट वोल्टेज V आउट है
10,000 x (V + - V-)

1

आरेख में, सिग्नल को इनवर्टिंग इनपुट पर लागू किया जाता है और इनवर्टिंग इनपुट आउटपुट से जुड़ा होता है। तो V + = V in और V- = Vout। इसलिए Vout = 10,000 x (Vin - Vout)। इसलिए आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज के लगभग बराबर है।

अब देखते हैं कि फीडबैक कैसे काम करता है। बस inverting इनपुट और आउटपुट के बीच एक रोकनेवाला जोड़ने से लाभ काफी कम हो जाएगा। Inverting इनपुट में आउटपुट वोल्टेज का एक अंश लेने से प्रवर्धन को काफी कम किया जा सकता है।

दो

पहले के समीकरण के अनुसार, V आउट = 10,000 x (V + - V-)। लेकिन यहाँ एक प्रतिक्रिया रोकनेवाला जोड़ा जाता है। तो यहाँ V + विन है और V- R1.R1 + R2 x V है। इसलिए V आउट 10,000 x (Vin - R1.R1 + R2xVout) है। तो V आउट = R1 + R2.R1x Vin

नकारात्मक प्रतिक्रिया:

यहाँ Op-Amp का आउटपुट इसके इनवर्टिंग (-) इनपुट से जुड़ा है, इस प्रकार आउटपुट को इनपुट पर वापस फीड किया जाता है ताकि एक संतुलन तक पहुँच सके। इस प्रकार नॉन इनवर्टिंग (+) इनपुट पर इनपुट सिग्नल आउटपुट पर परिलक्षित होगा। नकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ Op-amp अपने उत्पादन को आवश्यक स्तर तक ले जाएगा और इसलिए इसके inverting और गैर-inverting आदानों के बीच वोल्टेज का अंतर लगभग शून्य होगा।

सकारात्मक प्रतिक्रिया:

यहां आउटपुट वोल्टेज को नॉन इनवर्टिंग (+) इनपुट में वापस फीड किया जाता है। इनपुट संकेत इन्वर्टिंग इनपुट को खिलाया जाता है। सकारात्मक प्रतिक्रिया डिजाइन में, यदि इनवर्टिंग इनपुट जमीन से जुड़ा है, तो Op-amp से आउटपुट वोल्टेज नॉन इनवर्टिंग इनपुट पर वोल्टेज की परिमाण और ध्रुवता पर निर्भर करेगा। जब इनपुट वोल्टेज पॉजिटिव होता है, तो Op-Amp का आउटपुट पॉजिटिव होगा और यह पॉजिटिव वोल्टेज नॉन इनवर्टिंग इनपुट को फीड किया जाएगा जिसके परिणामस्वरूप पूर्ण पॉजिटिव आउटपुट मिलेगा। यदि इनपुट वोल्टेज नकारात्मक है, तो स्थिति उलट हो जाएगी।

ऑपरेशनल एम्पलीफायरों का एक अनुप्रयोग - ऑडियो प्रस्तावक

फिल्टर और पूर्व एम्पलीफायरों:

पावर एम्पलीफायरों पूर्व-एम्पलीफायरों के बाद और वक्ताओं से पहले आएंगे। आधुनिक सीडी और डीवीडी खिलाड़ियों को पूर्व-एम्पलीफायरों की आवश्यकता नहीं है। उन्हें वॉल्यूम नियंत्रण और स्रोत चयनकर्ताओं की आवश्यकता है। स्विचिंग नियंत्रण और निष्क्रिय मात्रा का उपयोग करके हम पूर्व-एम्पलीफायरों से बच सकते हैं।

ऑप-एम्प का उपयोग करते हुए ऑडियो प्री-एम्पलीफायर सर्किट

हमें ऑडियो पावर एम्पलीफायरों के बारे में जानकारी दें

पावर एम्पलीफायर एक घटक है जो निचले स्तर के सिग्नल को बड़े सिग्नल में परिवर्तित करके लाउड स्पीकर चला सकता है। पावर एम्पलीफायरों का काम अपेक्षाकृत उच्च वोल्टेज और उच्च धारा का उत्पादन कर रहा है। आमतौर पर वोल्टेज लाभ की सीमा 20 से 30 के बीच होती है। पावर एम्पलीफायरों का आउटपुट आउटपुट बहुत कम होता है।

ऑडियो पावर एम्पलीफायर के विनिर्देशों

  • अधिकतम उत्पादन शक्ति:

आउटपुट वोल्टेज लोड से स्वतंत्र है, छोटे और बड़े दोनों संकेतों के लिए। दिए गए वोल्टेज को लोड करने के लिए लागू किया जाता है जो वर्तमान की दोगुनी मात्रा का कारण बनता है। इसलिए दोगुना बिजली पहुंचाई जाएगी। पावर रेटिंग निरंतर औसत साइन वेव पावर है जैसे कि एक साइन वेव को नियोजित करके बिजली को मापा जा सकता है जिसका आरएमएस वोल्टेज दीर्घकालिक आधार पर मापा जाता है।

  • आवृत्ति प्रतिक्रिया:

आवृत्ति प्रतिक्रिया को पूर्ण ऑडियो बैंड 20 हर्ट्ज से 20 KHz तक बढ़ाना चाहिए। आवृत्ति प्रतिक्रिया के लिए सहिष्णुता to 3db है। बैंडविड्थ को निर्दिष्ट करने का पारंपरिक तरीका एक एम्पलीफायर है जो नाममात्र 0db से 3db द्वारा नीचे है।

  • शोर:

पावर एम्पलीफायरों को कम शोर का उत्पादन करना चाहिए जब पावर एम्पलीफायरों का उपयोग उच्च आवृत्तियों के साथ किया जाता है। शोर पैरामीटर भारित या अन-वेटेड हो सकता है। गैर-भारित शोर को 20 KHz-बैंडविड्थ पर निर्दिष्ट किया जाएगा। कान की संवेदनशीलता के आधार पर भारित शोर विनिर्देश को ध्यान में रखा जाएगा। भारित शोर माप उच्च आवृत्तियों पर शोर को आकर्षित करने के लिए जाता है इसलिए भारित शोर माप संयुक्त राष्ट्र के भारित माप से काफी बेहतर होता है।

  • विरूपण:

कुल हार्मोनिक विरूपण आम तौर पर विभिन्न आवृत्तियों पर निर्दिष्ट विकृति है। यह एक शक्ति स्तर पर निर्दिष्ट किया जाएगा जो पावर एम्पलीफायर ड्राइविंग लोड प्रतिबाधा के साथ दिया जाता है।