آپ امپ یا آپریشنل امپلیفائر

ایک آپریشنل امپلیفائر یا آپ امپ ایک ڈی سی کوپلڈ ولٹیج امپلیفائر ہے جس کا ولٹیج گین بہت زیادہ ہوتا ہے۔

آپ امپ بنیادی طور پر ایک ملٹی سٹیج امپلیفائر ہے جس میں کئی امپلیفائر مرحلے آپس میں بہت پیچیدہ طور پر منسلک ہوتے ہیں۔ اس کا داخلی کرکٹ کئی ٹرانزسٹرز، فیٹس اور ریزسٹرز سے ملکھرا ہوتا ہے۔ یہ صرف تھوڑا سا جگہ لیتا ہے۔ لہذا، یہ ایک چھوٹے پیکیج میں پیک کیا جاتا ہے اور انٹیگریٹڈ سرکٹ (آئی سی) کی شکل میں دستیاب ہوتا ہے۔ آپ امپ کا مطلب ایک امپلیفائر ہے جسے مختلف عملیات کیلئے کنفیگر کیا جا سکتا ہے جیسے امپلیفکیشن، تفریق، تفریقیت، جمع، تکامل وغیرہ۔ ایک مثال ہے بہت مشہور آئی سی 741۔

اس کا نشان اور اس کی حقیقی صورت آئی سی کی شکل میں نیچے دکھایا گیا ہے۔ نشان ایک ایررو ہیڈ کی طرح دکھائی دیتا ہے جس کا مطلب ہے کہ سگنل آؤٹ پٹ سے ان پٹ تک بہ رہا ہے۔

آپریشنل امپلیفائر کے ان پٹ اور آؤٹ پٹ ٹرمینل

ایک آپ امپ کے دو ان پٹ ٹرمینل اور ایک آؤٹ پٹ ٹرمینل ہوتے ہیں۔ آپ امپ کے پاس دو ولٹیج سپلائی ٹرمینل بھی ہوتے ہیں جیسا کہ اوپر دکھایا گیا ہے۔ دو ان پٹ ٹرمینل ڈیفرینشیل ان پٹ بناتے ہیں۔ ہم ان ٹرمینل کو جس پر منفی (-) نشان لگا ہوا ہوتا ہے انورٹنگ ٹرمینل اور جس پر مثبت (+) نشان لگا ہوا ہوتا ہے نان انورٹنگ ٹرمینل کہتے ہیں۔ اگر ہم انورٹنگ ٹرمینل (-) پر ایک ان پٹ سگنل لاگو کرتے ہیں تو آؤٹ پٹ سگنل لاگو کیے گئے ان پٹ سگنل کے مقابلے میں 180o فیز میں ہوتا ہے۔ اگر ہم نان انورٹنگ ٹرمینل (+) پر ایک ان پٹ سگنل لاگو کرتے ہیں تو حاصل کیا گیا آؤٹ پٹ سگنل فیز میں ہوتا ہے، یعنی یہ لاگو کیے گئے ان پٹ سگنل کے مقابلے میں کوئی فیز شفٹ نہیں ہوتا۔

آپریشنل امپلیفائر کے لیے برقی سپلائی

جیسے کہ اوپر دی گئی سरکٹ کے نشان سے ظاہر ہے، اس میں دو آنے والے طاقت کے سپلائی ترمینال +VCC اور –VCC ہوتے ہیں۔ ایک آپ-ایمپ کے کارکردگی کے لیے دو قطبی DC سپلائی ضروری ہے۔ دو قطبی سپلائی میں، ہم +VCC کو مثبت DC سپلائی سے جوڑتے ہیں اور –VCC ترمینل کو منفی DC سپلائی سے جوڑتے ہیں۔ حالانکہ کچھ آپ-ایمپ صرف ایک قطبی سپلائی پر بھی کام کر سکتے ہیں۔ نوٹ کریں کہ آپ-ایمپز میں عام زمین کا کوئی ترمینل نہیں ہوتا، اس لیے زمین کو باہر سے قائم کرنا ضروری ہے۔

آپ-ایمپ کا کام کرنے کا بنیادی اصول

آپریشنل امپلی فائر کا اوپن لوپ آپریشن

جیسے کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، ایک آپ-ایمپ میں تفریقی ان پٹ اور سلیک اینڈڈ آؤٹ پٹ ہوتا ہے۔ لہذا، اگر ہم ایک نشانہ انورٹنگ ٹرمینل پر اور دوسرا نشانہ نان-انورٹنگ ٹرمینل پر لاگو کرتے ہیں، تو ایک ایڈئل آپ-ایمپ دونوں لاگو کردہ نشانوں کے درمیان فرق کو بڑھا دے گا۔ ہم اس فرق کو تفریقی ان پٹ ولٹیج کہتے ہیں۔ نیچے دیا گیا مساوات آپریشنل امپلیفائر کے آؤٹ پٹ کو دیتی ہے۔جہاں، VOUT آپ-ایمپ کے آؤٹ پٹ ٹرمینل پر ولٹیج ہے۔ AOL دیے گئے آپ-ایمپ کے لیے اوپن-لوپ جین ہے اور یہ مستقل (ایڈئلی) ہے۔ IC 741 کے لیے AOL 2 x 105 ہے۔
V1 نان-انورٹنگ ٹرمینل پر ولٹیج ہے۔
V2 انورٹنگ ٹرمینل پر ولٹیج ہے۔
(V1 – V2) تفریقی ان پٹ ولٹیج ہے۔
اوپر والی مساوات سے واضح ہے کہ آؤٹ پٹ صرف اس صورتحال میں غیر صفر ہوگا جب تفریقی ان پٹ ولٹیج غیر صفر ہو (V1 اور V2 برابر نہ ہوں)، اور صفر ہوگا اگر V1 اور V2 برابر ہوں۔ نوٹ کریں کہ یہ ایک ایدئل صورتحال ہے، عملی طور پر آپ-ایمپ میں چھوٹے خلل ہوتے ہیں۔ آپ-ایمپ کا اوپن-لوپ جین بہت زیادہ ہوتا ہے۔ لہذا، ایک اوپن لوپ آپریشنل امپلیفائر کوچک لاگو کردہ تفریقی ان پٹ ولٹیج کو بہت بڑا قدر تک بڑھا دیتا ہے۔
اس کے علاوہ، یہ صحیح ہے کہ اگر ہم چھوٹا تفریقی ان پٹ ولٹیج لاگو کرتے ہیں، تو آپریشنل امپلیفائر اسے قابل ذکر قدر تک بڑھا دیتا ہے لیکن یہ قابل ذکر قدر آؤٹ پٹ میں آپ-ایمپ کے سپلائی ولٹیج کے پار نہیں جا سکتی۔ لہذا یہ توانائی کے تحفظ کے قانون کو نہیں چھوڑتا ہے۔

بنڈھا چلن

بالا بیان شدہ آپ-ایمپ کا عمل کھلے حلقے میں تھا یعنی فیڈبیک کے بغیر۔ ہم بند حلقے کی کنفیگریشن میں فیڈبیک متعارف کرواتے ہیں۔ یہ فیڈبیک پتھ آؤٹ پٹ سائنل کو ان پٹ تک منتقل کرتا ہے۔ اس لیے، ان پٹ پر دو سائنلز ایک ساتھ موجود ہوتے ہیں۔ ان میں سے ایک اصل طور پر لاگو کردہ سائنل ہے اور دوسرا فیڈبیک سائنل ہے۔ نیچے دی گئی مساوات بند حلقے آپ-ایمپ کا آؤٹ پٹ ظاہر کرتی ہے۔جہاں VOUT آپ-ایمپ کے آؤٹ پٹ ٹرمینل پر ولٹیج ہے۔ ACL بند حلقے کا جین ہے۔ آپ-ایمپ سے منسلک فیڈبیک سرکٹ بند حلقے کا جین ACL متعین کرتا ہے۔ VD = (V1 – V2) تفریقی ان پٹ ولٹیج ہے۔ اگر فیڈبیک پتھ آؤٹ پٹ ٹرمینل سے غیر-انورٹنگ (+) ٹرمینل تک سائنل منتقل کرتا ہے تو ہم اسے مثبت فیڈبیک کہتے ہیں۔ مثبت فیڈبیک آسیلیٹرز میں استعمال کیا جاتا ہے۔ اگر فیڈبیک پتھ آؤٹ پٹ ٹرمینل سے انورٹنگ (-) ٹرمینل تک سائنل کا حصہ منتقل کرتا ہے تو ہم اسے منفی فیڈبیک کہتے ہیں۔ ہم منفی فیڈبیک کو امپلیفائر کے طور پر استعمال کرنے والے آپ-ایمپز کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ ہر قسم کا فیڈبیک، منفی یا مثبت، اپنے فائدے اور نقصانات رکھتا ہے۔

مثبت فیڈبیک ⇒ آسیلیٹر
منفی فیڈبیک ⇒ امپلیفائر
بالا بیان شدہ وضاحت آپریشنل امپلیفائرز کا سب سے بنیادی کام کرنے کا طریقہ ہے۔

آپ-ایمپ کے ایدیل خصوصیات

ایک اییدیل آپ-ایمپ کی درج ذیل خصوصیات ہونی چاہئیں:

1. نا محدود ولٹیج جین (تاکہ زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ حاصل کیا جا سکے)

2. نا محدود ان پٹ ریزسٹنس (اس کی وجہ سے تقریباً کوئی بھی سورس اسے چلا سکتا ہے)

3. صفر آؤٹ پٹ ریزسٹنس (تاکہ لوڈ کی تبدیلی کی وجہ سے آؤٹ پٹ میں کوئی تبدیلی نہ ہو کرنٹ)

4. نا محدود بینڈ وڈ

5. صفر شورش

6. صفر کی توان فراہمی رجکشن نسبت (PSSR = 0)

7. لا محدود عام طرز رجکشن نسبت (CMMR = ∞)

عملی آپریشنل امپلیفائر

اوپر دیے گئے پیرامیٹرز کو عملی طور پر حقیقی بنانے کا کوئی ذریعہ نہیں ہے۔ عملی یا حقیقی آپ امپلیفائر کے کچھ غیر قابل بچاؤں کی خرابیاں ہوتی ہیں اور اس کی خصوصیات کامل سے مختلف ہوتی ہیں۔ حقیقی آپ امپلیفائر کے پیرامیٹرز صفر اور لا محدود نہیں ہوں گے۔

آپریشنل امپلیفائر کے اطلاقات

انٹیگریٹڈ آپ امپلیفائرز ICs کی تمام فوائد مہیا کرتے ہیں جیسے کہ بلند درجہ کی اعتماد کیلئے، چھوٹا سائز، سست، کم توان کی استعمال۔ ان کا استعمال مختلف اطلاقات میں ہوتا ہے جیسے انورٹنگ امپلیفائر اور نن-انورٹنگ امپلیفائر، یونٹی گین بوفر، سمنگ امپلیفائر، ڈیفرینشیئٹر، اینٹیگریٹر، ایڈر، انٹرومنٹیشن امپلیفائر، وین بریج آسسیلیٹر، فلٹرز وغیرہ۔

بیان: 原创文章，值得分享，如有侵权请联系删除。