வேறுபட்ட பெருக்கி அல்லது மின்னழுத்த கழித்தல் சுற்று

ஒப்-ஆம்ப்ஸ் முதலில் அனலாக் கணிதக் கணக்கீடுகளுக்காக உருவாக்கப்பட்டது, அதன் பின்னர் இன்று அவை பல வடிவமைப்பு பயன்பாடுகளில் பயனுள்ளதாக இருப்பதை நிரூபித்துள்ளன. என் பேராசிரியர் மிகச் சரியாகச் கூறியதுபோல், ஆப்-ஆம்ப்கள் கணித மின்னழுத்த கால்குலேட்டர்கள், அவர்கள் கூட்டலாம் பெருக்கி மின்சுற்று மற்றும் ஒரு பயன்படுத்தி இரண்டு மின்னழுத்த மதிப்புகள் இடையே வேறுபாடு பயன்படுத்தி கொடுக்கப்பட்ட இரண்டு மின்னழுத்த மதிப்புகள் கூடுதலாக செய்ய முடியும் வேறுபட்ட பெருக்கி. இது தவிர ஒப்-ஆம்ப் பொதுவாக இன்வெர்டிங் ஆம்ப்ளிஃபையர்கள் மற்றும் இன்வெர்டிங் ஆம்ப்ளிஃபையர்களாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஒப்-ஆம்பை ​​ஒரு மின்னழுத்த சேர்க்கை அல்லது சம்மிங் பெருக்கியாக எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதை நாங்கள் ஏற்கனவே கற்றுக்கொண்டோம், எனவே இந்த டுடோரியலில் இரண்டு மின்னழுத்த மதிப்புகளுக்கு இடையிலான மின்னழுத்த வேறுபாட்டைக் கண்டறிய ஒப்-ஆம்பை ​​ஒரு வித்தியாசமான பெருக்கியாக எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பதைக் கற்றுக்கொள்வோம். இது மின்னழுத்த கழிப்பான் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. நாங்கள் ஒரு பிரெட் போர்டில் மின்னழுத்த கழித்தல் சுற்றுக்கு முயற்சித்து, எதிர்பார்த்தபடி சுற்று செயல்படுகிறதா என்று சரிபார்க்கிறோம்.

ஒப்-ஆம்பின் அடிப்படைகள்

ஒப்-ஆம்ப்ஸ் என்ற வித்தியாசத்தில் நாம் முழுக்குவதற்கு முன், ஒப்-ஆம்பின் அடிப்படைகளை விரைவாக இயக்குவோம். ஒப்-ஆம்ப் என்பது சாதனத்தை இயக்குவதற்கு இரண்டு முனையங்களுடன் (Vs +, Vs-) ஐந்து முனைய சாதனம் (ஒற்றை தொகுப்பு) ஆகும். மீதமுள்ள மூன்று டெர்மினல்களில் இரண்டு (வி +, வி-) சிக்னல்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவை இன்வெர்டிங் மற்றும் இன்வெர்டிங் டெர்மினல் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, மீதமுள்ள ஒன்று (வவுட்) வெளியீட்டு முனையமாகும். ஒப்-ஆம்பின் அடிப்படை சின்னம் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

ஒரு ஒப்-ஆம்பின் வேலை மிகவும் எளிதானது, இது இரண்டு ஊசிகளிலிருந்து (வி +, வி-) வெவ்வேறு மின்னழுத்தத்தை எடுத்து, ஒரு ஆதாய மதிப்பால் பெருக்கி, அதை வெளியீட்டு மின்னழுத்தமாக (வவுட்) தருகிறது. ஒப்-ஆம்பின் ஆதாயம் ஆடியோ பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக இருக்கும். Op-Amp இன் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் அதன் இயக்க மின்னழுத்தத்தை விட குறைவாக இருக்க வேண்டும் என்பதை எப்போதும் நினைவில் கொள்ளுங்கள். Op-amp பற்றி மேலும் அறிய, அதன் பயன்பாட்டை பல்வேறு op-amp அடிப்படையிலான சுற்றுகளில் சரிபார்க்கவும்.

ஒரு சிறந்த ஒப்-ஆம்பிற்கு உள்ளீட்டு மின்மறுப்பு மிக அதிகமாக இருக்கும், அதாவது மின்னோட்டமானது உள்ளீட்டு ஊசிகளின் (வி +, வி-) வழியாக ஒப்-ஆம்பிற்குள் அல்லது வெளியே வராது. Op-amp இன் செயல்பாட்டைப் புரிந்து கொள்ள, op-amp சுற்றுகளை திறந்த வளையம் மற்றும் மூடிய வளையம் என பரவலாக வகைப்படுத்தலாம்.

Op-amp திறந்த வளைய சுற்று (ஒப்பீட்டாளர்கள்)

திறந்த லூப் ஒப்-ஆம்ப் சர்க்யூட்டில், வெளியீட்டு முள் (வவுட்) எந்த உள்ளீட்டு ஊசிகளிலும் இணைக்கப்படவில்லை, அதாவது எந்த கருத்தும் வழங்கப்படவில்லை. இத்தகைய திறந்த-வளைய நிலைமைகளில், ஒப்-ஆம்ப் ஒரு ஒப்பீட்டாளராக செயல்படுகிறது. ஒரு எளிய ஒப்-ஆம்ப் ஒப்பீட்டாளர் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது. Vout முள் உள்ளீட்டு ஊசிகளான V1 அல்லது V2 உடன் இணைக்கப்படவில்லை என்பதைக் கவனியுங்கள்.

இந்த நிலையில், V1 க்கு வழங்கப்பட்ட மின்னழுத்தம் V2 ஐ விட அதிகமாக இருந்தால் வெளியீடு Vout அதிகமாக செல்லும். அதேபோல் V2 க்கு வழங்கப்பட்ட மின்னழுத்தங்கள் V1 ஐ விட அதிகமாக இருந்தால் வெளியீடு Vout குறைவாக இருக்கும்.

ஒப்-ஆம்ப் மூடிய லூப் சுற்று (பெருக்கிகள்)

ஒரு மூடிய லூப் ஒப்-ஆம்ப் சுற்றுவட்டத்தில், கருத்துக்களை வழங்க, ஒப்-ஆம்பின் வெளியீட்டு முள் உள்ளீட்டு முள் இரண்டோடு இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த கருத்து மூடிய வளைய இணைப்பு என அழைக்கப்படுகிறது. மூடிய வளையத்தின் போது ஒரு ஒப்-ஆம்ப் ஒரு பெருக்கியாக செயல்படுகிறது, இந்த பயன்முறையில் ஒரு ஒப்-ஆம்ப் பஃபர், மின்னழுத்த பின்தொடர்பவர், இன்வெர்டிங் பெருக்கி, தலைகீழ் அல்லாத பெருக்கி, சம்மிங் பெருக்கி, வேறுபட்ட பெருக்கி, மின்னழுத்த கழித்தல் போன்ற பல பயனுள்ள பயன்பாடுகளைக் காண்கிறது. வ out ட் முள் தலைகீழ் முனையத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, பின்னர் அது எதிர்மறை பின்னூட்ட சுற்று என அழைக்கப்படுகிறது (கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது) மற்றும் அது தலைகீழ் அல்லாத முனையத்துடன் இணைக்கப்பட்டால் அது நேர்மறை பின்னூட்ட சுற்று என அழைக்கப்படுகிறது.

வேறுபட்ட பெருக்கி அல்லது மின்னழுத்த கழிப்பான்

இப்போது எங்கள் தலைப்பு, வேறுபட்ட பெருக்கி. ஒரு மாறுபட்ட பெருக்கி அடிப்படையில் இரண்டு மின்னழுத்த மதிப்புகளை எடுத்து, இந்த இரண்டு மதிப்புகளுக்கும் இடையிலான வேறுபாட்டைக் கண்டறிந்து அதைப் பெருக்கும். இதன் விளைவாக வரும் மின்னழுத்தத்தை வெளியீட்டு முனையிலிருந்து பெறலாம். ஒரு அடிப்படை வேறுபாடு பெருக்கி சுற்று கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

ஆனால் காத்திருங்கள் !, இது ஒரு கருத்து இல்லை என்றாலும் கூட இயல்புநிலையாக ஒரு ஒப்-ஆம்ப் என்ன செய்கிறது, இது இரண்டு உள்ளீடுகளை எடுத்து வெளியீட்டு முள் மீது அவற்றின் வேறுபாடுகளை வழங்குகிறது. இந்த ஆடம்பரமான மின்தடையங்கள் அனைத்தும் நமக்கு ஏன் தேவை?

ஆம், ஆனால் திறந்த வளையத்தில் (பின்னூட்டமின்றி) பயன்படுத்தும்போது ஒப்-ஆம்ப் மிக அதிக கட்டுப்பாடற்ற ஆதாயத்தைக் கொண்டிருக்கும், இது நடைமுறையில் பயனுள்ளதாக இருக்காது. எனவே எதிர்மறையான பின்னூட்ட வளையத்தில் மின்தடையங்களைப் பயன்படுத்தி ஆதாயத்தின் மதிப்பை அமைக்க மேலே உள்ள வடிவமைப்பைப் பயன்படுத்துகிறோம். மின்தடையின் மேலே உள்ள எங்கள் சுற்றில் R3 எதிர்மறையான பின்னூட்ட மின்தடையமாக செயல்படுகிறது மற்றும் மின்தடையங்கள் R2 மற்றும் R4 ஒரு சாத்தியமான வகுப்பினை உருவாக்குகின்றன. மின்தடையங்களின் சரியான மதிப்பைப் பயன்படுத்தி ஆதாயத்தின் மதிப்பை அமைக்கலாம்.

வேறுபட்ட பெருக்கியின் ஆதாயத்தை எவ்வாறு அமைப்பது?

வேறுபட்ட பெருக்கி வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் மேலே காட்டப்பட்டுள்ள கீழே சூத்திரம் கொடுத்த முடியும்

Vout = -V1 (R3 / R1) + V2 (R4 / (R2 + R4)) ((R1 + R3) / R1)

மேலேயுள்ள சூத்திரம் சூப்பர்போசிஷன் தேற்றத்தைப் பயன்படுத்தி மேற்கண்ட சுற்று பரிமாற்ற செயல்பாட்டிலிருந்து பெறப்பட்டது. ஆனால் அதில் அதிகம் ஈடுபட வேண்டாம். R1 = R2 மற்றும் R3 = R4 ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொண்டு மேற்கண்ட சமன்பாட்டை மேலும் எளிதாக்கலாம். எனவே நாம் பெறுவோம்

R1 = R2 மற்றும் R3 = R4 போது Vout = (R3 / R1) (V2-V1)

மேலேயுள்ள சூத்திரத்திலிருந்து, ஆர் 3 மற்றும் ஆர் 1 க்கு இடையிலான விகிதம் பெருக்கியின் ஆதாயத்திற்கு சமமாக இருக்கும் என்று நாம் முடிவு செய்யலாம்.

ஆதாயம் = ஆர் 3 / ஆர் 1

இப்போது, ​​மேலே உள்ள சுற்றுக்கான மின்தடையங்களின் மதிப்புகளை மாற்றுவோம் மற்றும் சுற்று எதிர்பார்த்தபடி செயல்படுகிறதா என்று சரிபார்க்கலாம்.

வேறுபட்ட பெருக்கி சுற்று உருவகப்படுத்துதல்

நான் தேர்ந்தெடுத்த மின்தடை மதிப்பு R1 மற்றும் R2 க்கு 10k மற்றும் R3 மற்றும் R4 க்கு 22k ஆகும். அதற்கான சுற்று உருவகப்படுத்துதல் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

உருவகப்படுத்துதலின் நோக்கத்திற்காக, நான் வி 2 க்கு 4 வி மற்றும் வி 1 க்கு 3.6 வி ஆகியவற்றை வழங்கியுள்ளேன். சூத்திரங்களின்படி மின்தடை 22 கே மற்றும் 10 கே ஆகியவை 2.2 (22/10) ஆதாயத்தை அமைக்கும். எனவே கழித்தல் 0.4V (4-3.6) ஆக இருக்கும், மேலும் இது ஆதாய மதிப்பு 2.2 உடன் பெருக்கப்படும், எனவே இதன் விளைவாக வரும் மின்னழுத்தம் மேலே உள்ள உருவகப்படுத்துதலில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி 0.88V ஆக இருக்கும். நாம் முன்பு விவாதித்த சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி இதைச் சரிபார்க்கலாம்.

R1 = R2 மற்றும் R3 = R4 = (22/10) (4-3.6) = (2.2) x (0.4) = 0.88v போது Vout = (R3 / R1) (V2-V1)

வன்பொருளில் வேறுபட்ட பெருக்கி சுற்று சோதனை

இப்போது வேடிக்கையான பகுதிக்கு, உண்மையில் அதே சுற்றுவட்டத்தை ப்ரெட்போர்டில் உருவாக்குவோம், அதே முடிவுகளை அடைய முடியுமா என்று சரிபார்க்கவும். சுற்றுவட்டத்தை உருவாக்க நான் LM324 Op-Amp ஐப் பயன்படுத்துகிறேன் மற்றும் நாங்கள் முன்பு கட்டிய பிரெட்போர்டு மின்சாரம் வழங்கல் தொகுதியைப் பயன்படுத்துகிறேன். இந்த தொகுதி 5 வி மற்றும் 3.3 வி வெளியீட்டை வழங்க முடியும், எனவே எனது ஒப்-ஆம்ப் மற்றும் 3.3 வி பவர் ரெயிலை வி 1 ஆக மின்சாரம் செய்ய 5 வி பவர் ரெயிலைப் பயன்படுத்துகிறேன். பின் வி 2 க்கு 3.7 வி வழங்க எனது ஆர்.பி.எஸ் (ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட மின்சாரம்) ஐப் பயன்படுத்தினேன். மின்னழுத்தங்களுக்கிடையிலான வித்தியாசம் 0.4 மற்றும் எங்களுக்கு 2.2 இன் ஆதாயம் உள்ளது, இது எங்களுக்கு 0.88 வி கொடுக்க வேண்டும், அதுதான் எனக்கு கிடைத்தது. கீழே உள்ள படம் 0.88 வி வாசிப்புடன் அமைவு மற்றும் மல்டிமீட்டரைக் காட்டுகிறது.

வேறுபட்ட ஒப்-ஆம்ப் பற்றிய நமது புரிதல் சரியானது என்பதை இது நிரூபிக்கிறது, இப்போது தேவையான ஆதாய மதிப்பைக் கொண்டு சொந்தமாக ஒன்றை எவ்வாறு வடிவமைப்பது என்பது எங்களுக்குத் தெரியும். முழுமையான வேலை கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள வீடியோவிலும் காணப்படுகிறது. இந்த சுற்றுகள் பெரும்பாலும் தொகுதி கட்டுப்பாட்டு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஆனால், சுற்றுக்கு உள்ளீட்டு மின்னழுத்த பக்கத்தில் (வி 1 மற்றும் வி 2) மின்தடையங்கள் இருப்பதால், இது மிக உயர்ந்த உள்ளீட்டு மின்மறுப்பை வழங்காது, மேலும் குறைந்த சிஎம்ஆர்ஆர் விகிதத்திற்கு வழிவகுக்கும் அதிக பொதுவான பயன்முறை ஆதாயத்தையும் கொண்டுள்ளது. இந்த குறைபாடுகளை சமாளிக்க, இன்ஸ்ட்ரூமென்டேஷன் பெருக்கி எனப்படும் வேறுபட்ட பெருக்கியின் மேம்படுத்தப்பட்ட பதிப்பு உள்ளது, ஆனால் அதை மற்றொரு டுடோரியலுக்கு விட்டுவிடுவோம்.

நீங்கள் டுடோரியலைப் புரிந்து கொண்டீர்கள் மற்றும் வேறுபட்ட பெருக்கிகள் பற்றி அறிந்து மகிழ்ந்தீர்கள் என்று நம்புகிறேன். உங்களிடம் ஏதேனும் கேள்விகள் இருந்தால் அவற்றை கருத்துப் பிரிவில் விடவும் அல்லது கூடுதல் தொழில்நுட்ப கேள்விகளுக்கும் விரைவான பதிலுக்கும் மன்றங்களைப் பயன்படுத்தவும்.