ಓಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್: ಗಣಿತಶಾಸ್ತ್ರದ ಇಂಟಿಗ್ರೇಶನ್ ನಡೆಸುವ ವೈದ್ಯುತ ಪರಿಪथ
ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್ ಎನ್ನುವುದು ಏನು?
ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್ ಎಂಬುದು ಒಪ್-ಅಂಪ್ (ಒಪ್-ಅಂಪ್) ಮತ್ತು ಕಾಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಗಣಿತದ ಇಂಟಿಗ್ರೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಸರ್ಕೃತಿ. ಇಂಟಿಗ್ರೇಶನ್ ಎಂಬುದು ವಕ್ರ ಅಥವಾ ಫಂಕ್ಷನ್ ಯಾವುದಾದರೂ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ. ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್ ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಇಂಟಿಗ್ರಲ್‌ನಷ್ಟು ಪ್ರಮಾಣದ ಆउಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನೀಡುತ್ತದೆ, ಇದರ ಅರ್ಥ ಆઉಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಅಂತರ ಅನುಸಾರ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್ ಅನೇಕ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಉಪಯೋಗಿಸಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗಳೆಂದರೆ ಡಿಜಿಟಲ್ ರೂಪಕ್ಕೆ ಅನ್ಯೋಗತ ಕನ್ವರ್ಟರ್‌ಗಳು (ADCs), ಅನಾಲಾಗ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳು, ಮತ್ತು ತರಂಗ ರಚನೆ ಸರ್ಕೃತಿಗಳು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್ ಚೌಕದ ತರಂಗ ಇನ್‌ಪುಟನ್ನು ತ್ರಿಕೋಣ ತರಂಗ ಆಉಟ್‌ಪುಟಿನಿಂದ ರೂಪಾಂತರಿಸಬಹುದು, ಅಥವಾ ಸೈನ್ ವೇವ್ ಇನ್‌ಪುಟನ್ನು ಕೊಸೈನ್ ವೇವ್ ಆಉಟ್‌ಪುಟಿನಿಂದ ರೂಪಾಂತರಿಸಬಹುದು.
ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್ ಹೇಗೆ ವಿನ್ಯಸುತ್ತದೆ?
ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್ ಇನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ಅಂಪ್ಲಿಫයರ್ ಸಂದಿನ ಮೇಲೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ರೆಝಿಸ್ಟರ್ ಕಾಪಾಸಿಟರ್‌ನಿಂದ ಬದಲಾಗಿದೆ. ಕಾಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಆಧಾರಿತವಾಗಿ ಒಂದು ಆವರ್ತನ ಬದಲಾಗುವ ಘಟಕ ಎಂದು ಭಾವಿಸಬಹುದು, ಇದರ ರೆಅಕ್ಟೆನ್ಸ್ (Xc) ಇನ್‌ಪುಟ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ನ ಆವರ್ತನದ ವಿಲೋಮದಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕಾಪಾಸಿಟರ್‌ನ ರೆಅಕ್ಟೆನ್ಸ್ ಇದರಿಂದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ:
ಇದರಲ್ಲಿ C ಎಂಬುದು ಕಾಪಾಸಿಟರ್‌ನ ಕಾಪಾಸಿಟೆನ್ಸ್.
ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್‌ನ ಸ್ಕಿಮೇಟಿಕ್ ಚಿತ್ರವು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಇದೆ:
ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (Vin) ಒಪ್-ಅಂಪ್‌ನ ಇನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ಇನ್‌ಪುಟ್ ಟರ್ಮಿನಲ್‌ನಿಂದ ರೆಝಿಸ್ಟರ್ (Rin) ಮೂಲಕ ಲಾಭಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ಇನ್‌ಪುಟ್ ಟರ್ಮಿನಲ್ ಗ್ರಂಥಿಕ್ಕೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದರಿಂದ ಇನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ಇನ್‌ಪುಟ್ ಟರ್ಮಿನಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಕೂಡ ವಿರ್ಚುಯಲ್ ಗ್ರಂಥಿ ಸೃಷ್ಟಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಉಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (Vout) ಒಪ್-ಅಂಪ್‌ನ ಆಉಟ್‌ಪುಟ್ ಟರ್ಮಿನಲ್‌ನಿಂದ ಲಾಭಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಲೂಪ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಾಪಾಸಿಟರ್ © ನಿಂದ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್‌ನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಕಿರ್ಚೊಫ್‌ನ ಕರೆಂಟ್ ನಿಯಮ (KCL) ಅನ್ನು ನೋಡುವ ಮೂಲಕ ವಿನ್ಯಸಿಸಬಹುದು, ಇದು Rin, C, ಮತ್ತು ಇನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ಇನ್‌ಪುಟ್ ಟರ್ಮಿನಲ್ ಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಜಂಕ್ಷನ್. ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಟರ್ಮಿನಲ್‌ಗಳಿಂದ ಶೂನ್ಯ ಕರೆಂಟ್ ಪ್ರವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ನಾವು ಹೀಗೆ ಬರೆಯಬಹುದು:
ಸರಳಗೊಳಿಸಿ ಮತ್ತು ಮರು ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮಾಡಿ, ನಾವು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ:
ಈ ಸಮೀಕರಣವು ಆಉಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಡೆರಿವೇಟಿವ್‌ಗೆ ಪ್ರಮಾಣದ ಎಂದು ದರ್ಶಾಯುತ್ತದೆ. ಸಮಯದ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಆಉಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು, ನಾವು ಸಮೀಕರಣದ ಎರಡೂ ಪಕ್ಷಗಳನ್ನು ಇಂಟಿಗ್ರೇಟ್ ಮಾಡಬೇಕು:
ಇಲ್ಲಿ V0 ಎಂಬುದು t = 0 ರಲ್ಲಿ ಆರಂಭಿಕ ಆಉಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್.
ಈ ಸಮೀಕರಣವು ಆಉಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಇಂಟಿಗ್ರಲ್ ಮತ್ತು ಒಂದು ಸ್ಥಿರಾಂಕಕ್ಕೆ ಪ್ರಮಾಣದ ಎಂದು ದರ್ಶಾಯುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಿರಾಂಕ V0 ಕಾಪಾಸಿಟರ್‌ನ ಆರಂಭಿಕ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಮೇಲೆ ಆರೋಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಒಂದು ಒಫ್ಸೆಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸೋರ್ಸ್ ಅಥವಾ ಪೋಟೆನ್ಷಿಯೋಮೀಟರ್ ಕಾಪಾಸಿಟರ್‌ನ ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಿ ಸರಿಸಬಹುದು.
ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್‌ನ ಚಿಲ್ಲಿಕೆ ಮತ್ತು ಸೀಮೆಗಳು ಏನೆಂದು?
ಒಪ್-ಅಂಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟರ್ ಅನಂತ ಗೆರೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ಥ್ ಹೊಂದಿದ ಆದರೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆವರ್ತನ ಮತ್ತ
