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

आपरेशनल एम्पलीफायरों विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन में उपलब्ध हैं. ए योग प्रवर्धक एक प्रकार है, जिसका उपयोग न्यूनतम दो या उससे अधिक इनपुट पर उपलब्ध वोल्टेज को एक एकल ओ/पी वोल्टेज में संयोजित करने के लिए किया जाता है। इनवर्टिंग ऑप-एम्प में एक एकल इनपुट वोल्टेज होता है जो इनवर्टिंग इनपुट टर्मिनल को प्रदान किया जाता है। यदि हम इनवर्टिंग इनपुट टर्मिनल को कई इनपुट रेसिस्टर्स देते हैं, तो प्रत्येक इनपुट मूल इनपुट रेसिस्टर मान के बराबर होता है, जिसे योग एम्पलीफायर के रूप में जाना जाता है। यह एम्पलीफायर वोल्टेज जोड़ने और घटाने की प्रक्रिया करता है। योग प्रवर्धक दो प्रकार के होते हैं; उलटा और गैर-उलटा। यह आलेख एक पर संक्षिप्त जानकारी प्रदान करता है गैर-इनवर्टिंग योग प्रवर्धक , कार्य करना, और इसके अनुप्रयोग।

नॉन-इनवर्टिंग समिंग एम्प्लीफायर क्या है?

एक प्रकार का Op-Amp सर्किट कॉन्फ़िगरेशन, जिसका उपयोग समान चरण या ध्रुवता के साथ एक सारांशित आउटपुट प्रदान करने के लिए किया जाता है, उसे गैर-इनवर्टिंग योग एम्पलीफायर के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार के योग एम्पलीफायर प्रत्यक्ष युग्मन तकनीक का उपयोग करते हैं, जो इंगित करता है कि स्रोत सिग्नल जुड़े हुए हैं और ऑप-एम्प से निर्देशित हैं।

इस प्रकार के ऑप-एम्प कॉन्फ़िगरेशन में, ऑप-एम्प का इनवर्टिंग इनपुट ग्राउंडेड होता है। नॉन-इनवर्टिंग इनपुट एक अवरोधक के माध्यम से या सीधे इनपुट वोल्टेज से जुड़ा होता है। इस गैर-इनवर्टिंग योग एम्पलीफायर का आउटपुट वोल्टेज निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है:

वाउट = (1+आरएफ/आर1)*विन

जहां 'आरएफ' फीडबैक अवरोधक है, 'आर1' इनपुट अवरोधक है और विन लागू इनपुट वोल्टेज का योग है।

नॉन-इनवर्टिंग समिंग एम्प्लीफायर कार्य कर रहा है

एक नॉन-इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर समान ध्रुवीयता (या) चरण सहित आई/पी संकेतों का एक सारांशित ओ/पी प्रदान करता है। इस एम्पलीफायर में कई इनपुट स्रोत और एक एकल आउटपुट होता है जहां ये इनपुट प्रतिरोधों के माध्यम से इसके गैर-इनवर्टिंग टर्मिनल से जुड़े होते हैं।

प्रत्येक इनपुट सिग्नल सीधे एक रेसिस्टर से जुड़ा होता है जबकि प्रत्येक रेसिस्टर का दूसरा सिरा ऑप-एम्प के नॉन-इनवर्टिंग टर्मिनल से जुड़ा होता है। उसके बाद, समन जंक्शन एक फीडबैक रेसिस्टर के माध्यम से जीएनडी से जुड़ा होता है। तो यह व्यवस्था बस परिचालन एम्पलीफायर को अवरोधक के मूल्यों द्वारा तय किए गए उपयुक्त भार के साथ विभिन्न इनपुट वोल्टेज जोड़ने की अनुमति देती है।

इस एम्पलीफायर का कुल आउटपुट सभी कनेक्टेड इनपुट वोल्टेज का योग है जहां व्यक्तिगत भार समतुल्य इनपुट के साथ कनेक्टेड रेसिस्टर्स पर निर्भर होते हैं। तो इस एम्पलीफायर का इनपुट और आउटपुट 0° के साथ चरण में है।

Op Amp का उपयोग करते हुए नॉन-इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर

गैर-इनवर्टिंग योग एम्पलीफायर सर्किट आरेख नीचे दिखाया गया है। यह एम्पलीफायर कॉन्फ़िगरेशन नॉन-इनवर्टिंग एम्पलीफायर के समान है। इस एम्पलीफायर का इनपुट वोल्टेज Op Amp के नॉन-इनवर्टिंग इनपुट टर्मिनल को दिया जाता है। इस एम्पलीफायर का आउटपुट वोल्टेज डिवाइडर बायस फीडबैक के माध्यम से इनवर्टिंग इनपुट टर्मिनल पर वापस फीड किया जाता है। इस सर्किट में केवल आसानी के लिए तीन इनपुट हैं, लेकिन इनपुट की संख्या भी जोड़ी जा सकती है। इस एम्पलीफायर की आउटपुट वोल्टेज गणना पर नीचे चर्चा की गई है।

यदि इनपुट वोल्टेज जैसे 'VIN' सभी इनपुट सिग्नल संयोजन है, तो इसे ऑप-एम्प के नॉन-इनवर्टिंग पिन पर प्रदान किया जा सकता है। उपरोक्त नॉन-इनवर्टिंग सम एम्पलीफायर सर्किट से, हम इनपुट पिन VIN के साथ इस एम्पलीफायर के आउटपुट वोल्टेज की गणना कर सकते हैं और फीडबैक डिवाइडर में, Rf और Ri रेसिस्टर्स का उपयोग किया जाता है। तो आउटपुट वोल्टेज इस प्रकार हो जाएगा;

वाउट = वीआईएन (1 + (आरएफ / री))

जब भी इस एम्पलीफायर के आउटपुट वोल्टेज का पता लगाया जाता है, तो हमें VIN मान तय करना होता है। यदि तीन मुख्य इनपुट स्रोत V1, V2 और V3 हैं, और इनपुट प्रतिरोध हैं; R1, R2 और R3 तब संबंधित चैनल इनपुट VIN1, VIN2 और VIN3 होते हैं जब अन्य समकक्ष चैनल ग्राउंडेड होते हैं। इस प्रकार,

वीआईएन = वीआईएन1 + वीआईएन2 + वीआईएन3

यहां, जब वर्चुअल ग्राउंड विचार लागू नहीं होता है, तो सभी चैनल शेष चैनलों को प्रभावित करते हैं। सबसे पहले, हमें VIN के VIN1 भाग की गणना आसान गणित द्वारा करनी होगी; हम VIN2 और VIN3 के शेष दो मान आसानी से प्राप्त कर सकते हैं।

जब भी V2 और V3 को VIN1 पर लाकर ग्राउंड किया जाता है, तो उनके समकक्ष प्रतिरोधों को वोल्टेज डिवाइडर नेटवर्क के आकार के रूप में नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। फलस्वरूप,

VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]

इसी तरह, हम अन्य दो VIN2 और VIN3 मानों की गणना इस प्रकार कर सकते हैं

VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]

इसलिए,

वीआईएन = वीआईएन1 + वीआईएन2 + वीआईएन3

VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || आर2) / (आर3 + (आर1 || आर2))]।

अंत में, हम आउटपुट वोल्टेज की गणना इस प्रकार कर सकते हैं;

वाउट = वीआईएन (1 + (आरएफ / री))

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) {V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3) ))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]}

यदि हम विशेष समकक्ष भारित स्थिति पर विचार करते हैं जहां सभी प्रतिरोधक समान मूल्यों के साथ हैं, तो उसके बाद VOUT है:

वाउट = (1 + (आरएफ/आरआई)) ((वी1 + वी2 + वी3)/3)

गैर-इनवर्टिंग समिंग सर्किट डिजाइन को मुख्य रूप से आवश्यक वोल्टेज लाभ के लिए इस एम्पलीफायर को डिजाइन करके तैयार किया जाता है। उसके बाद, इनपुट प्रतिरोधकों को उपयोग किए जाने वाले परिचालन एम्पलीफायर के प्रकार के अनुरूप जितना संभव हो उतना बड़ा चुना जाता है।

नॉन-इनवर्टिंग समिंग एम्प्लीफायर ट्रांसफर फ़ंक्शन

तीन इनपुट के साथ नॉनइनवर्टिंग सम एम्पलीफायर सर्किट नीचे दिखाया गया है। यदि हम एम्पलीफायर में तीन इनपुट सिग्नल जोड़ना चाहते हैं तो तीन इनपुट नॉनइनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर के ट्रांसफर फ़ंक्शन पर नीचे चर्चा की गई है।

सुपरपोजिशन प्रमेय का उपयोग करके, सबसे पहले, हम इस सर्किट के भीतर केवल 'V1' छोड़ेंगे, और R2 और R3 प्रतिरोधों को GND से जोड़कर V2 और V3 को शून्य बना देंगे।

एक आदर्श परिचालन एम्पलीफायर के लिए, गैर-इनवर्टिंग टर्मिनल का इनपुट करंट शून्य माना जाता है। तो, R1, R2 और R3 प्रतिरोधक समानांतर में R2 और R3 प्रतिरोधकों के माध्यम से एक वोल्टेज एटेन्यूएटर बनाएंगे। तो 'वीपी' है;

वीपी = वी1 आर2 || आर3/ आर1+ आर2|| आर3

जहाँ R2 के साथ || R3 हमने देखा है कि समानांतर R2 और R3 मान हैं।

V1 इनपुट स्रोत के साथ, एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर का आउटपुट VOUT1 के माध्यम से नोट किया जा सकता है और इसे इस प्रकार लिखा जा सकता है;

VOUT1 = वीपी [1+ आरएफ2/आरएफ1]

VOUT1 समीकरण में Vp मान को प्रतिस्थापित करके, हम प्राप्त कर सकते हैं;

VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

इसी तरह, हम VOUT2 और VOUT3 तब लिख सकते हैं जब केवल इनपुट सिग्नल हों; V2 और V3 संगत रूप से।

VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]

उपरोक्त VOUT1, VOUT2 और VOUT3 समीकरणों को जोड़ने से, तीन इनपुट सिग्नल सहित एक नॉन-इनवर्टिंग एम्पलीफायर का ट्रांसफर फ़ंक्शन इस प्रकार हो जाएगा;

VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .

इनवर्टिंग और नॉन-इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायर के बीच अंतर

इनवर्टिंग और नॉन-इनवर्टिंग समिंग एम्पलीफायरों के बीच मुख्य अंतर पर नीचे चर्चा की गई है।

लाभ

एक गैर-इनवर्टिंग योग एम्पलीफायर के लाभ निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• यह योग एम्पलीफायर वोल्टेज लाभ सकारात्मक है।
• आउटपुट सिग्नल चरण के व्युत्क्रमण के बिना प्राप्त किया जा सकता है।
• इसका इनपुट प्रतिबाधा मान अधिक है।
• वोल्टेज लाभ परिवर्तनशील है.
• इस एम्पलीफायर में, बेहतर प्रतिबाधा मिलान प्राप्त किया जा सकता है।

एक गैर-इनवर्टिंग योग एम्पलीफायर के नुकसान निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• इस एम्पलीफायर में एक मुख्य खामी है जहां इनपुट में से एक को अलग करने पर शेष जुड़े चैनल के लिए सर्किट लाभ दोगुना हो जाएगा।
• सभी इनपुट को अलग करते समय नॉन-इनवर्टिंग पिन के फ्लोटिंग से दूर जाने का सुझाव नहीं दिया गया है।
• इनपुट और अन्य इनपुट के बीच संभावित हस्तक्षेप गंभीरता की बदलती मात्रा के साथ मौजूद हो सकता है।
• तीसरे इनपुट को पेश करने से पहले दो चैनलों के भीतर लाभ में गिरावट आ सकती है, जिसका विशेष अनुप्रयोग के आधार पर प्रभाव हो सकता है।
• यदि किसी ऐसे स्रोत का लिंक है जिसमें परिवर्तनीय आउटपुट प्रतिबाधा मान है, तो यह शेष दो चैनलों के प्रवर्धन को प्रभावित करता है, जो लोकप्रिय नहीं हो सकता है।

अनुप्रयोग

गैर-इनवर्टिंग योग एम्पलीफायरों के अनुप्रयोग निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• जहां भी उच्च इनपुट प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है, वहां नॉनइनवर्टिंग समिंग ऑप-एम्प सर्किट लागू होते हैं।
• इन सर्किटों को इन्वर्टर की तरह इनवर्टिंग इनपुट को ओ/पी प्रदान करके वोल्टेज फॉलोअर के रूप में उपयोग किया जा सकता है।
• ये सर्किट विशेष कैस्केड सर्किट को अलग करने में मदद करते हैं।
• इस एम्पलीफायर का उपयोग समान चरण या ध्रुवता के साथ लागू इनपुट सिग्नल के लिए सारांशित आउटपुट प्रदान करने के लिए किया जाता है।

इस प्रकार, यह गैर-विपरीत योग का एक सिंहावलोकन है एम्पलीफायर, सर्किट, व्युत्पत्ति , अंतर, स्थानांतरण फ़ंक्शन, फायदे, नुकसान और उनके अनुप्रयोग। यह एक प्रकार का योग एम्पलीफायर है जिसमें +ve नॉन-इनवर्टिंग इनपुट में कई इनपुट होते हैं। सम एम्प्लीफायर का उपयोग नॉन-इनवर्टिंग सम एम्प्लीफायर के रूप में किया जा सकता है, इसके लिए रेसिस्टर्स में विभिन्न इनपुट सिग्नलों को ऑप-एम्प के नॉन-इनवर्टिंग इनपुट से जोड़ा जा सकता है।

इस योग एम्पलीफायर का आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज की मात्रा है, जो प्रतिरोधी के मूल्यों से पक्षपाती है। इस एम्पलीफायर के प्रत्येक इनपुट सिग्नल को केवल एक रेसिस्टर से जोड़ा जा सकता है जबकि प्रत्येक रेसिस्टर के शेष टर्मिनल को ऑपरेशनल एम्पलीफायर के नॉन-इनवर्टिंग टर्मिनल से जोड़ा जा सकता है। उसके बाद, समन जंक्शन एक फीडबैक रेसिस्टर के माध्यम से जीएनडी से जुड़ा होता है। तो, यह व्यवस्था परिचालन एम्पलीफायर को अवरोधक मूल्यों के माध्यम से तय किए गए उपयुक्त भार के माध्यम से विभिन्न इनपुट वोल्टेज को शामिल करने की अनुमति देती है। यहां आपके लिए एक प्रश्न है कि संक्षेप प्रवर्धक क्या है?