కింది కథనంలో మేము ప్రధాన op amp పారామితులను మరియు వాటి నిర్దిష్ట భాగాల విలువలను పరిష్కరించడం కోసం సమీకరణలతో సంబంధిత op amp ప్రాథమిక అప్లికేషన్ సర్క్యూట్‌లను చర్చిస్తాము.
Op-amps (ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫయర్లు) అనేది ఒక ప్రత్యేకమైన ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్, ఇందులో నేరుగా-కపుల్డ్, హై-గెయిన్ యాంప్లిఫైయర్ ఫీడ్‌బ్యాక్ ద్వారా సర్దుబాటు చేయబడిన మొత్తం ప్రతిస్పందన లక్షణాలతో ఉంటుంది.
op-amp దాని పేరు విస్తృత శ్రేణి గణిత గణనలను అమలు చేయగల వాస్తవం నుండి వచ్చింది. దాని ప్రతిస్పందన కారణంగా, ఆప్-ఆంప్‌ను లీనియర్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ అని కూడా పిలుస్తారు మరియు ఇది అనేక అనలాగ్ సిస్టమ్‌లలో ప్రధాన భాగం.
ఒక op amp అసాధారణమైన అధిక లాభాలను కలిగి ఉంటుంది (బహుశా అనంతానికి దగ్గరగా ఉండవచ్చు), ఇది అభిప్రాయం ద్వారా సర్దుబాటు చేయబడుతుంది. ఫీడ్‌బ్యాక్ నెట్‌వర్క్‌కు కెపాసిటర్‌లు లేదా ఇండక్టర్‌లను జోడించడం వల్ల ఫ్రీక్వెన్సీతో మార్పులు వచ్చే లాభం ఏర్పడవచ్చు, ఇది ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ యొక్క మొత్తం కార్యాచరణ స్థితిని ప్రభావితం చేస్తుంది.
పై చిత్రంలో చూపినట్లుగా, ప్రాథమిక op amp అనేది రెండు ఇన్‌పుట్‌లు మరియు ఒక అవుట్‌పుట్‌ను కలిగి ఉండే మూడు టెర్మినల్ పరికరం. ఇన్‌పుట్ టెర్మినల్స్ 'ఇన్వర్టింగ్' లేదా 'నాన్ ఇన్వర్టింగ్'గా వర్గీకరించబడ్డాయి.
Op Amp పారామితులు
సమాన ఇన్‌పుట్ వోల్టేజీలతో సరఫరా చేయబడినప్పుడు, ఆదర్శవంతమైన కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ లేదా 'op amp' యొక్క అవుట్‌పుట్ సున్నా లేదా '0 వోల్ట్‌లు.'
VIN 1 = VIN 2 VOUT = 0 ఇస్తుంది
ప్రాక్టికల్ ఆప్-ఆంప్‌లు అసంపూర్ణ సమతుల్య ఇన్‌పుట్‌ను కలిగి ఉంటాయి, దీని వలన ఇన్‌పుట్ టెర్మినల్స్ ద్వారా అసమాన బయాస్ కరెంట్‌లు ప్రవహిస్తాయి. op amp అవుట్‌పుట్‌ను బ్యాలెన్స్ చేయడానికి, రెండు ఇన్‌పుట్ టెర్మినల్స్ మధ్య తప్పనిసరిగా ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ అందించాలి.
1) ఇన్‌పుట్ బయాస్ కరెంట్
అవుట్‌పుట్ సమతుల్యంగా ఉన్నప్పుడు లేదా V బయటకు = 0, ఇన్‌పుట్ బయాస్ కరెంట్ (I బి ) రెండు ఇన్‌పుట్ కనెక్షన్‌లలోకి ప్రవేశించే మొత్తం వ్యక్తిగత ప్రవాహాలలో సగానికి సమానం. ఇది తరచుగా చాలా చిన్న సంఖ్య; ఉదాహరణకు, I బి = 100 nA అనేది సాధారణ విలువ.
2) ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ కరెంట్
ఇన్‌పుట్ టెర్మినల్స్‌కు చేరే ప్రతి ఒక్క కరెంట్ మధ్య వ్యత్యాసాన్ని ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ కరెంట్ అంటారు (I ఇది ) మళ్ళీ, ఇది చాలా తక్కువ విలువను కలిగి ఉంటుంది; ఉదాహరణకు, ఒక సాధారణ విలువ I ఇది = 10 nA.
3) ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్
op ampని సమతుల్యంగా ఉంచడానికి, ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ V ఇది ఇన్‌పుట్ టెర్మినల్ అంతటా వర్తింపజేయాలి. సాధారణంగా V యొక్క విలువ ఇది = 1 mV.
I యొక్క విలువలు ఇది మరియు వి ఇది ఉష్ణోగ్రతతో రెండూ మారవచ్చు మరియు ఈ వైవిధ్యాన్ని Iగా సూచిస్తారు ఇది డ్రిఫ్ట్ మరియు వి ఇది డ్రిఫ్ట్, వరుసగా.
4) విద్యుత్ సరఫరా తిరస్కరణ నిష్పత్తి (PSRR)
విద్యుత్ సరఫరా వోల్టేజ్‌లో సంబంధిత మార్పుకు ఇన్‌పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్‌లో మార్పు యొక్క నిష్పత్తిని విద్యుత్ సరఫరా తిరస్కరణ నిష్పత్తి లేదా PSRR అంటారు. ఇది తరచుగా 10 నుండి 20 uV/V పరిధిలో ఉంటుంది.
op-amps కోసం అదనపు పారామితులు పేర్కొనవచ్చు:
5) ఓపెన్-లూప్ లాభం/క్లోజ్డ్ లూప్ గెయిన్
ఓపెన్-లూప్ గెయిన్ అనేది ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్ లేకుండా op-amp యొక్క లాభాన్ని సూచిస్తుంది, అయితే క్లోజ్డ్-లూప్ గెయిన్ ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్‌తో op-amp యొక్క లాభాన్ని సూచిస్తుంది. ఇది సాధారణంగా A గా సూచించబడుతుంది డి .
6) సాధారణ-మోడ్ తిరస్కరణ నిష్పత్తి (CMRR)
ఇది సాధారణ-మోడ్ సిగ్నల్‌కు వ్యత్యాస సిగ్నల్ యొక్క నిష్పత్తి మరియు అవకలన యాంప్లిఫైయర్ పనితీరు యొక్క కొలతగా పనిచేస్తుంది. ఈ నిష్పత్తిని వ్యక్తీకరించడానికి మేము డెసిబెల్స్ (dB)ని ఉపయోగిస్తాము.
7) స్లూ రేట్
పెద్ద సిగ్నల్ పరిస్థితుల్లో యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ మారే రేటును స్లూ రేట్ అంటారు. ఇది యూనిట్ V/us ఉపయోగించి సూచించబడుతుంది.
Op Amp బేసిక్ అప్లికేషన్ సర్క్యూట్లు
కింది పేరాగ్రాఫ్‌లలో మనం అనేక ఆసక్తికరమైన op amp బేసిక్ సర్క్యూట్‌ల గురించి నేర్చుకుంటాము. ప్రతి ప్రాథమిక డిజైన్‌లు వాటి భాగాల విలువలు మరియు లక్షణాలను పరిష్కరించడానికి సూత్రాలతో వివరించబడ్డాయి.
యాంప్లిఫైయర్ లేదా బఫర్
ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ లేదా ఇన్వర్టర్ కోసం సర్క్యూట్‌ను పైన ఉన్న మూర్తి 1లో చూడవచ్చు. సర్క్యూట్ యొక్క లాభం దీని ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది:
ఆఫ్ = - R2/R1
రెండు రెసిస్టెన్స్‌లు సమానంగా ఉంటే (అంటే, R1 = R2) సర్క్యూట్ ఫేజ్-ఇన్వర్టింగ్ వోల్టేజ్ ఫాలోయర్‌గా పనిచేస్తుందని, లాభం ప్రతికూలంగా ఉందని గమనించండి. అవుట్‌పుట్ ఇన్‌పుట్‌తో సమానంగా ఉంటుంది, ధ్రువణత రివర్స్ చేయబడింది.
వాస్తవానికి, దిగువ అంజీర్ 2లో చూపిన విధంగా, ఐక్యత లాభం కోసం రెసిస్టర్లు తీసివేయబడవచ్చు మరియు నేరుగా జంపర్ వైర్‌ల ద్వారా భర్తీ చేయబడతాయి.
ఈ సర్క్యూట్లో R1 = R2 = 0 కనుక ఇది సాధ్యమవుతుంది. సాధారణంగా, ఇన్వర్టింగ్ వోల్టేజ్ ఫాలోయర్ సర్క్యూట్ నుండి R3 తీసివేయబడుతుంది.
R1 R2 కంటే తక్కువగా ఉంటే op amp అవుట్‌పుట్ ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను పెంచుతుంది. ఉదాహరణకు, R1 2.2 K మరియు R1 22 K అయితే, లాభం ఇలా వ్యక్తీకరించబడుతుంది:
ఆఫ్ = - 22,000/2,200 = -10
ప్రతికూల చిహ్నం దశ విలోమాన్ని సూచిస్తుంది. ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ ధ్రువణాలు రివర్స్ చేయబడ్డాయి.
R1ని R2 కంటే పెద్దదిగా చేయడం ద్వారా, అదే సర్క్యూట్ ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను కూడా తగ్గించవచ్చు (బలాన్ని తగ్గించవచ్చు). ఉదాహరణకు, R1 120 K మరియు R2 47 K అయితే, సర్క్యూట్ లాభం సుమారుగా ఉంటుంది:
ఆఫ్ = 47,000/120,000 = - 0.4
మళ్ళీ, అవుట్‌పుట్ యొక్క ధ్రువణత ఇన్‌పుట్ యొక్క విలోమం. R3 యొక్క విలువ ప్రత్యేకించి ముఖ్యమైనది కానప్పటికీ, ఇది R1 మరియు R2 యొక్క సమాంతర కలయికకు సమానంగా ఉండాలి. ఏది:
R3 = (R1 x R2)/(R1 + R2)
దీన్ని ప్రదర్శించడానికి, మా మునుపటి ఉదాహరణను పరిగణించండి, ఇక్కడ R1 = 2.2 K మరియు R2 = 22 K. ఈ పరిస్థితిలో R3 విలువ సుమారుగా ఉండాలి:
R3 = (2200 x 22000)/(2200 + 22000) = 48,400,000/24,200 = 2000 Ω
ఖచ్చితమైన విలువ అవసరం లేనందున మేము R3 కోసం సన్నిహిత ప్రామాణిక ప్రతిఘటన విలువను ఎంచుకోవచ్చు. ఈ సందర్భంలో 1.8 K లేదా 2.2 K రెసిస్టర్‌ని ఉపయోగించవచ్చు.
అంజీర్ 2లోని సర్క్యూట్ ద్వారా సృష్టించబడిన దశ విలోమం అనేక సందర్భాల్లో ఆమోదయోగ్యం కాకపోవచ్చు. op-ampని నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్‌గా (లేదా సాధారణ బఫర్ లాగా) ఉపయోగించడానికి, దిగువ అంజీర్ 3లో వివరించిన విధంగా దాన్ని కనెక్ట్ చేయండి.
ఈ సర్క్యూట్లో లాభం క్రింది విధంగా వ్యక్తీకరించబడింది:
ఆఫ్ = 1 + R2/R1
అవుట్‌పుట్ మరియు ఇన్‌పుట్ ఒకే ధ్రువణతను కలిగి ఉంటాయి మరియు దశలో ఉన్నాయి.
లాభం ఎల్లప్పుడూ కనీసం 1 (ఏకత) వద్ద ఉండాలని గుర్తుంచుకోండి. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ సర్క్యూట్‌ని ఉపయోగించి సిగ్నల్‌లను తగ్గించడం (తగ్గించడం) సాధ్యం కాదు.
R2 విలువ R1 కంటే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంటే సర్క్యూట్ యొక్క లాభం తులనాత్మకంగా బలంగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, R1 = 10 K మరియు R2 = 47 K అయితే, op amp యొక్క లాభం క్రింద ఇవ్వబడిన విధంగా ఉంటుంది:
ఆఫ్ = 1 + 470,000/10,000 = 1 + 47 = 48
అయినప్పటికీ, R1 R2 కంటే పెద్దగా ఉంటే, లాభం ఐక్యత కంటే కొంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, R1 = 100 K మరియు R2 = 22 K అయితే, లాభం ఇలా ఉంటుంది:
ఆఫ్ = 1 + 22,000/100,000 = 1 + 0.22 = 1.22
ఒకవేళ రెండు రెసిస్టెన్స్‌లు ఒకేలా ఉంటే (R1 = R2), లాభం ఎల్లప్పుడూ 2గా ఉంటుంది. దీని గురించి మిమ్మల్ని మీరు ఒప్పించుకోవడానికి, కొన్ని సందర్భాల్లో లాభం సమీకరణాన్ని ప్రయత్నించండి.
రెండు ప్రతిఘటనలు 0కి సెట్ చేయబడినప్పుడు ఒక నిర్దిష్ట పరిస్థితి. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, దిగువ అంజీర్ 4లో చూసినట్లుగా, రెసిస్టర్‌ల స్థానంలో ప్రత్యక్ష కనెక్షన్‌లు ఉపయోగించబడతాయి.
ఈ సందర్భంలో లాభం ఖచ్చితంగా ఒకటి. ఇది లాభం సూత్రానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది:
ఆఫ్ = 1 + R2/R1 = 1 + 0/0 = 1
ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ ఒకేలా ఉంటాయి. ఈ నాన్-ఇన్వర్టింగ్ వోల్టేజ్ ఫాలోయర్ సర్క్యూట్ కోసం అప్లికేషన్‌లలో ఇంపెడెన్స్ మ్యాచింగ్, ఐసోలేషన్ మరియు బఫర్ ఉన్నాయి.
ADDER (సమ్మింగ్ యాంప్లిఫైయర్)
op ampని ఉపయోగించి అనేక ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లను జోడించవచ్చు. దిగువ అంజీర్ 5లో వివరించిన విధంగా, ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్స్ V1, V2,... Vn రెసిస్టర్లు R1, R2,... Rn ద్వారా op ampకి వర్తించబడతాయి.
ఈ సంకేతాలు అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి మిళితం చేయబడతాయి, ఇది ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌ల మొత్తానికి సమానం. యాడర్‌గా op-amp యొక్క నిజమైన పనితీరును లెక్కించడానికి క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించవచ్చు:
VOUT = - Ro ((V1/R1) + (V2/R2) . . . + (Vn/Rn))
ప్రతికూల చిహ్నాన్ని చూడండి. దీని అర్థం అవుట్‌పుట్ విలోమం చేయబడింది (ధ్రువణత రివర్స్ చేయబడింది). మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఈ సర్క్యూట్ ఇన్వర్టింగ్ యాడర్.
దిగువ అంజీర్ 6లో వివరించిన విధంగా, op-amp యొక్క ఇన్వర్టింగ్ మరియు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌లకు కనెక్షన్‌లను మార్చడం ద్వారా సర్క్యూట్ నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాడర్‌గా పని చేయడానికి మార్చబడవచ్చు.
ఇన్‌పుట్ రెసిస్టర్‌లన్నింటికీ ఒకే విలువలు ఉన్నాయని భావించడం ద్వారా అవుట్‌పుట్ సమీకరణాన్ని సులభతరం చేయవచ్చు.
VOUT = - Ro ((V1 + V2 . . . + Vn)/R)
డిఫరెన్షియల్ యాంప్లిఫైయర్
పైన ఉన్న అంజీర్ 7 అవకలన యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రాథమిక సర్క్యూట్‌ను వర్ణిస్తుంది. కాంపోనెంట్ విలువలు R1 = R2 మరియు R3 = R4గా సెట్ చేయబడ్డాయి. అందువల్ల, సర్క్యూట్ యొక్క పనితీరును క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:
VOUT = VIN 2 - VIN 1
ఇన్‌పుట్‌లు 1 మరియు 2 వేర్వేరు ఇంపెడెన్స్‌లను కలిగి ఉన్నాయని op amp అంగీకరించినంత కాలం మాత్రమే (ఇన్‌పుట్ 1కి R1 ఇంపెడెన్స్ మరియు ఇన్‌పుట్ 2కి R1 ప్లస్ R3 ఇంపెడెన్స్ ఉంటుంది).
యాడర్/సబ్‌ట్రాక్టర్
పై మూర్తి 8 op amp యాడర్/సబ్‌ట్రాక్టర్ సర్క్యూట్ కోసం కాన్ఫిగరేషన్‌ను వర్ణిస్తుంది. R1 మరియు R2 ఒకే విలువలను కలిగి ఉన్న సందర్భంలో మరియు R3 మరియు R4 అదే విలువలకు సెట్ చేయబడినప్పుడు:
VOUT = (V3 + V4) - (V1 - V2)
మరో మాటలో చెప్పాలంటే, Vout = V3 + V4 అనేది V3 మరియు V4 ఇన్‌పుట్‌ల మొత్తం అయితే ఇది V1 మరియు V2 ఇన్‌పుట్‌ల వ్యవకలనం. R1, R2, R3 మరియు R4 యొక్క విలువలు op amp యొక్క లక్షణాలకు సరిపోలడానికి ఎంపిక చేయబడ్డాయి. R5 R3 మరియు R4కి సమానంగా ఉండాలి మరియు R6 R1 మరియు R2కి సమానంగా ఉండాలి.
గుణకం
పైన అంజీర్ 9లో కనిపించే సర్క్యూట్‌తో సాధారణ గుణకార కార్యకలాపాలు చేయవచ్చు. ఇది అంజీర్ 1లోని అదే సర్క్యూట్ అని గుర్తుంచుకోండి. స్థిరమైన లాభం (మరియు తదనంతరం R2/R1 నిష్పత్తిలో ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క గుణకారం) మరియు ఖచ్చితమైన ఫలితాలు సాధించడానికి, R1 మరియు R2 కోసం నిర్దేశించిన విలువలతో ఖచ్చితమైన రెసిస్టర్లు వాడాలి. ముఖ్యంగా, అవుట్‌పుట్ దశ ఈ సర్క్యూట్ ద్వారా విలోమం చేయబడింది. అవుట్‌పుట్ వద్ద వోల్టేజ్ దీనికి సమానంగా ఉంటుంది:
VOUT = - (VIN x ఆఫ్)
ఇక్కడ Av అనేది R1 మరియు R2 ద్వారా నిర్ణయించబడిన లాభం. VOUT మరియు VIN వరుసగా అవుట్‌పుట్ మరియు ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లు.
పైన అంజీర్ 10లో చూసినట్లుగా, R2 వేరియబుల్ రెసిస్టెన్స్ (పొటెన్షియోమీటర్) అయితే గుణకార స్థిరాంకం మార్చబడుతుంది. కంట్రోల్ షాఫ్ట్ చుట్టూ మీరు వివిధ సాధారణ లాభాల కోసం మార్కులతో అమరిక డయల్‌ను మౌంట్ చేయవచ్చు. క్రమాంకనం చేసిన రీడింగ్‌ని ఉపయోగించి ఈ డయల్ నుండి గుణకార స్థిరాంకం నేరుగా చదవబడుతుంది.
ఇంటిగ్రేటర్
కెపాసిటర్ ద్వారా ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్ అవుట్‌పుట్‌తో జతచేయబడినప్పుడు op-amp, కనీసం, సిద్ధాంతపరంగా ఇంటిగ్రేటర్‌గా పని చేస్తుంది.
పైన అంజీర్ 11లో సూచించినట్లుగా, DC స్థిరత్వాన్ని కొనసాగించడానికి ఈ కెపాసిటర్‌లో సమాంతర నిరోధకం తప్పనిసరిగా కనెక్ట్ చేయబడాలి. ఈ సర్క్యూట్ ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను ఏకీకృతం చేయడానికి క్రింది సంబంధాన్ని అమలు చేస్తుంది:
op amp పారామితులతో సరిపోలడానికి R2 విలువను ఎంచుకోవాలి, అలాంటిది:
VOUT = R2/R1 x VIN
భేదకుడు
డిఫరెన్సియేటర్ op amp సర్క్యూట్ ఇన్‌వెర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌కు కనెక్ట్ చేసే ఇన్‌పుట్ లైన్‌లోని కెపాసిటర్ మరియు ఈ ఇన్‌పుట్‌ను అవుట్‌పుట్‌కి కనెక్ట్ చేసే రెసిస్టర్‌ను కలిగి ఉంటుంది. అయితే, ఈ సర్క్యూట్ స్పష్టమైన పరిమితులను కలిగి ఉంది, కాబట్టి పైన అంజీర్ 12లో వివరించిన విధంగా రెసిస్టర్ మరియు కెపాసిటర్‌ను సమాంతరంగా ఉంచడం ఉత్తమమైన సెటప్.
కింది సమీకరణం ఈ సర్క్యూట్ ఎంత బాగా పని చేస్తుందో నిర్ణయిస్తుంది:
VOUT = - (R2 x C1) dVIN/dt
లాగ్ యాంప్లిఫైయర్‌లు
ఇన్‌పుట్ లాగ్‌కు అనులోమానుపాతంలో అవుట్‌పుట్‌ను రూపొందించడానికి ఫండమెంటల్ సర్క్యూట్ (పైన ఉన్న Fig. 13) NPN ట్రాన్సిస్టర్ మరియు op-ampని ఉపయోగిస్తుంది:
VOUT = (- k లాగ్ 10 ) FRI/FRI ఓ
'విలోమ' సర్క్యూట్, ప్రాథమిక యాంటీ-లాగ్ యాంప్లిఫైయర్‌గా పని చేస్తుంది, దిగువ రేఖాచిత్రంలో చిత్రీకరించబడింది. సాధారణంగా, కెపాసిటర్ తక్కువ విలువను కలిగి ఉంటుంది (ఉదా., 20 pF).
ఆడియో AMP
ఒక op amp, తప్పనిసరిగా ఒక dc యాంప్లిఫైయర్ అయితే ac అప్లికేషన్‌లకు కూడా వర్తించవచ్చు. సూటిగా ఉండే ఆడియో యాంప్లిఫైయర్ పైన మూర్తి 14లో చూపబడింది.
ఆడియో మిక్సర్
ఆడియో యాంప్లిఫైయర్ యొక్క మార్పు ఈ సర్క్యూట్లో చూపబడింది (పైన 15వ అంజీర్). ఇది యాడర్ సర్క్యూట్‌ని ఎలా పోలి ఉంటుందో మీరు అంజీర్ 5లో చూడవచ్చు. విభిన్న ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌లు మిళితం చేయబడ్డాయి లేదా విలీనం చేయబడ్డాయి. ప్రతి ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ యొక్క ఇన్‌పుట్ పొటెన్షియోమీటర్ స్థాయి సర్దుబాటును అనుమతిస్తుంది. అవుట్‌పుట్‌లోని విభిన్న ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌ల సాపేక్ష నిష్పత్తులను వినియోగదారు సర్దుబాటు చేయవచ్చు.
సిగ్నల్ స్ప్లిటర్
పైన అంజీర్ 16లో కనిపించే సిగ్నల్ స్ప్లిటర్ సర్క్యూట్ మిక్సర్‌కి వ్యతిరేకం. ఒకే అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్ వివిధ ఇన్‌పుట్‌లను అందించే అనేక సారూప్య అవుట్‌పుట్‌లుగా విభజించబడింది. ఈ సర్క్యూట్ ఉపయోగించి బహుళ సిగ్నల్ లైన్లు ఒకదానికొకటి వేరు చేయబడతాయి. అవసరమైన స్థాయిని సర్దుబాటు చేయడానికి, ప్రతి అవుట్‌పుట్ లైన్‌లో ప్రత్యేక పొటెన్షియోమీటర్ ఉంటుంది.
వోల్టేజ్ నుండి ప్రస్తుత కన్వర్టర్
పైన అంజీర్ 17లో అందించిన సర్క్యూట్ లోడ్ ఇంపెడెన్స్ R2 మరియు R1 అదే ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని అనుభవించేలా చేస్తుంది.
ఈ కరెంట్ యొక్క విలువ ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ వోల్టేజ్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు లోడ్‌తో సంబంధం లేకుండా ఉంటుంది.
అయినప్పటికీ, నాన్-ఇన్వర్టింగ్ టెర్మినల్ అందించిన అధిక ఇన్‌పుట్ నిరోధకత కారణంగా, కరెంట్ సాపేక్షంగా తక్కువ విలువను కలిగి ఉంటుంది. ఈ కరెంట్ VIN/R1కి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉండే విలువను కలిగి ఉంది.
కరెంట్ టు వోల్టేజ్ కన్వర్టర్
అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ IIN x R2కి సమానంగా ఉంటే మరియు డిజైన్ (పైన 18 ఫిగర్) ఉపయోగించబడితే, ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ కరెంట్ ఫీడ్‌బ్యాక్ రెసిస్టర్ R2 ద్వారా నేరుగా ప్రవహిస్తుంది.
మరో విధంగా చెప్పాలంటే, ఇన్‌పుట్ కరెంట్ అనుపాత అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌గా మార్చబడుతుంది.
ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్ వద్ద సృష్టించబడిన బయాస్ సర్క్యూట్ కరెంట్ ప్రవాహంపై తక్కువ పరిమితిని సెట్ చేస్తుంది, ఇది R2 గుండా ప్రవాహాన్ని నిరోధిస్తుంది. 'శబ్దం' తొలగించడానికి, చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఈ సర్క్యూట్‌కు కెపాసిటర్‌ని జోడించవచ్చు.
ప్రస్తుత మూలం
పై ఫిగర్ 19, ప్రస్తుత మూలం వలె op ampని ఎలా ఉపయోగించవచ్చో చూపిస్తుంది. రెసిస్టర్ విలువలను క్రింది సమీకరణాలను ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:
R1 = R2
R3 = R4 + R5
అవుట్‌పుట్ కరెంట్‌ని కింది ఫార్ములా ఉపయోగించి అంచనా వేయవచ్చు:
Iout = (R3 x VIN) / (R1 x R5)
మల్టీవిబ్రేటర్
మల్టీవైబ్రేటర్‌గా ఉపయోగించడానికి మీరు op ampని స్వీకరించవచ్చు. పై అంజీర్ 20 రెండు ప్రాథమిక సర్క్యూట్‌లను ప్రదర్శిస్తుంది. ఎగువ ఎడమ వైపున ఉన్న డిజైన్ ఫ్రీ రన్నింగ్ (అస్టేబుల్) మల్టీవైబ్రేటర్, దీని ఫ్రీక్వెన్సీ దీని ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది:
స్క్వేర్ వేవ్ పల్స్ ఇన్‌పుట్ ద్వారా సక్రియం చేయగల మోనోస్టబుల్ మల్టీవైబ్రేటర్ సర్క్యూట్ దిగువ కుడి రేఖాచిత్రంలో చూడవచ్చు. అందించిన భాగం విలువలు CA741 op amp కోసం.
స్క్వేర్ వేవ్ జనరేటర్
పైన అంజీర్ 21 ఒక op amp చుట్టూ కేంద్రీకృతమై ఉన్న ఫంక్షనల్ స్క్వేర్ వేవ్ జనరేటర్ సర్క్యూట్‌ను వర్ణిస్తుంది. ఈ స్క్వేర్ వేవ్ జనరేటర్ సర్క్యూట్ బహుశా చాలా సరళమైనది కావచ్చు. కేవలం మూడు బాహ్య రెసిస్టర్లు మరియు ఒక కెపాసిటర్ op amp కి అదనంగా అవసరం.
సర్క్యూట్ యొక్క సమయ స్థిరాంకాన్ని (అవుట్‌పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీ) నిర్ణయించే రెండు ప్రధాన అంశాలు రెసిస్టర్ R1 మరియు కెపాసిటర్ C1. అయితే R2 మరియు R3-ఆధారిత పాజిటివ్ ఫీడ్‌బ్యాక్ కనెక్షన్ కూడా అవుట్‌పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీపై ప్రభావం చూపుతుంది. సమీకరణాలు తరచుగా కొంత క్లిష్టంగా ఉన్నప్పటికీ, వాటిని నిర్దిష్ట R3/R2 నిష్పత్తుల కోసం సరళంగా చేయవచ్చు. ఉదాహరణ కోసం:
R3/R2 ≈ 1.0 అయితే F ≈ 0.5/(R1/C1)
లేదా,
R3/R2 ≈ 10 అయితే F ≈ 5/(R1/C1)
ఈ ప్రామాణిక నిష్పత్తులలో ఒకదానిని ఉపయోగించడం మరియు అవసరమైన ఫ్రీక్వెన్సీని సాధించడానికి R1 మరియు C1 విలువలను మార్చడం అత్యంత ఆచరణాత్మక పద్ధతి. R2 మరియు R3 కోసం, సంప్రదాయ విలువలు ఉపయోగించబడవచ్చు. ఉదాహరణకు, R2 = 10K మరియు R3 = 100K అయితే R3/R2 నిష్పత్తి 10 అవుతుంది, ఈ విధంగా:
F = 5/(R1/C1)
చాలా సందర్భాలలో, మేము ఇప్పటికే అవసరమైన ఫ్రీక్వెన్సీ గురించి తెలుసుకుంటాము మరియు మేము తగిన కాంపోనెంట్ విలువలను మాత్రమే ఎంచుకోవలసి ఉంటుంది. సరళమైన పద్ధతి ఏమిటంటే, ముందుగా సహేతుకంగా అనిపించే C1 విలువను ఎంచుకోవడం, ఆపై R1ని కనుగొనడానికి సమీకరణాన్ని మళ్లీ అమర్చడం:
R1 = 5/(F x C1)
మనం వెతుకుతున్న 1200 Hz ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క సాధారణ ఉదాహరణను చూద్దాం. C1 0.22uF కెపాసిటర్‌కు కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటే, R1 కింది ఫార్ములాలో చూపిన విధంగా విలువను కలిగి ఉండాలి:
R1 = 5/(1200 x 0.00000022) = 5/0.000264 = 18.940 Ω
ఒక సాధారణ 18K రెసిస్టర్‌ను మెజారిటీ అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగించుకోవచ్చు. దిగువ అంజీర్ 22లో వివరించిన విధంగా, ఈ సర్క్యూట్ యొక్క ఉపయోగాన్ని మరియు అనుకూలతను పెంచడానికి R1తో సిరీస్‌లో పొటెన్షియోమీటర్ జోడించబడవచ్చు. ఇది అవుట్‌పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీని మాన్యువల్‌గా సర్దుబాటు చేయడం సాధ్యపడుతుంది.
ఈ సర్క్యూట్ కోసం, అదే లెక్కలు ఉపయోగించబడతాయి, అయితే R1 యొక్క విలువ స్థిర నిరోధకం R1a యొక్క సిరీస్ కలయిక మరియు పొటెన్షియోమీటర్ R1b యొక్క సర్దుబాటు విలువతో సరిపోలడానికి మార్చబడింది:
R1 = R1a + R1b
R1 విలువ ఎప్పుడూ సున్నాకి పడిపోకుండా ఉండేలా స్థిర నిరోధకం చొప్పించబడింది. అవుట్‌పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీల పరిధి R1a యొక్క స్థిర విలువ మరియు R1b యొక్క అత్యధిక నిరోధకత ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.
వేరియబుల్ పల్స్ వెడల్పు జనరేటర్
ఒక చదరపు తరంగం పూర్తిగా సుష్టంగా ఉంటుంది. స్క్వేర్ వేవ్ సిగ్నల్ యొక్క విధి చక్రం మొత్తం సైకిల్ సమయానికి అధిక స్థాయి సమయం యొక్క నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడింది. స్క్వేర్ వేవ్‌లు నిర్వచనం ప్రకారం 1:2 డ్యూటీ సైకిల్‌ను కలిగి ఉంటాయి.
కేవలం రెండు భాగాలతో, మునుపటి విభాగంలోని స్క్వేర్ వేవ్ జనరేటర్ దీర్ఘచతురస్ర తరంగ జనరేటర్‌గా రూపాంతరం చెందుతుంది. పైన ఉన్న Fig. 23 నవీకరించబడిన సర్క్యూట్‌ను వర్ణిస్తుంది.
డయోడ్ D1 ప్రతికూల అర్ధ చక్రాలపై R4 ద్వారా కరెంట్‌ను నిరోధిస్తుంది. కింది సమీకరణంలో వ్యక్తీకరించిన విధంగా R1 మరియు C1 సమయ స్థిరాంకాన్ని కలిగి ఉంటాయి:
T1 = 5/(2C1 x R1)
అయినప్పటికీ, సానుకూల అర్ధ-చక్రాలపై, డయోడ్ నిర్వహించేందుకు అనుమతించబడుతుంది మరియు C1తో పాటు R1 మరియు R4 యొక్క సమాంతర కలయిక క్రింది గణనలో చూపిన విధంగా సమయ స్థిరాంకాన్ని నిర్వచిస్తుంది:
T2 = 5/(2C1 ((R1 R4)/(R1 + R4)))
మొత్తం చక్రం పొడవు రెండు అర్ధ-చక్ర సమయ స్థిరాంకాల మొత్తం మాత్రమే:
Tt = T1 + T2
అవుట్‌పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీ అనేది మొత్తం చక్రం యొక్క మొత్తం సమయ స్థిరాంకం యొక్క విలోమం:
F = 1/Tt
ఇక్కడ డ్యూటీ సైకిల్ 1:2కి సమానంగా ఉండదు ఎందుకంటే సైకిల్ యొక్క అధిక మరియు తక్కువ స్థాయి విభాగాలకు సమయ స్థిరాంకం భిన్నంగా ఉంటుంది. ఫలితంగా అసమాన తరంగ రూపాలు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. R1 లేదా R4 సర్దుబాటు చేయడం సాధ్యమవుతుంది, లేదా రెండింటిని కూడా సర్దుబాటు చేయవచ్చు, అయితే అలా చేయడం వలన అవుట్‌పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు డ్యూటీ సైకిల్ రెండూ మారుతాయని గుర్తుంచుకోండి.
సైన్ వేవ్ ఓసిలేటర్
క్రింద అంజీర్ 24లో చూపబడిన సైన్ వేవ్, అన్ని AC సిగ్నల్‌లలో అత్యంత ప్రాథమికమైనది.
ఈ అత్యంత స్వచ్ఛమైన సిగ్నల్‌లో ఖచ్చితంగా హార్మోనిక్ కంటెంట్ లేదు. సైన్ వేవ్‌లో కేవలం ఒక ప్రాథమిక పౌనఃపున్యం మాత్రమే ఉంటుంది. వాస్తవానికి, పూర్తిగా స్వచ్ఛమైన, వక్రీకరణ-రహిత సైన్ వేవ్‌ను సృష్టించడం చాలా కష్టం. కృతజ్ఞతగా, op-amp చుట్టూ నిర్మించిన ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించి, మనం సరైన తరంగ రూపానికి చాలా దగ్గరగా ఉండవచ్చు.
పైన Fig. 25 ఒక op-ampని కలిగి ఉన్న సంప్రదాయ సైన్ వేవ్ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్‌ను వర్ణిస్తుంది. బ్యాండ్-రిజెక్ట్ (లేదా నాచ్) ఫిల్టర్‌గా పనిచేసే ట్విన్-టి సర్క్యూట్ ఫీడ్‌బ్యాక్ నెట్‌వర్క్‌గా పనిచేస్తుంది. కెపాసిటర్ C1 మరియు రెసిస్టర్లు R1 మరియు R2లు ఒక T. C2, C3, R3 మరియు R4ను తయారు చేస్తాయి. మరొక T. స్కీమాటిక్ దానిని తిప్పికొట్టింది. ఈ సర్క్యూట్ సరిగ్గా పని చేయడానికి కాంపోనెంట్ విలువలు క్రింది సంబంధాలను కలిగి ఉండాలి:
కింది ఫార్ములా అవుట్‌పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ణయిస్తుంది:
F = 1/(6.28 x R1 x C2)
R4 విలువను మార్చడం ద్వారా, ట్విన్-T ఫీడ్‌బ్యాక్ నెట్‌వర్క్ ట్యూనింగ్‌ను కొంతవరకు సర్దుబాటు చేయవచ్చు. సాధారణంగా, ఇది ఒక చిన్న ట్రిమ్మర్ పొటెన్షియోమీటర్ కావచ్చు. పొటెన్షియోమీటర్ దాని అత్యధిక నిరోధకతకు సెట్ చేయబడింది మరియు సర్క్యూట్ డోలనం అంచున ఉన్నంత వరకు క్రమంగా తగ్గించబడుతుంది. ప్రతిఘటన చాలా తక్కువగా సర్దుబాటు చేయబడితే అవుట్‌పుట్ సైన్ వేవ్ పాడైపోవచ్చు.
ష్మిట్ ట్రిగ్గర్
సాంకేతికంగా చెప్పాలంటే, ష్మిత్ ట్రిగ్గర్‌ను పునరుత్పత్తి కంపారిటర్‌గా సూచించవచ్చు. ఒక నిర్దిష్ట ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లో నెమ్మదిగా అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్‌గా మారుతున్న ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను మార్చడం దీని ప్రాథమిక విధి.
మరో విధంగా చెప్పాలంటే, ఇది వోల్టేజ్ 'ట్రిగ్గర్' లాగా పనిచేసే హిస్టెరిసిస్ అనే 'బ్యాక్‌లాష్' లక్షణాన్ని కలిగి ఉంది. ష్మిట్ ట్రిగ్గర్ ఆపరేషన్ కోసం op amp ప్రాథమిక బిల్డింగ్ బ్లాక్‌గా మారుతుంది (పైన Fig. 26 చూడండి). కింది కారకాలు ట్రిగ్గరింగ్ లేదా ట్రిప్ వోల్టేజీని నిర్ణయిస్తాయి:
IN యాత్ర = (వి బయటకు x R1) / (-R1 + R2)
ఈ రకమైన సర్క్యూట్లో, హిస్టెరిసిస్ ట్రిప్ వోల్టేజీకి రెట్టింపు అవుతుంది.
దిగువన ఉన్న అంజీర్ 27లో, మరొక ష్మిట్ ట్రిగ్గర్ సర్క్యూట్ వర్ణించబడింది. ఈ సర్క్యూట్లో, dc ఇన్‌పుట్ సరఫరా వోల్టేజ్‌లో ఐదవ వంతును తాకినప్పుడు అవుట్‌పుట్ 'ప్రేరేపిస్తుంది' అని చెప్పబడింది.
సరఫరా వోల్టేజ్ 6 మరియు 15 వోల్ట్ల మధ్య ఎక్కడైనా ఉండవచ్చు, కాబట్టి ఎంచుకున్న సరఫరా వోల్టేజ్‌పై ఆధారపడి, ట్రిగ్గర్‌ను 1.2 నుండి 3 వోల్ట్ల వద్ద పనిచేసేలా సెట్ చేయవచ్చు. అవసరమైతే, R4 విలువను సవరించడం ద్వారా వాస్తవ ట్రిగ్గరింగ్ పాయింట్‌ను కూడా మార్చవచ్చు.
సప్లై వోల్టేజీని ప్రేరేపించిన వెంటనే అవుట్‌పుట్ అదే విధంగా ఉంటుంది. అవుట్‌పుట్ ప్రకాశించే బల్బ్ లేదా LED (సిరీస్ బ్యాలస్ట్ రెసిస్టర్ ద్వారా)కి జోడించబడి ఉంటే, ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ ట్రిగ్గరింగ్ విలువను తాకినప్పుడు దీపం (లేదా LED) ప్రకాశిస్తుంది, ఇది ఇన్‌పుట్ వద్ద ఈ ఖచ్చితమైన వోల్టేజ్ స్థాయిని సాధించిందని సూచిస్తుంది.
చుట్టి వేయు
కాబట్టి ఇవి వాటి పారామితులతో వివరించబడిన కొన్ని op amp ప్రాథమిక సర్క్యూట్లు. మీరు op ampకి సంబంధించిన అన్ని లక్షణాలు మరియు సూత్రాలను అర్థం చేసుకున్నారని ఆశిస్తున్నాను.
పై కథనంలో చేర్చాలని మీరు భావించే ఏదైనా ఇతర ప్రాథమిక op amp సర్క్యూట్ డిజైన్ మీకు ఉంటే, దయచేసి దిగువ మీ వ్యాఖ్యల ద్వారా వాటిని పేర్కొనడానికి సంకోచించకండి.
