इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर: सर्किट, कार्य, व्युत्पत्ति, स्थानांतरण फ़ंक्शन और इसके अनुप्रयोग

op-amp के मुख्य अनुप्रयोगों में से एक है योग प्रवर्धक या योजक. जब ऑप-एम्प का इनपुट प्रतिबाधा बहुत बड़ा होता है, तो आउटपुट पर दिए गए सिग्नल को जोड़ने के लिए इनवर्टिंग एम्पलीफायर को एक इनपुट सिग्नल प्रदान किया जाता है, जिसे योग एम्पलीफायर के रूप में जाना जाता है। यह एक ऑप-एम्प सर्किट है जहां विभिन्न वोल्टेज इनपुट सिग्नल जोड़े जाते हैं उलटा प्रवर्धक एकल आउटपुट वोल्टेज में। तो, इस सर्किट को आउटपुट के संकेत के आधार पर दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है; इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर और नॉन-इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर। यह आलेख एक पर संक्षिप्त जानकारी प्रदान करता है उलटा योग प्रवर्धक , इसकी कार्यप्रणाली और इसके अनुप्रयोग।

इनवर्टिंग समिंग एम्प्लीफायर क्या है?

इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर मुख्य ऑप-एम्प कॉन्फ़िगरेशन में से एक है जहां इनपुट सिग्नल को आउटपुट पर सारांशित और उलटा किया जाता है। यह एम्पलीफायर इनपुट सिग्नल की तुलना में आउटपुट सिग्नल के चरण या ध्रुवीयता को उलट देता है। इस एम्पलीफायर कॉन्फ़िगरेशन में, ऑप-एम्प के इनवर्टिंग इनपुट को इनपुट वोल्टेज मिलता है और नॉन-इनवर्टिंग इनपुट GND से जुड़ा होता है। इस प्रकार, इस एम्पलीफायर के लाभ को फीडबैक रेसिस्टर और इनपुट रेसिस्टर मानों की पसंद के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है।

समिंग एम्प्लीफायर में ऑप-एम्प की भूमिका:

संक्षेप में एम्पलीफायर सर्किट में, ऑप-एम्प या ऑपरेशनल एंप्लीफायर एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ऑप-एम्प को समझने से सारांश एम्पलीफायर व्यवहार निर्धारित होगा। एक ऑप-एम्प एक उच्च-लाभ वोल्टेज एम्पलीफायर है जिसमें एक अंतर इनपुट और सिंगल-एंडेड आउटपुट शामिल है। ऑप-एम्प में आउटपुट वोल्टेज दो इनपुट वोल्टेज के भीतर भिन्नता के समानुपाती होता है।

संक्षेप एम्पलीफायर में परिचालन एम्पलीफायर का उपयोग दो अलग-अलग मोड में किया जाता है; वोल्टेज अनुयायी और इन्वर्टर मोड।

• वोल्टेज फॉलोअर मोड में, ऑप-एम्प आउटपुट वोल्टेज ऑपरेशनल एम्पलीफायर को मुख्य रूप से सिग्नल बफरिंग के लिए आदर्श बनाने के लिए इनपुट वोल्टेज को पुन: उत्पन्न करता है।
• इन्वर्टर मोड में, ऑप-एम्प आउटपुट वोल्टेज को बढ़ाया जा सकता है और इनपुट वोल्टेज में उलटा किया जा सकता है।

सारांश एम्पलीफायर की कार्यप्रणाली Op Amp कॉन्फ़िगरेशन पर अत्यधिक निर्भर है। तो सम एम्प्लीफायर में परिचालन एम्प्लीफायर का संचालन सम एम्प्लीफायर को प्रदान किए गए इनपुट वोल्टेज की सटीक, प्रवर्धित और संभावित रूप से उलटी गणना प्रदान करता है।

इन्वर्टिंग समिंग एम्प्लीफायर कार्य कर रहा है

यह इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर, आई/पी सिग्नल के लिए एम्पलीफायर के ओ/पी सिग्नल की ध्रुवीयता (या) चरण को इनवर्ट करके काम करता है। तो, इस एम्पलीफायर का इनपुट सिग्नल इनवर्टिंग इनपुट को दिया जाता है और नॉन-इनवर्टिंग इनपुट ग्राउंड टर्मिनल को दिया जाता है। उत्पन्न किया जा सकने वाला प्रवर्धित आउटपुट सिग्नल हमेशा इनपुट के साथ चरण से 180° बाहर होता है। इस एम्पलीफायर का एक सकारात्मक इनपुट एक नकारात्मक आउटपुट उत्पन्न करता है और इसके विपरीत। इस एम्पलीफायर के लाभ को फीडबैक रेसिस्टर और इनपुट रेसिस्टर मानों का चयन करके नियंत्रित किया जा सकता है। एक सारांश एम्पलीफायर आउटपुट को उलटना वोल्टेज को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

Vout = -(Rf/R1)*Vin + -(Rf/R2)*Vin2+…+-(Rf/Rn)*Vinputn

इनवर्टिंग योग एम्पलीफायर का लाभ गेन (एवी) = वाउट/विन = -आरएफ/रिन है

यहां यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि, ऑप-एम्प समिंग एम्पलीफायर को नॉन-इनवर्टिंग कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से भी डिज़ाइन किया जा सकता है। लेकिन इनवर्टिंग और नॉन-इनवर्टिंग योग एम्पलीफायर के बीच प्रमुख अंतर इनपुट है प्रतिबाधा . फीडबैक नेटवर्क के कारण एक इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर में नॉन-इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर की तुलना में कम इनपुट प्रतिबाधा होती है। तो इस एम्पलीफायर के इनपुट सिग्नल को ऑप-एम्प से जुड़े प्रतिरोधों के आधार पर प्रवर्धित किया जा सकता है और प्रवर्धित इनपुट सिग्नल का योग उलटा किया जा सकता है और ऑप-एम्प पर दृश्य में आ सकता है।

समिंग एम्पलीफायर सर्किट को उलटना

इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर इनवर्टिंग एम्पलीफायर डिज़ाइन का एक व्यापक संस्करण है जिसका अर्थ है कि ऑप-एम्प के इनवर्टिंग टर्मिनल को कई इनपुट प्रदान किए जाते हैं जबकि गैर-इनवर्टिंग टर्मिनल जीएनडी से जुड़ा होता है। इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर सर्किट नीचे दिखाया गया है। इस सर्किट में कई इनपुट वोल्टेज होते हैं जो एम्पलीफायर के इनवर्टिंग इनपुट टर्मिनल से जुड़े होते हैं और आउटपुट सभी लागू इनपुट वोल्टेज की मात्रा होगी लेकिन उलटा होगा।

उपरोक्त सर्किट में, जब नॉन-इनवर्टिंग टर्मिनल GND से जुड़ा होता है, तो इनवर्टिंग टर्मिनल वर्चुअल GND पर होता है। इस प्रकार, इनवर्टिंग इनपुट नोड मुख्य रूप से आई/पी धाराओं के योग के लिए एक आदर्श नोड बन जाएगा।

योग प्रवर्धक समीकरण को उलटना

ऑप-एम्प का उपयोग करके इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर को नीचे दिखाया गया है। इस सर्किट में, सभी जोड़े गए इनपुट सिग्नल इनवर्टिंग इनपुट टर्मिनल को दिए जा सकते हैं। तो, दो इनपुट वाला सर्किट
उपरोक्त सर्किट में, नॉन-इनवर्टिंग टर्मिनल या पॉइंट बी को ग्राउंड किया गया है, वर्चुअल जीएनडी अवधारणा के कारण, नोड-ए वर्चुअल जीएनडी क्षमता पर भी हो सकता है।

वीए = वीबी = 0 —— (आई)

इस सर्किट के इनपुट पक्ष से;

I1 = V1-VA/R1 = V1/R1 —— (ii)

I2 = V2-VA/R2 = V2/ R2 —— (iii)

नोड-ए पर लगाना और इनपुट ऑप-एम्प पर करंट शून्य है।

I = I1 + I2—— (iv)

एम्पलीफायर के आउटपुट से,

I = VA-Vo/Rf = -Vo/Rf————– (v)

iv में ii, iii समीकरण रखें।

-Vo/Rf = V1/R1 + V2/ R2.

Vo = -Rf (V1/R1 + V2/ R2).

वीओ = - ((आरएफ /आर1) वी1 + (आरएफ /आर2) वी2)।

यदि तीन R1, R2 और Rf प्रतिरोध बराबर हैं तो R1= R2 = Rf, तो उपरोक्त समीकरण इस प्रकार होगा;

वीओ = - (वी1 + वी2)……(वीआई)

R1, R2 और Rf का सही चयन करके, हम इनपुट संकेतों का भारित जोड़ प्राप्त कर सकते हैं जैसे; aV1 + bV2 जो कि Vi समीकरण द्वारा दर्शाया गया है। दरअसल इस तरह से 'n' इनपुट वोल्टेज जोड़े जाते हैं।

इसलिए, आउटपुट वोल्टेज का परिमाण इनपुट वोल्टेज की मात्रा है और इस प्रकार इस सर्किट को योजक या ग्रीष्मकालीन सर्किट के रूप में जाना जाता है। आउटपुट पर, योग के नकारात्मक संकेत के कारण इसे इनवर्टिंग योग एम्पलीफायर के रूप में जाना जाता है।

इनवर्टिंग समिंग एम्प्लीफायर ट्रांसफर फ़ंक्शन कैसे प्राप्त करें

यह एम्पलीफायर इनपुट सिग्नल जोड़ता है और आउटपुट को उलट देता है। इस एम्पलीफायर में इनपुट सिग्नल उनके लाभ के साथ जोड़े जाते हैं। निम्नलिखित सर्किट दो इनपुट सहित इनवर्टिंग योग एम्पलीफायर को दिखाता है। इस एम्पलीफायर का स्थानांतरण फ़ंक्शन नीचे दिखाया गया है।

वाउट = -[V1(Rf/R1)+V2(Rf/R2)]

का उपयोग सुपरपोजिशन प्रमेय , आइए V2 इनपुट को शून्य बनाकर शुरू करें जैसा कि निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है। यहां मुख्य बात यह समझना है कि ऑप-एम्प के इनवर्टिंग इनपुट पर वोल्टेज का स्तर शून्य वोल्ट है क्योंकि नॉन-इनवर्टिंग इनपुट जीएनडी से जुड़ा है।

यह ऑपरेशनल एम्पलीफायर एक वोल्टेज पर ओ/पी लेवल सेट करेगा जो इसके इनवर्टिंग इनपुट को नॉन-इनवर्टिंग इनपुट के समान रेंज में लाता है। तो इसका कारण इस ऑप-एम्प का 100,000 जैसा बहुत अधिक अंतर लाभ है। यदि ओ/पी कुछ वोल्ट (5V) है, तो परिचालन एम्पलीफायर के इनपुट पर अंतर वोल्टेज होना चाहिए

वीडी = 5वी/100,000 = 50यूवी।

इनवर्टिंग और नॉन-इनवर्टिंग इनपुट को ऑप-एम्प के इनपुट के बीच कुछ माइक्रोवोल्ट के साथ समान क्षमता पर माना जाता है। इनवर्टिंग इनपुट के भीतर वर्चुअल जीएनडी 'आरएफ' फीडबैक रेसिस्टर पर वोल्टेज ड्रॉप को निर्धारित करने में सहायता करता है। चूँकि इनवर्टिंग इनपुट 0V पर है, Rf के ऊपर वोल्टेज ड्रॉप Vout के समान है। इस प्रकार, पूरे Rf में धारा को इस प्रकार लिखा जा सकता है;

यदि = वाउट/आरएफ

R1 अवरोधक में धारा का प्रवाह धारा 'I1' है और इसे निम्नलिखित समीकरण की तरह लिखा जा सकता है।

I1=V1/R1

परिचालन प्रवर्धक आदर्श है

परिचालन एम्पलीफायर को आदर्श माना जा सकता है, इसलिए इनपुट बायस करंट 'आईबी' शून्य के बहुत करीब है। इसके अलावा, रोकनेवाला 'R2' एक पैर से GND से जुड़ा है जबकि दूसरा पैर एक वर्चुअल GND नोड से जुड़ा है। प्रतिरोधक 'R2' में धारा का प्रवाह शून्य के बहुत करीब है। यहां किरचॉफ वर्तमान कानून कहता है कि एक नोड के भीतर सभी धाराओं का योग शून्य है, इस प्रकार हम लिख सकते हैं कि,

यदि + I1 + I2 + Ib = 0

'If' और I1 को प्रतिस्थापित करने के बाद,

Vout/Rf = -V1/R1 या -V1 (Rf/R1)

उपरोक्त समीकरण इनवर्टिंग कॉन्फ़िगरेशन में ऑप एम्प ट्रांसफर फ़ंक्शन के समान दिखता है। इसके i/p में V1 सहित एम्पलीफायर एक नियमित इन्वर्टर है क्योंकि 'R2' में करंट का प्रवाह शून्य है।
निम्नलिखित सुपरपोजिशन प्रमेय स्थितियों में, हम 'V2' को संग्रहीत करते हैं और 'V1'शून्य बनाते हैं। 'V1' के लिए निम्नलिखित समान विचार, जब भी इनपुट एम्पलीफायर के भीतर केवल 'V2' होता है तो o/p वोल्टेज Vout2 होता है;

वाउट2 = -वी2 (आरएफ/आर1)

स्थानांतरण प्रकार्य:

दो ओ/पी वोल्टेज को जोड़कर इनवर्टिंग सम एम्प्लीफायर का टी.एफ

वाउट = वाउट1 + वाउट2

वाउट = - [वी1 (आरएफ/आर1) + वी2 (आरएफ/आर2)]

'एन' इनपुट सिग्नल वाले इस एम्पलीफायर का ट्रांसफर फ़ंक्शन है

वाउट = - [वी1 (आरएफ/आर1) + वी2 (आरएफ/आर2) +...+ वीएन (आरएफ/आरएन)]

उदाहरण 1:

आइए मान लें कि इनवर्टिंग सम एम्पलीफायर Rf = 100KOhms, R1=10KOhms और R2=10KOhms के लिए प्रतिरोधकों का मान। इस एम्पलीफायर के इनपुट ऑडियो सिग्नल 'Vinput1 = 1V और Vinput2 = 2V हैं, इसलिए इस एम्पलीफायर के लिए Vout की गणना करें।

हम जानते हैं कि Rf = 100KOhms, R1=10KOhms और R2=10KOhms।

विनपुट1 = 1वी और विनपुट2 = 2वी

यदि हम इन मानों को योग प्रवर्धक समीकरण में प्रतिस्थापित करते हैं, तो हम प्राप्त कर सकते हैं;

वाउट = - (आरएफ/आर1) * विनपुट1 - (आरएफ/आर2) * विनपुट2

= – (100/10) * 1 – (100/10) * 2

= - (10) * 1 - (10) * 2 = - 10 * - 20 = -30 वी।

आउटपुट वोल्टेज -30 वोल्ट है, जो प्रतिरोध मान समायोजन के बाद इनपुट संकेतों का प्रवर्धित और योग है। विभिन्न कारक एक एम्पलीफायर के आउटपुट को बदलते हैं जैसे; बैंडविड्थ उत्पाद, वोल्टेज आपूर्ति और लोडिंग प्रभाव प्राप्त करें। हालाँकि, सारांश एम्पलीफायर का उपरोक्त उदाहरण इस एम्पलीफायर को चलाने वाले घटकों के मूलभूत अंकगणित और इंटरैक्शन में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। विभिन्न संकेतों को संयुक्त रूप से शामिल करने के लिए संकेतों के योग और प्रवर्धन की प्रक्रिया को बढ़ाया जा सकता है।

उदाहरण2:

यदि तीन ऑडियो सिग्नल इस एम्पलीफायर को चलाते हैं तो निम्नलिखित योग एम्पलीफायर सर्किट के लिए आउटपुट वोल्टेज क्या होगा?

उपरोक्त सर्किट में प्रत्येक चैनल के लिए, बंद-लूप वोल्टेज लाभ को इस प्रकार मापा जा सकता है;

ACL1 = - (आरएफ / आर1) => - (100 किलो ओम / 20 किलो ओम) => - 5 किलो ओम।

ACL2 = - (Rf / R2) => - (100 किलो ओम / 10 किलो ओम) => ACL2 = - 10 किलो ओम।

ACL3 = - (Rf / R3) => - (100 किलो ओम / 50 किलो ओम) => ACL3 = - 2 किलो ओम।

इस योग एम्पलीफायर के लिए ओ/पी वोल्टेज इस प्रकार दिया जा सकता है;

वाउट => (एसीएल1 वी1 + एसीएल2 वी1 + एसीएल3 वी1)

= - [(5 * 100 एमवोल्ट) + (10 * 200 एमवोल्ट) + (2 * 300 एमवोल्ट)]

= - (0.5 वोल्ट + 2 वोल्ट + 0.6 वोल्ट) => - 3.1 वोल्ट।

फायदे नुकसान

समन एम्प्लीफायर को पलटने के फायदे निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• इस एम्पलीफायर में योग बिंदु वस्तुतः पृथ्वी की क्षमता पर है और इस प्रकार सेटिंग्स के साथ-साथ हर अलग चैनल से सिग्नल एक दूसरे को प्रभावित नहीं करते हैं। इस तरह, प्रत्येक चैनल को सिग्नल स्तर आदि से अलग या मिश्रित किया जाता है।
• यह एम्पलीफायर ऑडियो विशेषज्ञों को विभिन्न चैनलों से सिग्नल को मर्ज करने और उन्हें एक ही ट्रैक में पुन: पेश करने की अनुमति देता है। प्रत्येक एकल ऑडियो इनपुट को आउटपुट को परेशान किए बिना अलग से कॉन्फ़िगर किया गया है।
  इस प्रकार का एम्पलीफायर नोड पर अपने वर्चुअल जीएनडी के कारण व्यक्तिगत इनपुट और आउटपुट के बीच अलगाव देता है।

समन एम्प्लीफायर को पलटने के नुकसान निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर का मुख्य नुकसान यह है कि इसकी तुलना में इसका लाभ काफी कम है गैर-उल्टा प्रकार .
• यह एम्पलीफायर शोर के प्रति संवेदनशील है इसलिए यह एस/एन अनुपात को कम कर देता है और आउटपुट सिग्नल की सटीकता को कम कर देता है।
• इनपुट की संख्या बढ़ने पर इस एम्पलीफायर की गणना जटिल हो जाती है।
• इस एम्पलीफायर में योग का व्युत्क्रमण कुछ मामलों में वांछनीय नहीं हो सकता है।

अनुप्रयोग

संक्षेप प्रवर्धक अनुप्रयोगों को पलटना निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• समिंग एम्पलीफायर को उलटने से इनपुट सिग्नल के साथ एम्पलीफायर के ओ/पी सिग्नल की ध्रुवीयता (या) चरण को उलटने में मदद मिलती है।
• यह एक बहुत ही विशिष्ट एम्पलीफायर कॉन्फ़िगरेशन है जहां इनपुट सिग्नल को आउटपुट पर सारांशित और उलटा किया जाता है।
• इस प्रकार के समन एम्प्लीफायर का उपयोग सिग्नल जोड़ने के लिए किया जाता है।
• इस एम्पलीफायर का उपयोग ऑडियो मिक्सर में समतुल्य लाभ के साथ विभिन्न सिग्नल जोड़ने के लिए किया जाता है।
• इस योग एम्पलीफायर का उपयोग एसी सिग्नल वोल्टेज के माध्यम से डीसी ऑफसेट वोल्टेज लागू करने के लिए किया जाता है।
• यह केवल एक ओ/पी वोल्टेज प्रदान करके एक सबट्रैक्टर के रूप में भी काम कर सकता है जो दो वोल्टेज की भिन्नता के बराबर है।

इस प्रकार, यह एक इनवर्टिंग एम्पलीफायर, सर्किट, कार्य, व्युत्पत्ति, फायदे, नुकसान और अनुप्रयोगों का एक सिंहावलोकन है। इस एम्पलीफायर का मुख्य कार्य o/p सिग्नल के चरण को उल्टा करना है। इन एम्पलीफायरों कम आउटपुट प्रतिबाधा, उच्च इनपुट प्रतिबाधा और बहुत लचीले सर्किट मान हैं जिन्हें प्रत्येक इनपुट सिग्नल के लाभ को संभालने के लिए आसानी से समायोजित किया जा सकता है।

संक्षेप में परिचालन प्रवर्धक एम्प्लीफायर सर्किट निर्धारित करता है इसका व्यवहार. इस एम्पलीफायर में ऑप-एम्प वोल्टेज फॉलोअर या इन्वर्टर मोड में काम करता है। इस एम्पलीफायर का समीकरण केवल ओ/पी वोल्टेज को इंगित करता है जो इनपुट वोल्टेज के साथ-साथ सर्किट के भीतर प्रतिरोधकों से संबंधित है। इन योग एम्पलीफायरों का उपयोग विभिन्न व्यावहारिक अनुप्रयोगों में किया जाता है जैसे; ऑडियो मिक्सर, जहां विभिन्न इनपुट सिग्नल को एक ही आउटपुट में विलय कर दिया जाता है। यहां आपके लिए एक प्रश्न है कि नॉन-इनवर्टिंग सम एम्प्लीफायर क्या है?