ఇన్వర్టింగ్ మరియు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp సెటప్ల మధ్య ముఖ్యమైన తేడాలను మీరు ఇన్పుట్లను ఎలా కనెక్ట్ చేస్తారు మరియు అవుట్పుట్ ఎలా పనిచేస్తుంది అనే దానిలో మీరు గమనించవచ్చు. అవుట్పుట్ యొక్క దశ, గెయిన్ ఫార్ములా మరియు ప్రతి సెటప్ ఇచ్చే ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్లో కూడా తేడాలు ఉన్నాయి. మంచి డిజైన్ ఎంపికలు చేయడానికి మీరు ఈ ప్రధాన తేడాలను తెలుసుకోవాలి. ఈ తేడాలు మీ సర్క్యూట్ ఎలా పనిచేస్తుందో మరియు మీరు మీ PCB డిజైన్ను ఎలా ప్లాన్ చేస్తారో మారుస్తాయి. ఈ ఇన్వర్టింగ్ vs నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp పోలిక మీ ప్రాజెక్ట్ కోసం ఉత్తమ సెటప్ను ఎంచుకోవడానికి మీకు సహాయపడుతుంది.
కీ టేకావేస్
ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ ఇన్పుట్ సిగ్నల్ను తలక్రిందులుగా చేస్తాయి, కానీ ఇన్వర్టింగ్ కాని ఆప్-ఆంప్స్ దానిని అదే విధంగా ఉంచుతాయి. మీరు సిగ్నల్లను కలపాలనుకున్నప్పుడు ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ను ఉపయోగించాలి. బఫరింగ్కు మరియు మీకు అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ అవసరమైనప్పుడు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ మంచివి. ఇన్వర్టింగ్ కాని ఆప్-ఆంప్స్ సాధారణంగా తక్కువ శబ్దం చేస్తాయి, కాబట్టి అవి సున్నితమైన పనులకు బాగా పనిచేస్తాయి. ఎల్లప్పుడూ గెయిన్ ఫార్ములాలను చూడండి. ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ గెయిన్ = -R2/R1ని ఉపయోగిస్తాయి. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ గెయిన్ = 1 + (R2/R1)ని ఉపయోగిస్తాయి. మంచి PCB డిజైన్ చాలా ముఖ్యం. ట్రేస్లను చిన్నగా ఉంచండి మరియు శబ్దాన్ని తగ్గించడానికి అనలాగ్ మరియు డిజిటల్ భాగాలను వేరుగా ఉంచండి.
Op-Amp బేసిక్స్
ఆప్-ఆంప్ అంటే ఏమిటి?
నువ్వు చూడు ఎలక్ట్రానిక్స్లో చాలా ఆప్-యాంప్. ఆప్-ఆంప్ అనేది ఒక ప్రత్యేక యాంప్లిఫైయర్. ఇది వోల్టేజ్ సిగ్నల్లను బలంగా చేస్తుంది. మీరు దీన్ని అనేక రకాల సర్క్యూట్లలో ఉపయోగిస్తారు. ఇది వేర్వేరు పనులు చేయగలదు. ఆప్-ఆంప్లో రెండు ఇన్పుట్ పిన్లు ఉంటాయి. దీనికి ఒక అవుట్పుట్ పిన్ కూడా ఉంటుంది. మీరు ఇన్పుట్లలో సిగ్నల్లను ఉంచుతారు. ఆప్-ఆంప్ మీకు బలమైన అవుట్పుట్ సిగ్నల్ను ఇస్తుంది.
ప్రధాన ఆలోచన ఏమిటంటే, ఒక op-amp అభిప్రాయాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. అభిప్రాయం అంటే కొంత అవుట్పుట్ ఇన్పుట్కు తిరిగి వెళుతుంది. ఇది op-amp ని స్థిరంగా మరియు సరిగ్గా ఉంచుతుంది. చాలా సార్లు, మీరు ప్రతికూల అభిప్రాయాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ప్రతికూల అభిప్రాయం అవుట్పుట్ చాలా పెద్దదిగా లేదా వైల్డ్గా మారకుండా ఆపుతుంది. వర్చువల్ షార్ట్ అని పిలువబడే మరొక నియమం ఉంది. దీని అర్థం రెండు ఇన్పుట్ పిన్లు దాదాపు ఒకే వోల్టేజ్ను కలిగి ఉంటాయి. op-amp మీ సిగ్నల్ మూలం నుండి కరెంట్ను తీసుకోదు. ఈ విషయాల కారణంగా, మీరు గణిత పనుల కోసం op-amp ని ఉపయోగించవచ్చు. ఇది సిగ్నల్లను జోడించగలదు, తీసివేయగలదు, సమగ్రపరచగలదు మరియు వేరు చేయగలదు.
ముఖ్య లక్షణాలు
మీరు ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ను ఎంచుకున్నప్పుడు, దాని ప్రధాన లక్షణాలు. ఈ లక్షణాలు మీ సర్క్యూట్ ఎలా పనిచేస్తుందో నిర్ణయిస్తాయి. ఆప్-యాంప్ యొక్క అతి ముఖ్యమైన లక్షణాలతో కూడిన పట్టిక ఇక్కడ ఉంది:
స్వాభావిక లక్షణము | ఆదర్శ విలువ | వాస్తవ విలువ పరిధి | సర్క్యూట్ పనితీరుపై ప్రభావం |
|---|---|---|---|
ఓపెన్ లూప్ గెయిన్ (Avo) | ∞ | కు 20,000 200,000 | ఇన్పుట్ సిగ్నల్ను పెద్దదిగా చేస్తుంది. ఎక్కువ లాభం సహాయపడవచ్చు కానీ సమస్యలను కలిగించవచ్చు. |
ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ (జిన్) | ∞ | కొన్ని పికోయాంప్లు నుండి అనేక మిల్లియాంప్లు | అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ లోడ్ అవ్వడాన్ని ఆపివేస్తుంది. ఇది సిగ్నల్స్ సరిగ్గా ఉండటానికి సహాయపడుతుంది. |
అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్ (Vout) | 0 | 100Ω నుండి 20kΩ | తక్కువ అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్ లోడ్కి ఎక్కువ కరెంట్ వెళ్ళడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది వోల్టేజ్ పడిపోకుండా ఆపుతుంది. |
బ్యాండ్విడ్త్ (BW) | ∞ | గెయిన్-బ్యాండ్విడ్త్ ఉత్పత్తి ద్వారా పరిమితం చేయబడింది | విస్తృత బ్యాండ్విడ్త్ ఆప్-ఆంప్ను అనేక ఫ్రీక్వెన్సీలతో పనిచేయడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది AC సిగ్నల్లకు ముఖ్యమైనది. |
ఆఫ్సెట్ వోల్టేజ్ (విన్) | 0 | కొంత అవుట్పుట్ ఆఫ్సెట్ వోల్టేజ్ | తక్కువ ఆఫ్సెట్ వోల్టేజ్ ఖచ్చితత్వానికి మంచిది. ఇది అవుట్పుట్ సరిగ్గా ఉండటానికి సహాయపడుతుంది. |
చిట్కా: మీరు op-ampని ఉపయోగించే ముందు డేటాషీట్లో ఈ విలువలను ఎల్లప్పుడూ తనిఖీ చేయండి. సరైన ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ను ఎంచుకోవడం వలన మీ సర్క్యూట్ ఉత్తమంగా పనిచేయడానికి సహాయపడుతుంది.
ఇన్వర్టింగ్ vs నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్ పోలిక
ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్
నువ్వు ఎప్పుడు ఇన్వర్టింగ్ మరియు నాన్-ఇన్వర్టింగ్లను పోల్చండి op-amps, అవి భిన్నంగా కనెక్ట్ అవ్వడాన్ని మీరు చూస్తారు. ఇన్వర్టింగ్ op-amp కోసం, సిగ్నల్ నెగటివ్ ఇన్పుట్కు వెళుతుంది. పాజిటివ్ ఇన్పుట్ సాధారణంగా గ్రౌండ్కు కనెక్ట్ అవుతుంది. ఇన్పుట్తో పోలిస్తే అవుట్పుట్ ఫ్లిప్ చేయబడి వస్తుంది. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp కోసం, సిగ్నల్ పాజిటివ్ ఇన్పుట్కు వెళుతుంది. నెగటివ్ ఇన్పుట్ ఫీడ్బ్యాక్ నెట్వర్క్ లేదా వోల్టేజ్ డివైడర్కు కనెక్ట్ అవుతుంది. అవుట్పుట్ ఇన్పుట్తో సరిపోలుతుంది మరియు ఫ్లిప్ అవ్వదు.
మీరు సిగ్నల్ను రివర్స్ చేయాలనుకున్నప్పుడు ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-యాంప్ను ఉపయోగిస్తారు. అవుట్పుట్ ఇన్పుట్ దశ మాదిరిగానే ఉండాలని మీరు కోరుకున్నప్పుడు మీరు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-యాంప్ను ఉపయోగిస్తారు. ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ ఎలా కనెక్ట్ అవుతాయో తనిఖీ చేయడం ఈ రెండు రకాలను పోల్చడంలో మొదటి దశ.
దశ మరియు లాభం
అవుట్పుట్ యొక్క దశ చాలా ముఖ్యమైనది. ఇన్వర్టింగ్ op-ampలో, అవుట్పుట్ ఇన్పుట్తో 180 డిగ్రీల ఫేజ్ వెలుపల ఉంటుంది. ఇన్పుట్ పైకి వెళితే, అవుట్పుట్ తగ్గుతుంది. ఇన్వర్టింగ్ కాని op-ampలో, అవుట్పుట్ ఇన్పుట్తో ఫేజ్లోనే ఉంటుంది. ఇన్పుట్ పైకి వెళితే, అవుట్పుట్ కూడా పైకి వెళతాడు.
ప్రతి రకానికి గెయిన్ ఫార్ములాలను మీరు తెలుసుకోవాలి. ఆప్-ఆంప్ మీ సిగ్నల్ను ఎంత పెద్దదిగా చేస్తుందో గెయిన్ మీకు తెలియజేస్తుంది. రెండింటికీ గెయిన్ ఫార్ములాలను చూపించే పట్టిక ఇక్కడ ఉంది:
ఆకృతీకరణ | లాభ సూత్రం |
|---|---|
ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ | లాభం = -R2/R1 |
నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ | లాభం = 1 + (R2/R1) |
ఇన్వర్టింగ్ op-amp ప్రతికూల లాభం ఇస్తుంది. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp ఎల్లప్పుడూ కనీసం ఒకటి ఉండే సానుకూల లాభం ఇస్తుంది. రెండూ అధిక లాభం ఇవ్వగలవు, కానీ రెసిస్టర్ సెటప్ ఫలితాన్ని మారుస్తుంది.
ఇంపెడెన్స్ మరియు CMRR
ఇంపెడెన్స్ మరొక ముఖ్యమైన తేడా. ఇన్వర్టింగ్ op-amp లో, ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ ఇన్పుట్ వద్ద ఉన్న రెసిస్టర్ నుండి వస్తుంది. ఈ విలువ సాధారణంగా చాలా ఎక్కువగా ఉండదు. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp లో, ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది దాదాపు అనంతం ఎందుకంటే ఇది op-amp పైనే ఆధారపడి ఉంటుంది. అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ మంచిది ఎందుకంటే ఇది సిగ్నల్ మూలాన్ని లోడ్ చేయదు.
CMRR అంటే కామన్-మోడ్ రిజెక్షన్ రేషియో. రెండు ఇన్పుట్లలో ఒకేలా ఉండే సిగ్నల్లను op-amp ఎంత బాగా విస్మరిస్తుందో ఇది చూపిస్తుంది. రెండు రకాలు అధిక CMRR కలిగి ఉండవచ్చు, కానీ నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp తరచుగా నిజమైన సర్క్యూట్లలో మెరుగ్గా పనిచేస్తుంది. ఇది మీకు క్లీనర్ సిగ్నల్లను పొందడానికి సహాయపడుతుంది, ప్రత్యేకించి మీకు అధిక లాభం అవసరమైనప్పుడు.
శబ్దం మరియు వోల్టేజ్ అనుచరుడు
శబ్దం సిగ్నల్లను గజిబిజిగా చేస్తుంది. ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ ఎక్కువ శబ్దాన్ని తీసుకుంటాయి. ఇన్పుట్ కరెంట్ రెసిస్టర్ల ద్వారా వెళ్లి అదనపు శబ్దాన్ని జోడిస్తుంది కాబట్టి ఇది జరుగుతుంది. ఇన్వర్టింగ్ కాని ఆప్-ఆంప్స్ సాధారణంగా తక్కువ శబ్దాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఫీడ్బ్యాక్ సెటప్ శబ్దాన్ని తక్కువగా ఉంచడానికి సహాయపడుతుంది, ముఖ్యంగా తక్కువ లాభంతో.
శబ్దం పనితీరును పోల్చే పట్టిక ఇక్కడ ఉంది:
ఆకృతీకరణ | నాయిస్ పనితీరు |
|---|---|
నాన్-ఇన్వర్టింగ్ | అభిప్రాయం కారణంగా సాధారణంగా తక్కువ శబ్దం ఉంటుంది. |
విలోమం | ఇన్పుట్ కరెంట్ నుండి రెసిస్టర్ల ద్వారా ఎక్కువ శబ్దాన్ని గ్రహిస్తుంది. |
నాయిస్ గెయిన్ | నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్లు ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ల కంటే తక్కువ క్లోజ్డ్-లూప్ లాభాల వద్ద తక్కువ శబ్ద లాభాలను కలిగి ఉంటాయి. |
నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-యాంప్ వోల్టేజ్ ఫాలోవర్గా పని చేయగలదు. దీని అర్థం అవుట్పుట్ ఇన్పుట్ను ఖచ్చితంగా కాపీ చేస్తుంది. సిగ్నల్ నాణ్యతను కోల్పోకుండా సర్క్యూట్లోని వివిధ భాగాలను కనెక్ట్ చేయడానికి మీరు వోల్టేజ్ ఫాలోవర్ను ఉపయోగిస్తారు. వోల్టేజ్ ఫాలోవర్ చేసే కొన్ని పనులు ఇక్కడ ఉన్నాయి:
సర్క్యూట్ యొక్క భాగాలను వేరుగా ఉంచుతుంది.
సిగ్నల్ నాణ్యతను నిర్వహిస్తుంది మరియు అవరోధాన్ని సరిపోల్చుతుంది.
వోల్టేజ్ లాభం 1, కాబట్టి అవుట్పుట్ ఇన్పుట్తో సరిపోలుతుంది.
సర్క్యూట్ దశల మధ్య సిగ్నల్ నాణ్యతను రక్షిస్తుంది.
అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ అంటే అది తక్కువ కరెంట్ను తీసుకుంటుంది.
తక్కువ అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్ అది ఇతర సర్క్యూట్ దశలను బాగా నడపడానికి అనుమతిస్తుంది.
ఇన్వర్టింగ్ op-amp వోల్టేజ్ ఫాలోవర్ కాకూడదు. ఇన్వర్టింగ్ కాని op-amp మాత్రమే ఈ పనిని చేయగలదు.
అనువర్తనాల అవలోకనం
మీరు అనేక ప్రాజెక్టులలో రెండు రకాలను ఉపయోగిస్తారు. ఇన్వర్టింగ్ op-amp సిగ్నల్లను కలపడానికి లేదా యాక్టివ్ ఫిల్టర్లను తయారు చేయడానికి బాగా పనిచేస్తుంది. ఇన్వర్టింగ్ కాని op-amp అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ లేదా సిగ్నల్ను బఫరింగ్ చేయడానికి మంచిది. ఇక్కడ చూపించే పట్టిక ఉంది ప్రతి రకానికి సాధారణ ఉపయోగాలు:
అప్లికేషన్ రకం | వివరణ |
|---|---|
ఆడియో యాంప్లిఫైయర్లు | పరికరాల్లో మెరుగైన ధ్వని కోసం ఆడియో సిగ్నల్లను బిగ్గరగా చేస్తుంది. |
సమ్మింగ్ యాంప్లిఫైయర్లు | అనేక ఇన్పుట్ సిగ్నల్లను ఒక అవుట్పుట్గా మిళితం చేస్తుంది. |
సక్రియ ఫిల్టర్లు | సంకేతాలలో కొన్ని పౌనఃపున్యాలను ఫిల్టర్ చేస్తుంది. |
ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫయర్లు | పరికరాలలో సంకేతాలను కొలవడానికి అధిక ఖచ్చితత్వం మరియు స్థిరత్వాన్ని ఇస్తుంది. |
ఎలక్ట్రానిక్స్లో ప్రతిచోటా మీరు ఈ op-amp రకాలను చూస్తారు. మీ సర్క్యూట్కు ఏమి అవసరమో దాని ఆధారంగా మీరు సరైనదాన్ని ఎంచుకుంటారు. మీరు అధిక లాభం కోరుకుంటే, మీరు ఏ రకాన్ని అయినా ఉపయోగించవచ్చు, కానీ మీరు దశ, ఇంపెడెన్స్ మరియు నాయిస్ను తనిఖీ చేయాలి. ఇన్వర్టింగ్ op-amp మిక్సింగ్ మరియు ఫిల్టరింగ్ కోసం చాలా బాగుంది. బఫరింగ్ మరియు అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ కోసం నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp ఉత్తమం.
త్వరిత సూచన పట్టిక
ఇన్వర్టింగ్ మరియు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amps పోల్చడానికి ఇక్కడ ఒక సారాంశ పట్టిక ఉంది:
ఫీచర్ | ఆప్-ఆంప్ను విలోమం చేస్తోంది | నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్ |
|---|---|---|
ఇన్పుట్ కనెక్షన్ | ప్రతికూల ఇన్పుట్ | సానుకూల ఇన్పుట్ |
అవుట్పుట్ దశ | 180° దశ వెలుపల (విలోమ) | దశలో (విలోమం కానిది) |
లాభ సూత్రం | లాభం = -R2/R1 | లాభం = 1 + (R2/R1) |
ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ | ఇన్పుట్ రెసిస్టర్ ద్వారా సెట్ చేయబడింది | చాలా ఎక్కువ (దాదాపు అనంతం) |
సిఎంఆర్ఆర్ | అధిక | చాలా సందర్భాలలో ఎక్కువగా ఉంటుంది |
నాయిస్ | శబ్దం వచ్చే అవకాశం ఎక్కువ | తక్కువ శబ్దం |
వోల్టేజ్ ఫాలోవర్ | సాధ్యం కాదు | సాధ్యమైన |
అప్లికేషన్స్ | మిక్సింగ్, ఫిల్టరింగ్, సమ్మింగ్ | బఫరింగ్, అధిక ఇన్పుట్ Z, ఆడియో |
ఇన్వర్టింగ్ మరియు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ మధ్య ప్రధాన తేడాలు ఇప్పుడు మీకు తెలుసు. మీకు అధిక లాభం, తక్కువ శబ్దం లేదా ప్రత్యేక ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ ఫీచర్లు అవసరమా, మీ ప్రాజెక్ట్కు సరైనదాన్ని ఎంచుకోవడానికి ఇది మీకు సహాయపడుతుంది.
ఆప్-ఆంప్ ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్
అది ఎలా పని చేస్తుంది
మీరు మీ సిగ్నల్ను తిప్పాలనుకున్నప్పుడు మీరు ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ను ఉపయోగిస్తారు. ఇన్పుట్ సిగ్నల్ ఒక రెసిస్టర్ ద్వారా నెగటివ్ ఇన్పుట్కు వెళుతుంది. పాజిటివ్ ఇన్పుట్ గ్రౌండ్కు కనెక్ట్ అవుతుంది. ఫీడ్బ్యాక్ రెసిస్టర్ అవుట్పుట్ను నెగటివ్ ఇన్పుట్కు లింక్ చేస్తుంది. ఈ సర్క్యూట్లో సిగ్నల్ ఎలా కదులుతుందో ఇక్కడ ఉంది:
ఇన్పుట్ సిగ్నల్ రెసిస్టర్ని ఉపయోగించి ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్కు వెళుతుంది.
ఫీడ్బ్యాక్ రెసిస్టర్ అవుట్పుట్ను ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్కు కలుపుతుంది. ఇది నెగటివ్ ఫీడ్బ్యాక్ లూప్ను చేస్తుంది.
ఇన్వర్టింగ్ టెర్మినల్ వద్ద కరెంట్ ఓం నియమాన్ని అనుసరిస్తుంది.
వర్చువల్ షార్ట్ కారణంగా ఈ కరెంట్ ఫీడ్బ్యాక్ రెసిస్టర్ ద్వారా కూడా కదులుతుంది.
అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ ఈ సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తుంది: Vout = -Vin × (Rf / Rin). ఇది లాభం మరియు దశ ఫ్లిప్ను చూపుతుంది.
సాంకేతిక అంశాలు
ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ల గురించి కొన్ని ముఖ్యమైన విషయాలు ఉన్నాయి:
లాభం -Rf/Rin సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. రెసిస్టర్ విలువలను ఎంచుకోవడం ద్వారా సిగ్నల్ ఎంత పెరుగుతుందో మీరు సెట్ చేయవచ్చు.
ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్ సర్క్యూట్ పనిచేసే విధానాన్ని మారుస్తాయి.
శబ్దం మీ సిగ్నల్ను తక్కువ స్పష్టంగా చేస్తుంది.
ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ ప్రతికూల అభిప్రాయాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ఇది అవుట్పుట్ను స్థిరంగా మరియు తిప్పి ఉంచుతుంది.
op-amp బ్యాండ్విడ్త్ చాలా తక్కువగా ఉంటే, సర్క్యూట్ అస్థిరంగా మారవచ్చు. మీరు దీనిని ఫ్రీక్వెన్సీ పరిహారంతో పరిష్కరించవచ్చు.
ప్రోస్ అండ్ కాన్స్
ఇన్వర్టింగ్ ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రయోజనాలు | ఇన్వర్టింగ్ ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రతికూలతలు |
|---|---|
నాన్-ఇన్వర్టింగ్ కంటే ఎక్కువ స్థిరంగా ఉంటుంది | నాన్-ఇన్వర్టింగ్ కంటే ఎక్కువ శబ్దాన్ని గ్రహిస్తుంది |
రెసిస్టర్లను ఎంచుకోవడం ద్వారా అధిక లాభం సాధ్యమవుతుంది | మరింత క్లిష్టమైన డిజైన్ అవసరం |
డిజైన్ను సులభతరం చేస్తూ, వర్చువల్ గ్రౌండ్గా పనిచేస్తుంది | ఇన్పుట్ ఆఫ్సెట్ వోల్టేజ్కు సున్నితంగా ఉంటుంది |
అవుట్పుట్ దశను తిప్పవచ్చు | సాధారణ మోడ్ ఇన్పుట్ పరిధిని పరిమితం చేస్తుంది |
అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ మరియు తక్కువ అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్ | కొన్ని సర్క్యూట్లలో ఫేజ్ ఫ్లిప్ సమస్య కావచ్చు. |
అప్లికేషన్స్
నువ్వు చూడు చాలా చోట్ల యాంప్లిఫైయర్లను విలోమం చేయడం. వీటిని ఆడియో గేర్, నియంత్రణ వ్యవస్థలు మరియు వైద్య సాధనాలలో ఉపయోగిస్తారు. ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ సిగ్నల్లను కలపడానికి, ఫిల్టర్లను తయారు చేయడానికి మరియు సిగ్నల్లను కలిపి జోడించడానికి మంచిది. మీరు దశను నియంత్రించాల్సిన లేదా సిగ్నల్లను కలపాల్సిన అవసరం వచ్చినప్పుడు మీరు ఈ సర్క్యూట్ను ఉపయోగిస్తారు.
PCB డిజైన్ చిట్కాలు
మీరు ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ కోసం PCB తయారు చేసినప్పుడు, ట్రేస్లను చిన్నగా ఉంచండి. ఇది శబ్దాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. op-amp పిన్లకు దగ్గరగా రెసిస్టర్లను ఉంచండి. మెరుగైన స్థిరత్వం కోసం దృఢమైన గ్రౌండ్ ప్లేన్ను ఉపయోగించండి. అవాంఛిత అభిప్రాయాన్ని ఆపడానికి ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ మార్గాలను వేరుగా ఉంచండి. జాగ్రత్తగా లేఅవుట్ మీ ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ నుండి ఉత్తమ ఫలితాలను ఇస్తుంది.
ఆప్-ఆంప్ నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్
అది ఎలా పని చేస్తుంది
మీరు ఒక ఉపయోగించండి నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ మీరు అవుట్పుట్ ఇన్పుట్ దశకు సరిపోలాలని కోరుకున్నప్పుడు. ఇన్పుట్ సిగ్నల్ పాజిటివ్ టెర్మినల్కు కనెక్ట్ అవుతుంది. నెగటివ్ టెర్మినల్ రెండు రెసిస్టర్లతో తయారు చేయబడిన వోల్టేజ్ డివైడర్కు కనెక్ట్ అవుతుంది. ఈ ఫీడ్బ్యాక్ మార్గం గెయిన్ను సెట్ చేస్తుంది. అవుట్పుట్ ఇన్పుట్ను కాపీ చేస్తుంది, కాబట్టి ఫేజ్ ఫ్లిప్ ఉండదు. సిగ్నల్ దిశ అలాగే ఉండటానికి మీకు అవసరమైనప్పుడు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్లు ఉపయోగించబడతాయి.
సాంకేతిక అంశాలు
ఈ పట్టికలో ఇన్వర్టింగ్ మరియు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్లు ఎలా భిన్నంగా ఉన్నాయో మీరు చూడవచ్చు:
బేసిస్ ఆఫ్ డిఫరెన్స్ | ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ | నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ |
|---|---|---|
ఇన్పుట్ & అవుట్పుట్ సిగ్నల్ల మధ్య దశ వ్యత్యాసం | 180° దశ దాటింది | దశలో (0°) |
ఇన్పుట్ టెర్మినల్ కాన్ఫిగరేషన్ | నెగటివ్ టెర్మినల్ వద్ద ఇన్పుట్ | పాజిటివ్ టెర్మినల్ వద్ద ఇన్పుట్ |
అభిప్రాయ కాన్ఫిగరేషన్ | ఇన్పుట్ ఉన్న టెర్మినల్లోనే అభిప్రాయం | వివిధ టెర్మినల్ వద్ద అభిప్రాయం |
వ్యక్తీకరణను పొందండి | $$A_v = -ఫ్రాక్{R_2}{R_1}$$ | $$A_v = 1 + ఫ్రాక్చర్{R_2}{R_1}$$ |
ధ్రువణతను పొందండి | ప్రతికూల | అనుకూల |
ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ | R1 కి సమానం | చాలా ఎక్కువ |
అప్లికేషన్స్ | ట్రాన్స్-రెసిస్టెన్స్ యాంప్లిఫైయర్లు, ఇంటిగ్రేటర్ సర్క్యూట్లు | అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ సర్క్యూట్లు, వోల్టేజ్ అనుచరులు |
ప్రోస్ అండ్ కాన్స్
నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్లకు కొన్ని మంచి పాయింట్లు ఉన్నాయి. వాటికి కొన్ని లోపాలు కూడా ఉన్నాయి. వీటిని చూపించే పట్టిక ఇక్కడ ఉంది:
ప్రోస్ | కాన్స్ |
|---|---|
అధిక ఇన్పుట్ నిరోధకత | ఫీడ్బ్యాక్ సెటప్ కారణంగా డిజైన్ చేయడం కొంచెం కష్టం. |
అసలు సిగ్నల్ దశను నిర్వహిస్తుంది | |
సున్నితమైన సిగ్నల్స్ మరియు బఫర్లకు అనువైనది |
అప్లికేషన్స్
నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ ఉపయోగించబడతాయి సెన్సార్ సర్క్యూట్లు మరియు ఆడియో బఫర్లు. వీటిని వోల్టేజ్ ఫాలోవర్లుగా కూడా ఉపయోగిస్తారు. ఈ సర్క్యూట్లకు అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ అవసరం మరియు దశ మార్పు ఉండదు. కొలత సాధనాలు మరియు సిగ్నల్ కండిషనింగ్ సిస్టమ్లలో మీరు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్లను కనుగొంటారు. అవి బలహీనమైన సిగ్నల్లను రక్షించడంలో మరియు వివిధ సర్క్యూట్ దశలను అనుసంధానించడంలో సహాయపడతాయి.
PCB డిజైన్ చిట్కాలు
చిట్కా: మంచి PCB డిజైన్ మీ నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ బాగా పనిచేయడానికి మరియు స్థిరంగా ఉండటానికి సహాయపడుతుంది.
శబ్దాన్ని తగ్గించడానికి ఆప్-యాంప్ సరఫరా పిన్కు దగ్గరగా బైపాస్ కెపాసిటర్ను ఉంచండి.
అవుట్పుట్ మరియు ఇన్పుట్ పిన్ల మధ్య ఓపెన్ లూప్ గెయిన్ను తనిఖీ చేయండి, ఎందుకంటే ఇది మీ గెయిన్ను పరిమితం చేస్తుంది.
అధిక శక్తి యాంప్లిఫైయర్ డిజైన్లలో వేడిని వదిలించుకోవడానికి మార్గాలను ఉపయోగించండి.
డిజిటల్ సర్క్యూట్ల నుండి వచ్చే శబ్దాన్ని ఆపడానికి అనలాగ్ మరియు డిజిటల్ భాగాలను వేరుగా ఉంచండి.
సరైన Op-Amp కాన్ఫిగరేషన్ను ఎంచుకోవడం
డిజైన్ కారకాలు
op-amp సెటప్ను ఎంచుకునే ముందు మీరు కొన్ని విషయాల గురించి ఆలోచించాలి. ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ మరియు గెయిన్ చాలా ముఖ్యమైనవి. ఇన్వర్టింగ్ సెటప్ ఫీడ్బ్యాక్ మరియు ఇన్పుట్ రెసిస్టర్లను ఉపయోగించి గెయిన్ను ఇస్తుంది. ఫార్ములా ఒకటి జోడిస్తుంది కాబట్టి నాన్-ఇన్వర్టింగ్ సెటప్ కొంచెం ఎక్కువ గెయిన్ను ఇస్తుంది. మీరు మీ రెసిస్టర్ విలువలను తనిఖీ చేయకపోతే ఇది సమస్యలను కలిగిస్తుంది. గెయిన్ మీకు కావలసిన దానికి సరిపోతుందని మీరు నిర్ధారించుకోవాలి. నాయిస్ మరియు ఫేజ్ కూడా ముఖ్యమైనవి. ఇన్వర్టింగ్ op-amp సిగ్నల్ ఫేజ్ను తిప్పికొడుతుంది. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp ఫేజ్ను అలాగే ఉంచుతుంది. ప్రతి సెటప్ మీ సిగ్నల్ మరియు స్థిరత్వాన్ని ఎలా మారుస్తుందో ఆలోచించండి. మంచి ఎంపికలు మీ op-amp బాగా పనిచేయడానికి సహాయపడతాయి.
చిట్కా: ఎల్లప్పుడూ ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ను చూడండి. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ op-amp చాలా ఎక్కువ ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ను కలిగి ఉంటుంది. ఇది బలహీనమైన సిగ్నల్లను సురక్షితంగా ఉంచడంలో సహాయపడుతుంది.
దరఖాస్తు నిర్ణయాలు
వేర్వేరు ఉద్యోగాలకు వేర్వేరు op-amp సెటప్లు ఉత్తమంగా పనిచేస్తాయి. ప్రతి ఉపయోగానికి ఏ సెటప్ మంచిదో క్రింద ఉన్న పట్టిక చూపిస్తుంది:
Op-Amp కాన్ఫిగరేషన్ | కీ ఫీచర్లు | అప్లికేషన్స్ |
|---|---|---|
డిఫరెన్షియల్ యాంప్లిఫైయర్ | వోల్టేజ్ వ్యత్యాసాన్ని పెద్దదిగా చేస్తుంది, శబ్దాన్ని అడ్డుకుంటుంది | సెన్సార్ కొలతలు, ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్, అధిక-ఖచ్చితత్వ అనలాగ్ సర్క్యూట్లు |
వోల్టేజ్ ఫాలోవర్ | అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్, తక్కువ అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్ | సెన్సార్ ఇంటర్ఫేసింగ్, డేటా అక్విజిషన్ సిస్టమ్లు, స్టేజ్ ఐసోలేషన్ |
సిగ్నల్స్ కలపాల్సి వచ్చినప్పుడు లేదా ఫిల్టర్లు తయారు చేయాల్సి వచ్చినప్పుడు ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-యాంప్ను ఎంచుకోండి. బఫరింగ్ కోసం మరియు సిగ్నల్లను సురక్షితంగా ఉంచడానికి నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-యాంప్ను ఉపయోగించండి. ఉత్తమ ఫలితాల కోసం సెటప్ను మీ ప్రాజెక్ట్కు సరిపోల్చండి.
PCB ప్రభావం
మీ op-amp ఎంపిక మీరు ఎలా మీ PCB ని డిజైన్ చేయండి. శబ్దం తక్కువగా ఉండటానికి ఇన్వర్టింగ్ సెటప్కు జాగ్రత్తగా లేఅవుట్ అవసరం. op-amp పిన్లకు దగ్గరగా రెసిస్టర్లను ఉంచండి. ట్రేస్లను చిన్నగా ఉంచండి. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ సెటప్ అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ను కలిగి ఉన్నందున మీరు పొడవైన ట్రేస్లను ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తుంది. జోక్యాన్ని ఆపడానికి అనలాగ్ మరియు డిజిటల్ భాగాలను వేరుగా ఉంచండి. మంచి PCB డిజైన్ మీ op-amp బాగా పనిచేయడానికి సహాయపడుతుంది మరియు భవనాన్ని సులభతరం చేస్తుంది. మీరు ఎంచుకునే op-amp సెటప్ ఆధారంగా ఎల్లప్పుడూ మీ లేఅవుట్ను ప్లాన్ చేయండి.
డిజైన్ సాధనాలు మరియు ఉత్తమ పద్ధతులు
PCB డిజైన్ సాధనాలు
నీకు అవసరం నిర్మించడానికి మంచి సాధనాలు బలమైన op-amp సర్క్యూట్. Altium డిజైనర్ అనేక ఉపయోగకరమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది. ఇది పెద్ద, బహుళ-పొర PCB ప్రాజెక్టులకు బాగా పనిచేస్తుంది. Cadence Allegro వేగవంతమైన మరియు RF డిజైన్లకు సహాయపడుతుంది. ఇది మీ సిగ్నల్స్ బాగున్నాయో లేదో తనిఖీ చేస్తుంది. LTspice మీరు మీ op-amp సర్క్యూట్ను నిర్మించే ముందు పరీక్షించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. ఈ సాధనాలు మీకు సమస్యలను ముందుగానే కనుగొని మీ డిజైన్ను పరిష్కరించడంలో సహాయపడతాయి. ప్రో PCB సాఫ్ట్వేర్ను ఉపయోగించడం వల్ల సమయం ఆదా అవుతుంది మరియు తప్పులను నివారించడంలో మీకు సహాయపడుతుంది.
సర్క్యూట్ ఆప్టిమైజేషన్
మీరు ఈ క్రింది సులభమైన దశలను అనుసరించడం ద్వారా మీ op-amp సర్క్యూట్ను మెరుగుపరచవచ్చు:
అనలాగ్ సిగ్నల్స్ కాకుండా ఇతర లేయర్లపై క్లాక్ సిగ్నల్లను ఉంచండి. ఇది మీ ఆప్-యాంప్ నుండి శబ్దాన్ని దూరంగా ఉంచుతుంది.
డిజిటల్ శబ్దం అనలాగ్ భాగాలకు రాకుండా ఆపడానికి స్టార్ గ్రౌండింగ్ ఉపయోగించండి.
శబ్దాన్ని నిరోధించడానికి అనలాగ్ ఇన్పుట్ల కోసం అవకలన సిగ్నలింగ్ను ప్రయత్నించండి.
సరైన భాగాలను ఎంచుకోండి. SMDలు అదనపు ఇండక్టెన్స్ మరియు కెపాసిటెన్స్ను తగ్గించడంలో సహాయపడతాయి.
సిగ్నల్స్ శుభ్రంగా ఉంచడానికి మైక్రోస్ట్రిప్ లేదా స్ట్రిప్లైన్ లేఅవుట్లను ఉపయోగించండి.
మీ డిజైన్ వేడెక్కితే హీట్ సింక్లు లేదా థర్మల్ పాత్లు జోడించండి.
మీ డిజైన్ స్థిరంగా ఉందని నిర్ధారించుకోండి. డోలనాల కోసం ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ మార్గాలను తనిఖీ చేయండి.
మీ ఆప్-ఆంప్ క్లీన్ వోల్టేజ్ పొందేలా పవర్ ట్రేస్లను బాగా రూట్ చేయండి.
అంతరాయాన్ని తగ్గించడానికి అనలాగ్ మరియు డిజిటల్ భాగాలను వేరుగా ఉంచండి.
రిటర్న్ కరెంట్లకు సురక్షితమైన మార్గం కోసం దృఢమైన గ్రౌండ్ ప్లేన్ను ఉపయోగించండి.
చిట్కా: జాగ్రత్తగా డిజైన్ ఎంపికలు మీ op-amp సర్క్యూట్ నిశ్శబ్దంగా ఉండటానికి మరియు బాగా పనిచేయడానికి సహాయపడతాయి.
అసెంబ్లీ సహకారం
మీరు మీ PCB అసెంబ్లీ బృందంతో కలిసి పనిచేసినప్పుడు ఉత్తమ ఫలితాలను పొందుతారు. డిజైన్ మరియు అసెంబ్లీ సమయంలో మంచిగా మాట్లాడటం వలన తప్పులు నివారించవచ్చు. మీరు మీ డిజైన్ ఫైళ్లను ముందుగానే పంచుకుంటే, అసెంబ్లీ బృందం ఫుట్ప్రింట్ అసమతుల్యత వంటి సమస్యలను తనిఖీ చేయవచ్చు. ఈ జట్టుకృషి సోల్డరింగ్ సమస్యలు మరియు జాప్యాలు జరగడానికి ముందే ఆపగలదు. మీరు ఫ్యాబ్రికేటర్లు మరియు అసెంబ్లర్లతో మాట్లాడినప్పుడు, మీ డిజైన్ భద్రత మరియు నాణ్యత అవసరాలను తీరుస్తుందని మీరు నిర్ధారించుకుంటారు. కలిసి పనిచేయడం వల్ల మీ లక్ష్యాలకు సరిపోయే నమ్మకమైన op-amp సర్క్యూట్ను నిర్మించడంలో మీకు సహాయపడుతుంది.
ఇన్వర్టింగ్ మరియు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ మధ్య ప్రధాన తేడాలను మీరు నేర్చుకున్నారు. క్రింద ఉన్న పట్టిక ప్రతి రకం దశ, ఇన్పుట్ మరియు అవి దేనికి ఉపయోగించబడుతున్నాయో చూపిస్తుంది:
ఫీచర్ | ఆప్-ఆంప్ను విలోమం చేస్తోంది | నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్ |
|---|---|---|
దశ మార్పు | 180-డిగ్రీ దశ మార్పు | 0-డిగ్రీ దశ మార్పు |
ఇన్పుట్ కాన్ఫిగరేషన్ | ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్కు సిగ్నల్ | నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్కు సిగ్నల్ |
ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ | తక్కువ ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ | అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ |
అప్లికేషన్స్ | ఇన్వర్టింగ్, సమ్మింగ్ యాంప్లిఫైయర్లు | వోల్టేజ్ అనుచరులు, బఫర్లు |
మీ సర్క్యూట్ ఏమి చేయాలని మీరు కోరుకుంటున్నారో ఆలోచించండి. మీరు సిగ్నల్లను పెద్దదిగా చేయాలా, వాటిని మార్చాలా లేదా వాటిని అలాగే ఉంచాలా? మీకు ఎంత లాభం అవసరమో గుర్తించండి. మీరు సెటప్ను ఎంచుకునే ముందు మీ సర్క్యూట్కు ఏమి అవసరమో తనిఖీ చేయండి. మంచి PCB డిజైన్ సాధనాలను ఉపయోగించండి. అనుసరించండి పొందడానికి తెలివైన దశలు ఉత్తమ ఫలితాలు.
తరచూ అడిగే ప్రశ్నలు (FAQ)
ఇన్వర్టింగ్ మరియు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ మధ్య ప్రధాన తేడా ఏమిటి?
ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ కోసం, మీరు ఇన్పుట్ సిగ్నల్ను నెగటివ్ టెర్మినల్పై ఉంచాలి. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ కోసం, మీరు ఇన్పుట్ సిగ్నల్ కోసం పాజిటివ్ టెర్మినల్ను ఉపయోగిస్తారు. ఇన్వర్టింగ్ రకం అవుట్పుట్ దశను తిప్పేలా చేస్తుంది. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ రకం అవుట్పుట్ దశను ఇన్పుట్ మాదిరిగానే ఉంచుతుంది.
మీరు వోల్టేజ్ ఫాలోవర్ను ఎప్పుడు ఉపయోగించాలి?
మీరు సిగ్నల్ను బఫర్ చేయాలనుకున్నప్పుడు వోల్టేజ్ ఫాలోవర్ను ఉపయోగించండి. ఈ సెటప్ అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ మరియు తక్కువ అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్ను ఇస్తుంది. ఇది బలహీనమైన సిగ్నల్లను రక్షించడంలో సహాయపడుతుంది. ఇది సిగ్నల్ బలాన్ని కోల్పోకుండా వివిధ సర్క్యూట్ దశలను కూడా కలుపుతుంది.
తక్కువ శబ్దం ఉన్న అప్లికేషన్లకు ఏ కాన్ఫిగరేషన్ మంచిది?
నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్స్ మీకు తక్కువ శబ్దాన్ని ఇస్తాయి. ఈ సెటప్లోని ఫీడ్బ్యాక్ నెట్వర్క్ శబ్దాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. సున్నితమైన సిగ్నల్ల కోసం, నాన్-ఇన్వర్టింగ్ కాన్ఫిగరేషన్ను ఎంచుకోండి.
చిట్కా: మీ PCB ట్రేస్లను చిన్నగా చేయండి. ఇది శబ్దాన్ని మరింత తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది.
ప్రతి కాన్ఫిగరేషన్కు మీరు లాభాన్ని ఎలా లెక్కిస్తారు?
ఇక్కడ ఒక శీఘ్ర సూచన పట్టిక ఉంది:
ఆకృతీకరణ | లాభ సూత్రం |
|---|---|
ఆప్-ఆంప్ను విలోమం చేస్తోంది | లాభం = -R2 / R1 |
నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్ | లాభం = 1 + (R2 / R1) |
లాభం సెట్ చేయడానికి మీరు రెసిస్టర్ విలువలను ఎంచుకుంటారు.
