آمپ آپریٹر: ایک سرکٹ جو ریاضیاتی تکامل کا کام کرتا ہے

ਕੀ ਹੈ ਓਪ-ਏਂਪ ਇੰਟੀਗਰੇਟਰ?

ਓਪ-ਏਂਪ ਇੰਟੀਗਰੇਟਰ ਇੱਕ ਸਰਕਿਟ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਓਪਰੇਸ਼ਨਲ ਐਮਪਲੀਫਾਈਅਰ (ਓਪ-ਏਂਪ) ਅਤੇ ਇੱਕ ਕੈਪੈਸਿਟਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਕਿ ਇੰਟੀਗ੍ਰੇਸ਼ਨ ਦੀ ਗਣਿਤਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਕਰਨ ਲਈ। ਇੰਟੀਗ੍ਰੇਸ਼ਨ ਕਿਸੇ ਵਕਰ ਜਾਂ ਫੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਹੇਠਲੇ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਪਤਾ ਕਰਨ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਹੈ। ਇੱਕ ਓਪ-ਏਂਪ ਇੰਟੀਗਰੇਟਰ ਇੱਕ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜੋ ਇੰਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਦੇ ਨੈਗੈਟਿਵ ਇੰਟੀਗਰਲ ਦੇ ਸਹਿਯੋਗੀ ਹੈ, ਇਸ ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਇੰਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਦੀ ਸਮੇਂ ਅਤੇ ਅਮਪਲੀਟੂਡ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ ਬਦਲਦਾ ਹੈ।

ਓਪ-ਏਂਪ ਇੰਟੀਗਰੇਟਰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਅਨੁਵਾਇਕਾਂ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਐਨਾਲਾਗ-ਟੂ-ਡੀਜ਼ੀਟਲ ਕਨਵਰਟਰ (ADCs), ਐਨਾਲਾਗ ਕੰਪਿਊਟਰ, ਅਤੇ ਵੇਵ-ਸ਼ੇਪਿੰਗ ਸਰਕਿਟਾਂ ਵਿੱਚ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਦੇ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਇੱਕ ਓਪ-ਏਂਪ ਇੰਟੀਗਰੇਟਰ ਇੱਕ ਸਕੁਵਾਰ ਵੇਵ ਇੰਪੁੱਟ ਨੂੰ ਇੱਕ ਟ੍ਰਾਈਅੰਗੁਲਰ ਵੇਵ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਾਂ ਇੱਕ ਸਾਈਨ ਵੇਵ ਇੰਪੁੱਟ ਨੂੰ ਇੱਕ ਕੋਸਾਈਨ ਵੇਵ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਓਪ-ਏਂਪ ਇੰਟੀਗਰੇਟਰ ਕਿਵੇਂ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ?

ਓਪ-ਏਂਪ ਇੰਟੀਗਰੇਟਰ ਇੱਕ ਇਨਵਰਟਿੰਗ ਐਮਪਲੀਫਾਈਅਰ ਕੰਫਿਗਰੇਸ਼ਨ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ ਹੈ, ਜਿੱਥੇ ਫੀਡਬੈਕ ਰੀਸਿਸਟਰ ਨੂੰ ਇੱਕ ਕੈਪੈਸਿਟਰ ਨਾਲ ਬਦਲ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਕੈਪੈਸਿਟਰ ਇੱਕ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ-ਨਿਰਭਰ ਤੱਤ ਹੈ ਜਿਸ ਦੀ ਇੱਕ ਰੀਅਕਟੈਂਸ (Xc) ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਜੋ ਇੰਪੁੱਟ ਸਿਗਨਲ ਦੀ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ (f) ਦੇ ਉਲਟ ਵਿੱਚ ਵਧਦੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਕੈਪੈਸਿਟਰ ਦੀ ਰੀਅਕਟੈਂਸ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:

ਜਿੱਥੇ C ਕੈਪੈਸਿਟਰ ਦੀ ਕੈਪੈਸਿਟੈਂਸ ਹੈ।

ਓਪ-ਏਂਪ ਇੰਟੀਗਰੇਟਰ ਦਾ ਸਕੀਮਾਟਿਕ ਚਿੱਤਰ ਇਸ ਤੋਂ ਨੀਚੇ ਦਿੱਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ:

ਇੰਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ (Vin) ਇੱਕ ਰੀਸਿਸਟਰ (Rin) ਦੀ ਵਿਚਕਾਰ ਓਪ-ਏਂਪ ਦੇ ਇਨਵਰਟਿੰਗ ਇੰਪੁੱਟ ਟਰਮੀਨਲ ਤੱਕ ਲਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਨਾਨ-ਇਨਵਰਟਿੰਗ ਇੰਪੁੱਟ ਟਰਮੀਨਲ ਗਰੈਂਡ ਨਾਲ ਜੋੜਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਦੇ ਕਾਰਨ ਇਨਵਰਟਿੰਗ ਇੰਪੁੱਟ ਟਰਮੀਨਲ ਵਿੱਚ ਵੀ ਇੱਕ ਵਿਰਤੁਅਲ ਗਰੈਂਡ ਬਣਦਾ ਹੈ। ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ (Vout) ਓਪ-ਏਂਪ ਦੇ ਆਉਟਪੁੱਟ ਟਰਮੀਨਲ ਤੋਂ ਲਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਫੀਡਬੈਕ ਲੂਪ ਵਿੱਚ ਕੈਪੈਸਿਟਰ © ਨਾਲ ਜੋੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਓਪ-ਏਂਪ ਇੰਟੀਗਰੇਟਰ ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ ਕਿਰਚਹੋਫ਼ ਦੇ ਕਰੰਟ ਕਨ ਲਾਓ (KCL) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਨੋਡ 1, ਜੋ ਰੀਸਿਸਟਰ, ਕੈਪੈਸਿਟਰ, ਅਤੇ ਇਨਵਰਟਿੰਗ ਇੰਪੁੱਟ ਟਰਮੀਨਲ ਦਾ ਜੰਕਸ਼ਨ ਹੈ, ਦੀ ਵਿਚ ਸਮਝਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਓਪ-ਏਂਪ ਟਰਮੀਨਲਾਂ ਦੇ ਵਿੱਚ ਕੋਈ ਕਰੰਟ ਨਹੀਂ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੁੰਦਾ, ਇਸ ਲਈ ਅਸੀਂ ਲਿਖ ਸਕਦੇ ਹਾਂ:

ਸਹੱਖਲ ਕਰਕੇ ਅਤੇ ਰੇਖੀਕ ਬਣਾਕੇ, ਅਸੀਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ:

ਇਹ ਸਮੀਕਰਨ ਦਿਖਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਇੰਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਦੇ ਨੈਗੈਟਿਵ ਡੈਰੀਵੇਟਿਵ ਦੇ ਸਹਿਯੋਗੀ ਹੈ। ਸਮੇਂ ਦੇ ਫੰਕਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ, ਅਸੀਂ ਸਮੀਕਰਨ ਦੋਵੇਂ ਪਾਸੇ ਇੰਟੀਗ੍ਰੇਟ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ:

ਜਿੱਥੇ V0 t = 0 ਦੇ ਸਮੇਂ 'ਤੇ ਆਦਿਮ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਹੈ।

ਇਹ ਸਮੀਕਰਨ ਦਿਖਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਇੰਪੁੱਟ ਵੋਲਟੇਜ ਦੇ ਨੈਗੈਟਿਵ ਇੰਟੀਗਰਲ ਦੇ ਸਹਿਯੋਗੀ ਹੈ ਜਿਸ ਨਾਲ ਇੱਕ ਨਿਯਤ ਸੰਖਿਆ ਜੋੜੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਨਿਯਤ ਸੰਖਿਆ V0 ਕੈਪੈਸਿਟਰ ਦੀ ਆਦਿਮ ਸਥਿਤੀ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇੱਕ ਑ਫਸੈਟ ਵੋਲਟੇਜ ਸਰੋਤ ਜਾਂ ਇੱਕ ਪੋਟੈਨਸੀਅਮੀਟਰ