ওপ অ্যাম্প বিশ্লেষণ: কখন "নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া বিধি" প্রযোজ্য?

9

যখন আমরা ওপ অ্যাম্প সার্কিটগুলি তৈরি করি যা নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া ব্যবহার করে, যেমন:

... আমরা ধরে নিই খুব সহজেই সার্কিটটি বিশ্লেষণ করতে পারি

v^{-} = v^{+}

$v^- = v^+$ নেতিবাচক প্রতিক্রিয়ার কারণে (যখন ধারণাটিও নেওয়া হয় অবশ্যই অবশ্যই আদর্শ আদর্শ)।

সুস্পষ্ট উচ্চ-নির্ভুলতার পাশাপাশি এই সরলীকৃত মডেলগুলি যখন ভেঙে যায়, এটি কখন এবং কখন এটি বৈধ নয়?
উদাহরণস্বরূপ, আমরা যদি প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধককে অন্য কোনও উপাদান - সম্ভবত কোনও ক্যাপাসিটার, সূচক, ডায়োড (নিয়মিত সিলিকন ডায়োড, জেনার ডায়োড, ইত্যাদি), বা তাদের এবং অন্যান্য সাধারণ সার্কিট উপাদানগুলির সংমিশ্রণ দিয়ে প্রতিস্থাপন করি - আমরা কীভাবে জানি যে এটি কোথায় সরলীকরণ বৈধ?
এছাড়াও, এমনকি যদি আমরা প্রতিক্রিয়া উপাদান হিসাবে একটি প্রতিরোধকের সাথে থাকি, প্রতিরোধের খুব, খুব উচ্চ হয়ে যায়, এক পর্যায়ে আমরা একে একে একটি ওপেন সার্কিট হিসাবে বিবেচনা করতে পারি, এবং তাই স্পষ্টভাবে এই মডেলটি পথে কোথাও ভেঙে যায়।

সুতরাং, প্রশ্নটি হ'ল: কোন ফলস্বরূপ দরকারী ফলাফল দেওয়ার জন্য এই "প্রায় যথেষ্ট সত্য"?

সম্পাদনা করুন:

অন্য উদাহরণের জন্য, বেসিক ইনভার্টিং লগ এমপ্লিফায়ার সার্কিট বিবেচনা করুন:

যদি আমরা শকলে ডায়োড সমীকরণটি সমাধান করি

i_{D} = I_{S} (e^{v D / V T} - 1)

$i_D = I_S(e^{vD/VT} - 1)$

ভিডি জন্য, আমরা পেতে

v_{D} = V T \ln (\frac{i_{D}}{I_{S}})

$v_D = VT \ln{\left(\frac{i_D}{I_S} \right)}$ (1টিকে অগ্রাহ্য করা, যা প্রায়শই অপ্রাসঙ্গিক কারণ ক্ষতিকারকটি বরং বিশাল হবে)

আমরা যদি এটি দেখতে ভার্চুয়াল শর্ট পদ্ধতিটি ব্যবহার করি

i_{D} = \frac{v_{i n} - 0}{R_{i n}}

$i_D = \frac{v_{in} - 0}{R_{in}}$ আমরা আউটপুট জন্য সঠিক অভিব্যক্তি পেতে:

v_{o u t} = - V T \cdot \ln (\frac{v_{i n}}{I_{S} R_{i n}})

$v_{out} = -VT \cdot \ln{\left( \frac{v_{in}}{I_S R_{in}} \right)}$

সুতরাং, ভার্চুয়াল শর্ট পদ্ধতি এখানে কাজ করে। তবে যেহেতু এই ডায়োডটি তখন একটি ওপেন সার্কিট হবে

v_{o u t} > v^{-}

$v_{out} > v^-$ আমি নিশ্চিত না যে কীভাবে বিশ্লেষণটি বৈধ হবে তা আগে কীভাবে নির্ধারণ করা যায় ।

— exscape
সূত্র

আদর্শ অপ-অ্যাম্পের সাথে, +এবং -টার্মিনালগুলি একটি সার্কিটের অপ-এম্প-এর ব্যবহারের তুলনায় সমান স্বাধীন হবে।

— কেভেলার 1818

2

@ kevlar1818 কিভাবে কাজ করবে? যদি আউটপুট এবং ইনপুটগুলির মধ্যে কোনও সংযোগ না থাকে, তবে কীভাবে এটি সম্ভবত ইনপুটগুলি পরিবর্তন করতে পারে?

— exscape

স্পষ্টতার জন্য আমার উত্তর দেখুন।

— কেভেলার 1818

@ কেভেলার 1818: ধারণাটি যে ওপ অ্যাম্প ইনপুটগুলি সমান হবে কিছুটা পরিমাপের উপর নির্ভর করে না কেবল ওপ অ্যাম্প আদর্শ, তবে সার্কিটের অন্যান্য উপাদানগুলিও। যদি সার্কিটের অন্যান্য উপাদানগুলি আউটপুট ভোল্টেজের সাথে সম্মতিযুক্ত প্রতিক্রিয়া পথ ভোল্টেজের প্রথম ডাইরিভেটিভের কারণ হয় (আরসি কোনও বিলম্বিত না হলে এটি ঘটতে পারে), অপ্ট অ্যাম্প তাত্ক্ষণিকভাবে প্রতিক্রিয়ার ইনপুটগুলিতে ভারসাম্য বজায় রাখতে সক্ষম হবে না একটি পদক্ষেপ উদ্দীপনা।

— সুপারক্যাট

7

আপনি যেমন বলেছিলেন, দুটি ওপ্যাম্প ইনপুট প্রায় সমান হবে তা সরলকরণ এবং এটি প্রায়শই স্পষ্টভাবে বিবৃত না হওয়া পরামিতিগুলির উপর নির্ভর করে। এটি একটি ভাল প্রশ্ন যে আপনি যে কোনও শর্টকাট বা থাম্ব ব্যবহার করেন তার বিধিগুলির সীমাটি জানা জরুরি।

যেমন ক্লাব্যাচিও ইতিমধ্যে বলেছে, ওপ্যাম্প আউটপুটটি ক্লিপ করা থাকে বা পছন্দসই সংকেত তৈরি করতে তার উপলব্ধ পরিসরটি অতিক্রম করতে হবে এমন ধারণাটি লঙ্ঘিত হওয়ার একটি জায়গা place অনুমানকে অবৈধ করে তোলে এমন অন্যান্য কারণগুলির মধ্যে রয়েছে:

প্রতিক্রিয়া নেতিবাচক নয়। এটি বোকা লাগতে পারে তবে আমি একজনকে একটি সাক্ষাত্কারে একটি সাধারণ ওপাম্প হিস্টেরিসিস সার্কিট দেখিয়েছি এবং ইনপুট ভোল্টেজের ফাংশন হিসাবে আউটপুট ভোল্টেজের প্লট আঁকতে বলেছি। একাধিক প্রার্থী এই বলে শুরু করলেন যে ওপ্যাম্প এর দুটি ইনপুট একই রাখার চেষ্টা করবে এবং তারপরে সেখান থেকে নিজেকে আরও গভীর গর্তে খনন করবে। বলা বাহুল্য, সেগুলি ছিল ছোট সাক্ষাত্কার।
লাভ যথেষ্ট নয়। নোট করুন যে ইনপুট সমান রাখার নিয়ম অসীম লাভ অনুমান করে। অনুরূপভাবে নিয়ম যে গেইন = -আরএফ / রিন অসীম লাভ অনুমান করে। সাধারণত ওপ্যাম্প ওপেন লুপ লাভগুলি প্রায় একশো বা তার বেশি হয় এবং আমরা একক পর্যায় থেকে সর্বাধিক 100 বা সম্ভবত 1000 এর জন্য জিজ্ঞাসা করি না, সুতরাং মনে হয় এটি একটি ছোট সমস্যা।

যাইহোক, এটি লাভের উপর ফ্রিকোয়েন্সিটির প্রভাব সম্পর্কে ভুলে যায়। ডিসি তে 100 কে ওপেন লুপ ভোল্টেজ লাভের জন্য একটি 1 মেগাহার্টজ ওপ্যাম্প নির্দিষ্ট করা যেতে পারে তবে আপনি যদি এটি অডিওর জন্য ব্যবহার করেন এবং 20 কেএইচার্জ পাস করতে চান তবে আপনার কাছে কেবল 50 টির মতো খারাপ ক্ষেত্রে লুপ লাভ রয়েছে। আপনি যদি 25 টি লাভের জন্য প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধকদের সেট করেন, তবে এটি কেবল উচ্চ প্রান্তে 2x হেডরুম ছেড়ে দেয়, যা উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে বন্ধ লুপ লাভকে মারাত্মকভাবে হ্রাস করবে।
হার হার সীমাবদ্ধতা। এমনকি যথেষ্ট লাভ এবং সঠিক প্রতিক্রিয়া থাকা সত্ত্বেও, ওপ্যাম্প কেবলমাত্র এত দ্রুত তার আউটপুট পরিবর্তন করতে পারে। এটাই হ'ল স্যুইট রেট স্পেস। লাভ * ব্যান্ডউইথ পণ্যটি ছোট সংকেতের জন্য। বৃহত্তর প্রশস্ততা সংকেতগুলি হ্রাসমান হারের সমস্যার মধ্যে চলে যেতে পারে। বেশিরভাগ ওপ্যাম্পের জন্য, ফুল স্যুপ আউটপুট সিগন্যালটি বরং কম ফ্রিকোয়েন্সি যা লাভ * ব্যান্ডউইথ পণ্যটি বোঝায়।

— অলিন ল্যাথ্রপ
সূত্র

চমৎকার উত্তর. আমি ওপ্যাম্পকে আদর্শ বলে মনে করেছি, কারণ অন্যথায় হাইফোথিসিস সর্বদা মিথ্যা :)

— ক্লাবচিও

4

যতক্ষণ না অপ-এম্প একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজের ইনপুট সমান ড্রাইভিং আউটপুট সেট করতে পারে, ততক্ষণ।

এই অনুমানটি তখনই পড়ে যখন এটি না পারে, যেমন মতামতটিতে এটির একটি মুক্ত সার্কিট রয়েছে (ইতিবাচক বা নেতিবাচক)। তারপরে, কোন ইনপুট উচ্চতর চালিত হবে তার উপর নির্ভর করে এটি রেলগুলির একটিতে পরিপূর্ণ হবে। মনে রাখবেন যে ওপেন সার্কিট প্রতিক্রিয়াটি একটি বিপরীত ডায়োডও হতে পারে।

আর একটি ক্ষেত্রে হতে পারে যদি ইনপুটগুলিতে সাম্যাবস্থাকে অনুমতি দেয় এমন ভোল্টেজটি স্যাচুরেশন ভোল্টেজের বাইরে। আবার, অপ-এম্পটি পরিপূর্ণ হবে এবং ইনপুটটি ভারসাম্যহীন হবে।

কিন্তু ইনপুট সমান হতে হবে কেন?

অপ-এম্পে তিনটি অপারেটিং অঞ্চল রয়েছে, একটি উচ্চ-লাভ অঞ্চল বলে, এবং দুটি স্যাচুরেশন অঞ্চল। ইনপুটগুলি সমান হতে হবে এমন নিয়মটি কেবল উচ্চ লাভের অঞ্চলের জন্যই থাকে এবং এটি আদর্শ অপ-অ্যাম্পের জন্য আসে:

V_{o u t} = \infty (V_{d}) = \infty (V_{+} - V_{-})

$V_{out} = \infty (V_d) = \infty (V_+ - V_-)$

যার অর্থ হ'ল আউটপুট ভোল্টেজ কেবল সীমাবদ্ধ যদি ইনপুট ভোল্টেজগুলি সমান হয়, সুতরাং অপ-এম্পটি আউটপুট ভোল্টেজকে এমন মানকে বাধ্য করবে যা পার্থক্যটিকে শূন্য করে।

যখন অপ-অ্যাম্পটি পরিপূর্ণ হয়, তবে, আউটপুট ভোল্টেজ কেবলমাত্র দ্বারা দেওয়া হয়

V_{o u t} = V_{s a t}

$V_{out} = V_{sat}$

যার অর্থ এই যে অপ-অ্যাম্প ইনপুটগুলি সমান সেট করতে যথাসাধ্য চেষ্টা করছে, তবে এটি একটি অস্থাবর প্রাচীরের সাথে সংঘর্ষ করছে। সুতরাং ইনপুটগুলি আউটপুট ভোল্টেজকে সন্তুষ্ট করতে ভারসাম্যহীন করতে পারে।

আপনার উদাহরণে, আপনি খুঁজে পেতে পারেন যে ইনপুটটি সমান বা তার চেয়ে বড় হলে:

V_{i n}^{S A T -} = - V_{S A T -} \frac{R_{i n}}{R_{f}}

$V_{in}^{SAT-} = - V_{SAT-}\frac{R_{in}}{R_{f}}$

আপনার উদাহরণ সার্কিটে, যখন ভিন নেতিবাচক হবে তখন ভি + আরও বেশি হবে এবং তারপরে আউটপুটটি পরিপূর্ণ হবে। ভারসাম্যটি পুনরুদ্ধার করার কোনও উপায় নেই, কারণ ডায়োডটি বিপরীত হবে, সুতরাং প্রতিটি নেতিবাচক ইনপুটটির জন্য আউটপুটটি স্যাচুরেশন ভোল্টেজ হবে।

— ক্লাবচিও
সূত্র

ধন্যবাদ, তবে আমি এর মধ্যে বেশিরভাগটিই জানতাম (আমি বিভিন্ন অপ্প অ্যাম্প সার্কিটের প্রচুর বিশ্লেষণ করেছি, তবে তাদের সবার মধ্যে একটি বিষয় ছিল: এই পদ্ধতিটি প্রয়োগ হবে কিনা তা সাধারণত স্পষ্ট ছিল)। আমি অনুমান করি যে আমি একটি ওপেন সার্কিট হিসাবে গণনা করা সম্পর্কে কি বিভ্রান্ত - উদাহরণস্বরূপ, একটি ডায়োড এক হতে পারে (একটি আদর্শ, কমপক্ষে), কিন্তু পদ্ধতিটি এখনও সেখানে কাজ করে বলে মনে হচ্ছে। আমি লগ এম্পের উদাহরণ যুক্ত করলাম।

— 3:30 '

আমি আপনাকে সেই পুরানো দিনগুলিতে স্মরণ করেছি! আমি স্যাচুরেশন সূত্রটি সম্পর্কে কৌতুহলী (শেষটি। আপনি কি আমাকে সেই সূত্রটি সম্পর্কে একটি রেফারেন্স দিতে পারেন, পরিবর্তে আপনাকে এ বিষয়ে আরও কথা বলার জন্য জিজ্ঞাসা করছেন

— hbak

2

ইন এই উত্তর আমি স্থানান্তর ফাংশন আহরণ করতে এবং কেন আমরা অনুমান করতে উভয় ইনপুট সমান সঙ্গে শেষ করা।

গণনায় একটি সরল সরলকরণ রয়েছে, যা খোলা লুপ লাভ খুব বেশি হলে ক্ষমাযোগ্য। এটি বেশিরভাগ ওপ্যাম্পগুলির জন্য সত্য, আমি 100 000 চিত্রটি ব্যবহার করেছি।

আমি যে বিষয়ে কথা বলিনি তা হ'ল অফসেট ত্রুটি। এটি ইনপুট পিনগুলির মধ্যে একটি ভোল্টেজ পার্থক্য যা -আরএফ / রিন দ্বারা প্রশস্ত করা হবে। যদি আপনি একটির জন্য চয়ন করেন তবে একটি 0.25mV অফসেট আউটপুটে 250mV ত্রুটি হিসাবে দেখাতে পারে $\times$ 1000 প্রশস্তকরণ কিছু ওপ্যাম্পে অফসেট নাল বিকল্প থাকে যা আপনাকে পেন্টিওমিটারের সাহায্যে অফসেটটি ছাঁটাই করতে দেয়।
যাইহোক, আপনার ওপ্যাম্পের প্রশস্তকরণ সীমাবদ্ধ করুন।

— stevenvh
সূত্র