ऑपरेशनल एम्प्लिफायर (O- Pamp) कैसे काम करता है?

ऑपरेशनल एम्प्लिफायर कैसे काम करता है?

एक ऑपरेशनल एम्प्लिफायर (ओप-एंप) एक उच्च रूप से एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक घटक है, जो संकेत विस्तार, फिल्टरिंग, इंटीग्रेशन, डिफ़्रेंशिएशन और कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए परिपथों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका प्राथमिक कार्य अपने दो इनपुट टर्मिनलों के बीच वोल्टेज के अंतर को विस्तारित करना है। यहाँ एक ऑपरेशनल एम्प्लिफायर के कार्य और महत्वपूर्ण अवधारणाओं की व्याख्या है:

1. मूल संरचना

• एक ऑपरेशनल एम्प्लिफायर आमतौर पर पांच पिन होते हैं:

• नॉन-इनवर्टिंग इनपुट (V+): सकारात्मक इनपुट टर्मिनल।

• इनवर्टिंग इनपुट (V−): नकारात्मक इनपुट टर्मिनल।

• आउटपुट (Vout): विस्तारित आउटपुट सिग्नल।

• सकारात्मक सप्लाय (Vcc): सकारात्मक पावर सप्लाय वोल्टेज।

• नकारात्मक सप्लाय (Vee): नकारात्मक पावर सप्लाय वोल्टेज।

2. कार्य सिद्धांत

आदर्श ऑपरेशनल एम्प्लिफायर के लिए गृहीत

• अनंत गेन: आदर्श रूप से, ओप-एंप का गेन A अनंत होता है।

• अनंत इनपुट इम्पीडेंस: इनपुट इम्पीडेंस Rin अनंत होता है, जिसका अर्थ है कि इनपुट धारा लगभग शून्य होती है।

• शून्य आउटपुट इम्पीडेंस: आउटपुट इम्पीडेंस Rout शून्य होता है, जिसका अर्थ है कि आउटपुट धारा अनियंत्रित रूप से बड़ी हो सकती है बिना आउटपुट वोल्टेज को प्रभावित किए।

• अनंत बैंडविड्थ: आदर्श रूप से, ओप-एंप सभी आवृत्तियों पर काम कर सकता है बिना किसी सीमा के।

वास्तविक ऑपरेशनल एम्प्लिफायर की विशेषताएँ

• परिमित गेन: व्यावहारिक रूप से, ओप-एंप का गेन A परिमित होता है, आमतौर पर दस की पांचवीं शक्ति से दस की छठी शक्ति तक।

• परिमित इनपुट इम्पीडेंस: वास्तविक इनपुट इम्पीडेंस अनंत नहीं होता, लेकिन बहुत ऊंचा (मेगोहम स्तर) होता है।

• शून्य नहीं आउटपुट इम्पीडेंस: वास्तविक आउटपुट इम्पीडेंस शून्य नहीं होता, लेकिन बहुत कम होता है।

• परिमित बैंडविड्थ: ओप-एंप का वास्तविक बैंडविड्थ सीमित होता है, आमतौर पर सैकड़ों किलोहर्ट्ज से मेगाहर्ट्ज तक।

3. मूल संचालन मोड

ओपन-लूप कॉन्फ़िगरेशन

ओपन-लूप गेन: ओपन-लूप कॉन्फ़िगरेशन में, ओप-एंप का गेन A तुल्यकालिक इनपुट वोल्टेज को सीधे विस्तारित करता है

संतुलन: उच्च गेन A के कारण, भले ही छोटा इनपुट वोल्टेज अंतर आउटपुट वोल्टेज को पावर सप्लाय वोल्टेज (i.e., Vcc or Vee) की सीमाओं तक पहुंचा सकता है।

क्लोज-लूप कॉन्फ़िगरेशन

नकारात्मक प्रतिक्रिया: नकारात्मक प्रतिक्रिया को पेश करके, ओप-एंप का गेन नियंत्रित किया जा सकता है ताकि यह एक उचित रेंज में संचालित किया जा सके।

नकारात्मक प्रतिक्रिया सर्किट: सामान्य नकारात्मक प्रतिक्रिया सर्किट में इनवर्टिंग एम्प्लिफायर, नॉन-इनवर्टिंग एम्प्लिफायर और डिफ़ेरेंशियल एम्प्लिफायर शामिल हैं।

वर्चुअल शॉर्ट और वर्चुअल ओपन: नकारात्मक प्रतिक्रिया सर्किट में, ओप-एंप के दो इनपुट टर्मिनलों पर वोल्टेज लगभग बराबर (वर्चुअल शॉर्ट) होता है, और इनपुट धारा लगभग शून्य (वर्चुअल ओपन) होती है।

4. सामान्य अनुप्रयोग सर्किट

इनवर्टिंग एम्प्लिफायर

सर्किट संरचना: इनपुट सिग्नल एक रिसिस्टर R1 के माध्यम से इनवर्टिंग इनपुट V− तक भेजा जाता है, और एक प्रतिक्रिया रिसिस्टर Rf आउटपुट Vout को इनवर्टिंग इनपुट V- से जोड़ता है।

नॉन-इनवर्टिंग एम्प्लिफायर

सर्किट संरचना: इनपुट सिग्नल एक रिसिस्टर R1 के माध्यम से नॉन-इनवर्टिंग इनपुट V + तक भेजा जाता है, और एक प्रतिक्रिया रिसिस्टर Rf आउटपुट Vout को इनवर्टिंग इनपुट V− से जोड़ता है।

डिफ़ेरेंशियल एम्प्लिफायर

सर्किट संरचना: दो इनपुट सिग्नल नॉन-इनवर्टिंग इनपुट V+ और इनवर्टिंग इनपुट V− पर लगाए जाते हैं, और एक प्रतिक्रिया रिसिस्टर Rf आउटपुट V out को इनवर्टिंग इनपुट V− से जोड़ता है।

5. सारांश

एक ऑपरेशनल एम्प्लिफायर अपने दो इनपुट टर्मिनलों के बीच वोल्टेज के अंतर को विस्तारित करके काम करता है, जिसका मुख्य कार्य उच्च गेन और नकारात्मक प्रतिक्रिया तंत्र पर निर्भर करता है। विभिन्न सर्किट कॉन्फ़िगरेशनों का उपयोग करके, ओप-एंप विस्तार, फिल्टरिंग, इंटीग्रेशन, और डिफ़्रेंशिएशन जैसे विभिन्न कार्यों को कर सकते हैं। ओप-एंप के कार्य सिद्धांत और सामान्य अनुप्रयोग सर्किट को समझना विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक सिस्टमों के डिजाइन और ट्रबलशूटिंग के लिए आवश्यक है।