ऑप एम्प्स के लिए मूल विश्लेषण विधि: वर्चुअल ओपन सर्किट, वर्चुअल शॉर्ट सर्किट। अपरिचित ऑप एम्प अनुप्रयोग सर्किट के लिए, इस मूल विश्लेषण विधि का उपयोग करें।
ऑप एम्प व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले उपकरण हैं। उपयुक्त फीडबैक नेटवर्क से जुड़ने पर, इनका उपयोग परिशुद्ध एसी और डीसी एम्पलीफायरों, सक्रिय फिल्टरों, ऑसिलेटरों और वोल्टेज तुलनित्रों के रूप में किया जा सकता है।
- सक्रिय फ़िल्टरिंग में ऑप एम्प्स का अनुप्रयोग
ऊपर दिया गया चित्र एक विशिष्ट सक्रिय फ़िल्टर परिपथ (सरोन-केल परिपथ, बटरवर्थ परिपथ का एक प्रकार) दर्शाता है। सक्रिय फ़िल्टरिंग का लाभ यह है कि यह कटऑफ़ आवृत्ति से अधिक के संकेतों का क्षय अधिक तेज़ी से कर सकता है, और फ़िल्टरिंग विशेषताओं के लिए उच्च धारिता और प्रतिरोध की आवश्यकता नहीं होती है।
इस सर्किट के डिज़ाइन बिंदु इस प्रकार हैं: उपयुक्त कटऑफ आवृत्ति को पूरा करने की शर्त के तहत, R233 और R230 के प्रतिरोध मानों को यथासंभव सुसंगत चुना जाना चाहिए, और C50 और C201 की धारिता को सुसंगत चुना जाना चाहिए (जब दो-चरण RC सर्किट के प्रतिरोध और धारिता मान समान होते हैं, तो इसे सरोन-केल सर्किट कहा जाता है), ताकि फ़िल्टरिंग प्रदर्शन को पूरा करते हुए उपकरणों के प्रकारों को सामान्य किया जा सके। उनमें से, प्रतिरोधक R280 इनपुट को निलंबित होने से रोकता है, जिससे ऑप एम्प का असामान्य आउटपुट होगा।
फ़िल्टरिंग के लिए तीन सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले द्वितीय-क्रम सक्रिय लो-पास फ़िल्टर सर्किट हैं: बटरवर्थ, मोनोटोनिकली ह्रासमान, फ्लैट और सबसे चिकना वक्र;
बटरवर्थ लो-पास फ़िल्टरिंग में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला सरोन-केल सर्किट है, जो सिम्युलेटेड सर्किट है।
किसी फिल्टर के लिए, आपको उसकी कटऑफ आवृत्ति जानने की आवश्यकता होती है, या आप ट्रांसफर फ़ंक्शन और आवृत्ति प्रतिक्रिया लिख सकते हैं।
यदि फ़िल्टर में प्रवर्धन फ़ंक्शन भी है, तो आपको फ़िल्टर का लाभ जानने की आवश्यकता है।
जब द्वि-चरणीय RC परिपथ के प्रतिरोध और धारिता मान बराबर होते हैं, तो उसे सेरेन्का परिपथ कहते हैं। उच्च आवृत्ति परास में आउटपुट वोल्टेज को तेज़ी से कम करने के लिए द्वितीय-क्रम सक्रिय परिपथ में एक ऋणात्मक प्रतिपुष्टि (नेगेटिव फीडबैक) डाली जाती है।
द्वितीय-क्रम सक्रिय निम्न-पास फिल्टर सर्किट का पासबैंड लाभ 1+Rf/R1 है, जो प्रथम-क्रम निम्न-पास फिल्टर सर्किट के समान है;
ध्यान दें कि m की इकाई ओम है और N की इकाई u है
इसलिए कटऑफ आवृत्ति की गणना इस प्रकार की जाती है
चेबीशेव, तेजी से क्षय हो रहा है, लेकिन पासबैंड में लहरों के साथ;
बेसेल (अण्डाकार) के अनुसार, चरण परिवर्तन आवृत्ति के समानुपाती होता है, तथा समूह विलंब अनिवार्यतः स्थिर होता है।
2. वोल्टेज तुलनित्र में ऑप एम्प का अनुप्रयोग
यह सर्किट वास्तव में एक शून्य-क्रॉसिंग तुलनित्र और एक गहन प्रवर्धक सर्किट का संयोजन है।
आउटपुट को (1+R292/R273) द्वारा प्रवर्धित किया जाता है। प्रवर्धन कारक जितना अधिक होगा, वर्ग तरंग का बढ़ता किनारा उतना ही अधिक तीव्र होगा।
इस सर्किट में एक प्रमुख घटक प्रतिरोध मान भी है जिस पर ध्यान देने की आवश्यकता है, वह है R275, जो वर्ग तरंग की बढ़ती गति को निर्धारित करता है।
3. स्थिर धारा स्रोत सर्किट का डिज़ाइन
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, स्थिर धारा सिद्धांत विश्लेषण प्रक्रिया इस प्रकार है:
U5B (उपरोक्त चित्र में निचला ऑप एम्प) एक वोल्टेज फॉलोवर है, इसलिए V1=V4;
ऑपरेशनल एम्पलीफायर के वर्चुअल शॉर्ट सिद्धांत के अनुसार, ऑप एम्प U4A (उपरोक्त आकृति में ऊपरी ऑप एम्प) के लिए: V3=V5;
उपरोक्त समीकरणों को संयोजित करने पर, हम पाते हैं:
जब संदर्भ वोल्टेज Vref 1.8V पर स्थिर होता है, तो प्रतिरोधक R30 3.6 होता है, और वर्तमान आउटपुट 0.5mA पर स्थिर होता है।
इस स्थिर धारा स्रोत परिपथ का उपयोग अन्य धाराओं के स्थिर धारा स्रोतों को डिज़ाइन करने के लिए किया जा सकता है। मूल विचार यह है: सभी प्रतिरोधकों में समान प्रतिरोध मान वाले उच्च-परिशुद्धता प्रतिरोधकों का उपयोग किया जाना चाहिए। इनपुट संदर्भ वोल्टेज (एक विशेष संदर्भ वोल्टेज चिप का उपयोग करके) को प्रतिरोध मान से विभाजित करके आउटपुट धारा प्राप्त की जाती है।
हालाँकि, वास्तविक उपयोग में, निरंतर धारा स्रोत परिपथ की सुरक्षा के लिए, एक डायोड और एक प्रतिरोधक को आमतौर पर आउटपुट सिरे पर श्रेणीक्रम में जोड़ा जाता है। इसका पहला लाभ निरंतर धारा स्रोत परिपथ में बाहरी हस्तक्षेप को प्रवेश करने से रोकना है, जिससे निरंतर धारा स्रोत परिपथ को नुकसान पहुँचता है, और दूसरा, बाहरी भार को शॉर्ट-सर्किट होने से रोकना है, ताकि निरंतर धारा स्रोत परिपथ को नुकसान न पहुँचे।
5. तापीय प्रतिरोध माप सर्किट
ऊपर दिए गए चित्र में दिखाया गया परिपथ एक विशिष्ट तापीय प्रतिरोधक/युग्म मापन परिपथ है। मापन का विचार यह है: लोड में 1-10mA स्थिर धारा स्रोत जोड़ा जाता है, जो लोड पर एक निश्चित वोल्टेज उत्पन्न करेगा, और वोल्टेज को सक्रिय रूप से फ़िल्टर किया जाता है। प्रसंस्करण के बाद, सिग्नल को समायोजित किया जाता है (सिग्नल प्रवर्धन या क्षीणन), और अंत में सिग्नल को ADC इंटरफ़ेस पर भेजा जाता है।
इस सर्किट का उपयोग करते समय, इनपुट सिरे पर सुरक्षा लागू करने पर ध्यान दें। टीवीएस को समानांतर में जोड़ा जा सकता है, लेकिन माप सटीकता पर कैपेसिटर के प्रभाव पर ध्यान दें। बेशक, अगर कुछ कम लागत वाले अवसरों में, उपरोक्त सर्किट आरेख को निम्नलिखित सर्किट में सरल बनाया जा सकता है।
ऑपरेशनल एम्पलीफायरों के उपयोग में, वोल्टेज फॉलोअर एक सामान्य अनुप्रयोग है। इस सर्किट के लाभ ये हैं: पहला, यह सिग्नल स्रोत पर भार के प्रभाव को कम करता है; दूसरा, यह सिग्नल की भार वहन करने की क्षमता में सुधार करता है।
7. एकल विद्युत आपूर्ति का अनुप्रयोग
ऑप एम्प के वास्तविक उपयोग में, हम आमतौर पर ऑप एम्प की आवृत्ति विशेषताओं को बनाए रखने के लिए दोहरी विद्युत आपूर्ति का उपयोग करते हैं। हालाँकि, कभी-कभी वास्तविक उपयोग में, हमारे पास केवल एक ही विद्युत आपूर्ति होती है और फिर भी ऑप एम्प का सामान्य संचालन प्राप्त किया जा सकता है।
सबसे पहले, हम VCC/2 वोल्टेज विभाजक प्राप्त करने के लिए ऑप एम्प फॉलोअर सर्किट का उपयोग करते हैं:
बेशक, यदि आवश्यकताएं बहुत अधिक नहीं हैं, तो हम +VCC/2 प्राप्त करने के लिए प्रतिरोधों के साथ वोल्टेज को सीधे विभाजित कर सकते हैं, लेकिन प्रतिरोधक वोल्टेज विभाजन की विशेषताओं के कारण, इसकी गतिशील प्रतिक्रिया गति बहुत धीमी होगी, इसलिए कृपया इसे सावधानी से उपयोग करें।
+VCC/2 प्राप्त करने के बाद, हम सिग्नल प्रवर्धन फ़ंक्शन को प्राप्त करने के लिए एकल बिजली आपूर्ति का उपयोग कर सकते हैं, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:
इस सर्किट में, R66=R67//R68, और सिग्नल का आउटपुट लाभ G=-R67/R68 है।
विशिष्ट अनुप्रयोग नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है: ऑप एम्प को एकल +5V_AD द्वारा संचालित किया जाता है, और AD चिप का वोल्टेज 3.3V है (संदर्भ वोल्टेज चिप REF3033 द्वारा प्राप्त)। 3.3V को प्रतिरोधों से विभाजित किया जाता है और उसके बाद ऑप एम्प को विभाजित किया जाता है जिससे 1.65V प्राप्त होता है, जो ऑप एम्प के इन-फ़ेज़ इनपुट टर्मिनल को दिया जाता है।
