విలోమ కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్

ఆప్-యాంప్ (ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్) అనలాగ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క వెన్నెముక. కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ అనేది DC- కపుల్డ్ ఎలక్ట్రానిక్ భాగం, ఇది నిరోధక అభిప్రాయాన్ని ఉపయోగించి అవకలన ఇన్పుట్ నుండి వోల్టేజ్‌ను విస్తరిస్తుంది. ఆప్-ఆంప్స్ దాని బహుముఖ ప్రజ్ఞకు ప్రాచుర్యం పొందాయి, ఎందుకంటే అవి అనేక విధాలుగా కాన్ఫిగర్ చేయబడతాయి మరియు వాటిని వివిధ కోణాల్లో ఉపయోగించవచ్చు. ఆప్-ఆంప్ సర్క్యూట్‌లో బ్యాండ్‌విడ్త్, ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్, లాభం మార్జిన్ వంటి కొన్ని వేరియబుల్స్ ఉంటాయి. ఆ వేరియబుల్స్ ఆధారంగా వేర్వేరు తరగతి ఆప్-ఆంప్స్ వేర్వేరు స్పెసిఫికేషన్లను కలిగి ఉంటాయి. వేర్వేరు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (ఐసి) ప్యాకేజీలో ఆప్-ఆంప్స్ పుష్కలంగా అందుబాటులో ఉన్నాయి, కొన్ని ఆప్-ఆంప్ ఐసిలలో ఒకే ప్యాకేజీలో రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఆప్-ఆంప్స్ ఉన్నాయి. LM358, LM741, LM386 సాధారణంగా ఉపయోగించే కొన్ని Op-amp IC లు. మా Op-amp సర్క్యూట్ల విభాగాన్ని అనుసరించడం ద్వారా మీరు Op-amps గురించి మరింత తెలుసుకోవచ్చు.

ఒక ఆప్-ఆంప్‌లో రెండు అవకలన ఇన్‌పుట్ పిన్‌లు మరియు పవర్ పిన్‌లతో పాటు అవుట్పుట్ పిన్ ఉన్నాయి. ఆ రెండు అవకలన ఇన్పుట్ పిన్స్ విలోమ పిన్ లేదా నెగటివ్ మరియు నాన్-ఇన్వర్టింగ్ పిన్ లేదా పాజిటివ్. ఒక ఆప్-ఆంప్ ఈ రెండు ఇన్పుట్ పిన్స్ మధ్య వోల్టేజ్ వ్యత్యాసాన్ని విస్తరిస్తుంది మరియు దాని వోట్ లేదా అవుట్పుట్ పిన్ అంతటా విస్తరించిన అవుట్పుట్ను అందిస్తుంది.

ఇన్పుట్ రకాన్ని బట్టి, ఆప్-ఆంప్‌ను ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ లేదా నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ అని వర్గీకరించవచ్చు. మునుపటి నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్ ట్యుటోరియల్‌లో, ఇన్వర్టింగ్ కాని కాన్ఫిగరేషన్‌లో యాంప్లిఫైయర్‌ను ఎలా ఉపయోగించాలో చూశాము. ఈ ట్యుటోరియల్‌లో, ఇన్వర్టింగ్ కాన్ఫిగరేషన్‌లో op-amp ని ఎలా ఉపయోగించాలో నేర్చుకుంటాము.

విలోమ కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ కాన్ఫిగరేషన్

ఇన్పుట్ సిగ్నల్‌కు సంబంధించి ఆప్- ఆంప్ అవుట్పుట్ సిగ్నల్ యొక్క దశ కోణాన్ని 180 డిగ్రీల దశకు సరిగ్గా మారుస్తుంది కాబట్టి దీనిని ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ అని పిలుస్తారు. మునుపటి మాదిరిగానే, ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్‌ను సృష్టించడానికి మరియు యాంప్లిఫైయర్ అంతటా క్లోజ్డ్ లూప్ సర్క్యూట్ చేయడానికి మేము రెండు బాహ్య రెసిస్టర్‌లను ఉపయోగిస్తాము.

నాన్-ఇన్వర్టింగ్ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, మేము యాంప్లిఫైయర్ అంతటా సానుకూల అభిప్రాయాన్ని అందించాము, కాని కాన్ఫిగరేషన్‌ను విలోమం చేయడానికి, మేము ఆప్-ఆంప్ సర్క్యూట్‌లో ప్రతికూల అభిప్రాయాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాము.

Op-amp ఆకృతీకరణను విలోమం చేయడానికి కనెక్షన్ రేఖాచిత్రాన్ని చూద్దాం

పై విలోమ op-amp లో, R1 మరియు R2 ఆప్-ఆంప్ సర్క్యూట్లో అవసరమైన అభిప్రాయాన్ని అందిస్తున్నట్లు మనం చూడవచ్చు. R2 నిరోధకం సిగ్నల్ ఇన్పుట్ నిరోధకం ఉంటుంది, మరియు R1 నిరోధకం చూడు నిరోధకం ఉంటుంది. ఈ చూడు సర్క్యూట్ అవకలన ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ దాదాపు సున్నాకి బలవంతం చేస్తుంది.

అభిప్రాయం op-amp యొక్క నెగటివ్ టెర్మినల్ అంతటా అనుసంధానించబడి ఉంది మరియు పాజిటివ్ టెర్మినల్ భూమి అంతటా అనుసంధానించబడి ఉంది. ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్ అంతటా వోల్టేజ్ సంభావ్యత నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్ యొక్క వోల్టేజ్ సంభావ్యతకు సమానం. కాబట్టి, నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్ అంతటా, వర్చువల్ ఎర్త్ సమ్మింగ్ పాయింట్ సృష్టించబడుతుంది, ఇది భూమి లేదా భూమి వలె అదే సామర్థ్యంలో ఉంటుంది. ఆప్-ఆంప్ అవకలన యాంప్లిఫైయర్‌గా పనిచేస్తుంది.

కాబట్టి, ఆప్-ఆంప్‌ను విలోమం చేసేటప్పుడు, ఇన్‌పుట్ టెర్మినల్‌లోకి ప్రస్తుత ప్రవాహాలు లేవు, ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ రెండు రెసిస్టర్‌లలోని ఫీడ్‌బ్యాక్ వోల్టేజ్‌కి సమానం, ఎందుకంటే అవి రెండూ సాధారణ వర్చువల్ గ్రౌండ్ సోర్స్. వర్చువల్ గ్రౌండ్ కారణంగా, ఆప్-ఆంప్ యొక్క ఇన్పుట్ నిరోధకత R2 అయిన ఆప్-ఆంప్ యొక్క ఇన్పుట్ రెసిస్టర్కు సమానం. ఈ R2 క్లోజ్డ్ లూప్ లాభంతో సంబంధాన్ని కలిగి ఉంది మరియు ఫీడ్‌బ్యాక్‌గా ఉపయోగించే బాహ్య రెసిస్టర్‌ల నిష్పత్తి ద్వారా లాభం సెట్ చేయవచ్చు.

ఇన్పుట్ టెర్మినల్లో ప్రస్తుత ప్రవాహం లేనందున మరియు అవకలన ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ సున్నా కాబట్టి, మేము op amp యొక్క క్లోజ్డ్ లూప్ లాభాలను లెక్కించవచ్చు. లింక్‌ను అనుసరించడం ద్వారా Op-amp నిర్మాణం మరియు దాని పని గురించి మరింత తెలుసుకోండి.

విలోమ Op-amp యొక్క లాభం

పై చిత్రంలో, రెండు రెసిస్టర్లు R2 మరియు R1 చూపించబడ్డాయి, అవి వోల్టేజ్ డివైడర్ ఫీడ్బ్యాక్ రెసిస్టర్లు, విలోమ op-amp తో పాటు ఉపయోగించబడతాయి. R1 అనేది అభిప్రాయ నిరోధకం (Rf) మరియు R2 ఇన్పుట్ నిరోధకం (రిన్). మేము రెసిస్టర్ ద్వారా ప్రవహించే ప్రవాహాన్ని లెక్కించినట్లయితే-

i = (విన్ - వౌట్) / (రిన్ (R2) - Rf (R1))

డౌట్ డివైడర్ యొక్క మధ్య బిందువు కాబట్టి, మేము ముగించవచ్చు

మేము ఇంతకు ముందు వివరించినట్లుగా, వర్చువల్ గ్రౌండ్ లేదా అదే నోడ్ సమ్మింగ్ పాయింట్ కారణంగా, చూడు వోల్టేజ్ 0, డౌట్ = 0. కాబట్టి,

కాబట్టి, క్లోజ్డ్ లూప్ లాభం కోసం విలోమ యాంప్లిఫైయర్ ఫార్ములా ఉంటుంది

లాభం (అవ) = (వౌట్ / విన్) = - (ఆర్ఎఫ్ / రిన్)

కాబట్టి, ఈ ఫార్ములా నుండి, మిగతా మూడు వేరియబుల్స్ అందుబాటులో ఉన్నప్పుడు నాలుగు వేరియబుల్స్‌లో ఏదైనా మనకు లభిస్తుంది. విలోమ op-amp యొక్క లాభాలను లెక్కించడానికి Op-amp లాభం కాలిక్యులేటర్ ఉపయోగించవచ్చు.

మేము ఫార్ములాలో ప్రతికూల చిహ్నాన్ని చూడగలిగినట్లుగా, ఇన్పుట్ సిగ్నల్ యొక్క దశకు భిన్నంగా అవుట్పుట్ 180 డిగ్రీల దశలో ఉంటుంది.

విలోమ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రాక్టికల్ ఉదాహరణ

పై చిత్రంలో, ఒక ఆప్-ఆంప్ కాన్ఫిగరేషన్ చూపబడింది, ఇక్కడ రెండు ఫీడ్‌బ్యాక్ రెసిస్టర్లు ఆప్-ఆంప్‌లో అవసరమైన అభిప్రాయాన్ని అందిస్తున్నాయి. ఇన్పుట్ రెసిస్టర్ అయిన R2 మరియు R1 చూడు నిరోధకం. ఇన్పుట్ రెసిస్టర్ R2 నిరోధక విలువ 1K ఓంలు మరియు చూడు నిరోధకం R1 10k ఓంల నిరోధక విలువను కలిగి ఉంది. మేము op-amp యొక్క విలోమ లాభాలను లెక్కిస్తాము. అభిప్రాయం ప్రతికూల టెర్మినల్‌లో అందించబడుతుంది మరియు సానుకూల టెర్మినల్ భూమితో అనుసంధానించబడి ఉంటుంది.

Op-amp సర్క్యూట్ యొక్క విలోమ లాభం యొక్క సూత్రం-

లాభం (అవ) = (వౌట్ / విన్) = - (ఆర్ఎఫ్ / రిన్)

పై సర్క్యూట్లో Rf = R1 = 10k మరియు Rin = R2 = 1k

కాబట్టి, లాభం (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin) లాభం (Av) = (Vout / Vin) = - (10k / 1k)

కాబట్టి లాభం -10 రెట్లు ఉంటుంది మరియు అవుట్పుట్ 180 డిగ్రీల దశలో ఉంటుంది.

ఇప్పుడు, మేము op-amp యొక్క లాభాన్ని -20 రెట్లు పెంచుకుంటే, ఇన్పుట్ రెసిస్టర్ ఒకేలా ఉంటే ఫీడ్బ్యాక్ రెసిస్టర్ విలువ ఏమిటి? కాబట్టి, లాభం = -20 మరియు రిన్ = R2 = 1 కే. -20 = - (R1 / 1k) R1 = 20k

కాబట్టి, మేము 10 కె విలువను 20 కి పెంచినట్లయితే, ఆప్-ఆంప్ యొక్క లాభం -20 టైమ్స్ అవుతుంది.

రెసిస్టర్‌ల నిష్పత్తిని మార్చడం ద్వారా మేము ఆప్-ఆంప్ యొక్క లాభాలను పెంచుకోవచ్చు, అయినప్పటికీ, తక్కువ నిరోధకతను రిన్ లేదా ఆర్ 2 గా ఉపయోగించడం మంచిది కాదు. నిరోధకత యొక్క తక్కువ విలువ ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ను తగ్గిస్తుంది మరియు ఇన్పుట్ సిగ్నల్కు లోడ్ను సృష్టిస్తుంది. లో విలక్షణ కేసులు విలువ 10 వేల వరకు 4.7k నుండి ఇన్పుట్ నిరోధకం కోసం ఉపయోగిస్తారు.

అధిక లాభం అవసరమైనప్పుడు మరియు ఇన్‌పుట్‌లో అధిక ఇంపెడెన్స్ ఉండేలా చూడాలి, మేము ఫీడ్‌బ్యాక్ రెసిస్టర్‌ల విలువను పెంచాలి. కానీ Rf అంతటా చాలా ఎక్కువ విలువ కలిగిన రెసిస్టర్‌ను ఉపయోగించడం మంచిది కాదు. అధిక ఫీడ్‌బ్యాక్ రెసిస్టర్ అస్థిర లాభ మార్జిన్‌ను అందిస్తుంది మరియు పరిమిత బ్యాండ్‌విడ్త్ సంబంధిత కార్యకలాపాలకు ఆచరణీయ ఎంపిక కాదు. సాధారణ విలువ 100 కే లేదా దాని కంటే కొంచెం ఎక్కువ చూడు రెసిస్టర్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది.

అధిక లాభంతో నమ్మదగిన ఆపరేషన్ కోసం మేము ఆప్-ఆంప్ సర్క్యూట్ యొక్క బ్యాండ్విడ్త్ను కూడా తనిఖీ చేయాలి.

సమ్ప్లింగ్ యాంప్లిఫైయర్ లేదా ఆప్ ఆంప్ అడ్డర్ సర్క్యూట్

విలోమ ఆప్-ఆంప్‌ను ఆప్ ఆంప్ సమ్మింగ్ యాంప్లిఫైయర్ వంటి వివిధ ప్రదేశాలలో ఉపయోగించవచ్చు. విలోమ ఆప్-ఆంప్ యొక్క ఒక ముఖ్యమైన అనువర్తనం యాంప్లిఫైయర్ లేదా వర్చువల్ ఎర్త్ మిక్సర్.

పై చిత్రంలో, వర్చువల్ ఎర్త్ మిక్సర్ లేదా సమ్మింగ్ యాంప్లిఫైయర్ చూపబడుతుంది, ఇక్కడ విలోమ ఆప్-ఆంప్ దాని విలోమ టెర్మినల్ అంతటా అనేక విభిన్న సంకేతాలను మిళితం చేస్తుంది. విలోమ యాంప్లిఫైయర్ల ఇన్పుట్ వాస్తవంగా భూమి సంభావ్యత వద్ద ఉంది, ఇది ఆడియో మిక్సింగ్ సంబంధిత పనిలో అద్భుతమైన మిక్సర్ సంబంధిత అనువర్తనాన్ని అందిస్తుంది.

మనం చూడగలిగినట్లుగా వేర్వేరు ఇన్పుట్ రెసిస్టర్‌లను ఉపయోగించి ప్రతికూల టెర్మినల్‌లో వేర్వేరు సంకేతాలను కలుపుతారు. విభిన్న సిగ్నల్ ఇన్‌పుట్‌ల సంఖ్యకు పరిమితి లేదు. ప్రతి విభిన్న సిగ్నల్ పోర్ట్ యొక్క లాభం చూడు నిరోధకం R2 యొక్క నిష్పత్తి మరియు నిర్దిష్ట ఛానెల్ యొక్క ఇన్పుట్ రెసిస్టర్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

వివిధ ఆప్-ఆంప్ ఆధారిత సర్క్యూట్లను అనుసరించడం ద్వారా ఆప్-ఆంప్ యొక్క అనువర్తనాల గురించి మరింత తెలుసుకోండి. ఈ విలోమ ఆప్-ఆంప్ కాన్ఫిగరేషన్ యాక్టివ్ తక్కువ పాస్ లేదా యాక్టివ్ హై పాస్ ఫిల్టర్ వంటి వివిధ ఫిల్టర్లలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.

ట్రాన్స్-ఇంపెడెన్స్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్

Op amp ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క మరొక ఉపయోగం యాంప్లిఫైయర్‌ను ట్రాన్స్-ఇంపెడెన్స్ యాంప్లిఫైయర్‌గా ఉపయోగించడం.

అటువంటి సర్క్యూట్లో, op-amp చాలా తక్కువ ఇన్పుట్ కరెంట్ను సంబంధిత అవుట్పుట్ వోల్టేజ్కు మారుస్తుంది. కాబట్టి, ట్రాన్స్-ఇంపెడెన్స్ యాంప్లిఫైయర్ కరెంట్‌ను వోల్టేజ్‌గా మారుస్తుంది.

ఇది తక్కువ కరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేసే ఫోటోడియోడ్, యాక్సిలెరోమీటర్లు లేదా ఇతర సెన్సార్ల నుండి విద్యుత్తును మార్చగలదు మరియు ట్రాన్స్-ఇంపెడెన్స్ యాంప్లిఫైయర్ ఉపయోగించి కరెంట్‌ను వోల్టేజ్‌గా మార్చవచ్చు.

పై చిత్రంలో, ట్రాన్స్-ఇంపెడెన్స్ యాంప్లిఫైయర్ తయారీకి ఉపయోగించే విలోమ ఆప్- ఆంప్, ఇది ఫోటో-డయోడ్ నుండి పొందిన విద్యుత్తును వోల్టేజ్‌గా మారుస్తుంది. యాంప్లిఫైయర్ ఫోటోడియోడ్ అంతటా తక్కువ ఇంపెడెన్స్ను అందిస్తుంది మరియు ఆప్-ఆంప్ అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ నుండి ఐసోలేషన్ను సృష్టిస్తుంది.

పై సర్క్యూట్లో, ఒక అభిప్రాయ నిరోధకం మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది. R1 అధిక-విలువ చూడు నిరోధకం. ఈ R1 రెసిస్టర్ విలువను మార్చడం ద్వారా మనం లాభాలను మార్చవచ్చు. ఆప్-ఆంప్ యొక్క అధిక లాభం స్థిరమైన స్థితిని ఉపయోగిస్తుంది, ఇక్కడ ఫోటోడియోడ్ కరెంట్ రెసిస్టర్ R1 ద్వారా చూడు ప్రవాహానికి సమానం.

ఫోటో-డయోడ్ అంతటా మేము ఎటువంటి బాహ్య పక్షపాతాన్ని అందించనందున, ఫోటోడియోడ్ యొక్క ఇన్పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ చాలా తక్కువగా ఉంది, ఇది అవుట్పుట్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ లేకుండా పెద్ద వోల్టేజ్ లాభాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఫోటో-డయోడ్ యొక్క కరెంట్ అధిక అవుట్పుట్ వోల్టేజ్కు మార్చబడుతుంది.

ఇన్వర్టింగ్ ఆప్-ఆంప్ యొక్క ఇతర అనువర్తనాలు -

దశ షిఫ్టర్
ఇంటిగ్రేటర్
సిగ్నల్ బ్యాలెన్సింగ్ సంబంధిత రచనలలో
లీనియర్ RF మిక్సర్
వివిధ సెన్సార్లు అవుట్పుట్ కోసం విలోమ op-amp ని ఉపయోగిస్తాయి.