इस नॉन-इनवर्टिंग ऑप-एम्प सर्किट में प्रतिरोधों के लिए बेहतर मान (रेंज के संदर्भ में) चुनें

Question

इन दिनों मैं ऑपरेशनल एम्पलीफायरों को देख रहा हूँ; मैंने जो देखा है, उन्हें सर्किट में लागू करना काफी सरल है, कम से कम जब वे "नॉन-इनवर्टिंग" के रूप में जुड़े होते हैं। दो प्रतिरोधों, R1 और R2 (R2 को "प्रतिक्रिया अवरोधक" कहा जाना चाहिए) की गणना करके लाभ / प्रवर्धन का निर्धारण संभव है?)

(छवि http://mustcalculate.com/electronics/noninvertingopamp.php से ली गई है ।)

मुझे समझाने के लिए एक व्यावहारिक उदाहरण दें कि मेरे प्रश्न कहां हैं:

मेरे उदाहरण में, मैं "नॉन इनवर्टिंग एम्पलीफायर" के रूप में एक ऑप-एम्प (उदाहरण के लिए, TLV272 , जो "रेल टू रेल") को लागू करने का विकल्प चुनता हूं । फिर मैं 10 वोल्ट के वोल्टेज को 15 वोल्ट तक बढ़ाना चाहता हूं (यह सुनिश्चित करने के लिए, मैं 15 वोल्ट की बिजली की आपूर्ति के साथ ऑप-एम्प खिलाऊंगा)। खैर: समीकरण द्वारा मुझे R1 के लिए 20 k R का मान और R2 के लिए 10 kΩ का मान चुनना है, जो 3.522 dB (वोल्टेज लाभ 1.5) के प्रवर्धन के बराबर है।

ठीक है, लेकिन मैं भी R1 को 200 k R2 और R2 को 100 k I के रूप में चुनकर, या 200 M of के R1 और 100 MΩ के R2 तक (या बिलकुल विपरीत: R1 के 2 मिलिओम और R2 के 1 के रूप में चुनकर ऐसा ही कर सकता हूं। milliohm): इन सभी मामलों में मुझे अभी भी 1.5 का लाभ होगा, लेकिन मूल्यों के संदर्भ में प्रतिरोधों की पूरी तरह से अलग रेंज के साथ।

मैं मापदंड (सीमा के संदर्भ में) को नहीं समझ सकता कि इन प्रतिरोधों को कैसे चुना जाना चाहिए। हो सकता है कि यह मानदंड उस तरह के सिग्नल से संबंधित हो, जिससे ऑप-एम्प को अपने इनपुट में हेरफेर करना होगा? या और क्या? और व्यावहारिक उदाहरण में, अगर मैं "R1 = 2 k example R2 = 1 k R" और "R1 = 200 MΩ R2 = 100 MΩ" का उपयोग करके सिग्नल बढ़ाता हूं तो क्या अंतर होगा?

संपादित करें: मैंने देखा है कि मेरे प्रश्न को संपादित किया गया है, मेरे व्याकरण को सही करने के लिए भी: धन्यवाद। मुझे अपनी गलत वर्तनी के लिए खेद है, लेकिन अंग्रेजी मेरी मुख्य भाषा नहीं है। अगली बार, मैं अपने व्याकरण में अधिक सटीक होने का प्रयास करूंगा।

Comments

मैं जानता हूं कि किसी को इस पर एक अच्छा लंबा विस्तृत उत्तर लिखना है, लेकिन संक्षिप्त और मधुर: आपके ओपम्प को उन प्रतिरोधों के माध्यम से वर्तमान / स्रोत करना है, इसलिए निम्न मान = उच्च वर्तमान। लेकिन , प्रतिरोधों के कारण शोर होता है - और यह शोर प्रतिरोध के मूल्य के समानुपाती होता है। तो व्यापार बंद। मुझे यकीन है कि अन्य विचार हैं, लेकिन वे पहले वसंत हैं जो दिमाग में आते हैं।

— ब्रंस

चिंता मत करो: धन्यवाद, वैसे भी, अपने सरल जवाब के लिए :)

— मिस्टर डी

इसके अलावा, उच्च मूल्य प्रतिरोधों के साथ सर्किट अस्थिर हो सकता है और दोलन कर सकता है। आप R2 में एक छोटा संधारित्र जोड़कर इसे रोक सकते हैं। व्यवहार में, प्रतिरोध 1 मेगा ओम तक कुछ सैकड़ों ओम के बीच होगा।

— बिमपेल्रेककी

@Rimpelbekkie मैं उस एप्लिकेशन में नहीं समझ सकता, जब किसी मूल्य को "उच्च" माना जाना चाहिए। 10 ओम की तुलना में 100 ओम? 1Khom की तुलना में 10Kohm? और इसी तरह।

— मिस्टर डी

उच्चतर से मेरा मतलब है कि क्रीज में प्रतिरोधों के मूल्य के रूप में दोलन होने की संभावना बढ़ जाती है। रोकनेवाला का वास्तविक मूल्य जिसके ऊपर दोलन हो सकते हैं, वह opamp पर निर्भर हो सकता है, इसलिए कोई पूर्ण मूल्य नहीं है। यह डेटाशीट में आपके द्वारा खोजे गए ओपैंप के गुणों पर निर्भर करता है।

— Bimpelrekkie

Answer 1

जैसा कि आप समझ चुके हैं, लाभ केवल दो प्रतिरोधों के अनुपात का एक कार्य है । इसलिए, पहली नज़र में, 2 kΩ / 1 k and, और 2 M 1/1 M equivalent समतुल्य हैं। वे, आदर्श रूप में, लाभ के संदर्भ में हैं, लेकिन अन्य विचार भी हैं।

सबसे बड़ा स्पष्ट विचार यह है कि दो प्रतिरोधों को आउटपुट से खींचा जाता है। 15 V पर, 2kΩ / 1k presents संयोजन 3 k will का भार प्रस्तुत करता है और यह (15 V) / (3 k /) = 5 mA आकर्षित करेगा। 2Mise / 1MΩ संयोजन वैसे ही 5 µA ड्रा होगा।

इससे क्या फर्क पड़ता है? सबसे पहले, आपको यह विचार करना होगा कि आप जो भी लोड करना चाहते हैं उसके अलावा ओपैम्प को 5 एमए भी सोर्स कर सकते हैं। शायद 5 एमए कोई समस्या नहीं है, लेकिन जाहिर है कि कहीं न कहीं एक सीमा है। क्या यह 50 एमए का स्रोत हो सकता है? हो सकता है, लेकिन शायद नहीं। आप सिर्फ R1 और R2 को कम नहीं रख सकते हैं, यहां तक ​​कि उनके अनुपात को समान रखते हुए, और सर्किट को काम करना जारी रख सकते हैं।

यहां तक ​​कि अगर opamp आपके द्वारा चुने गए R1 + R2 मान के लिए वर्तमान की आपूर्ति कर सकता है, तो आपको यह विचार करना होगा कि क्या आप उस वर्तमान को खर्च करना चाहते हैं। यह एक बैटरी संचालित डिवाइस में एक वास्तविक मुद्दा हो सकता है। 5 mA सतत नाली बाकी सर्किट की जरूरत से बहुत अधिक हो सकती है, और शॉर्ट बैटरी लाइफ का प्रमुख कारण है।

अन्य प्रतिरोध भी उच्च प्रतिरोध पर हैं। सामान्य रूप से उच्च प्रतिबाधा नोड्स शोर उठाने के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, और उच्च-मूल्य अवरोधक में अधिक अंतर्निहित शोर होता है।

कोई भी ओपैंप सही नहीं है, और इसका इनपुट प्रतिबाधा शून्य नहीं है। आर 1 और आर 2 डिवाइडर ओपैम्प के इनवर्टिंग इनपुट को ड्राइविंग आर 1 // आर 2 के वोल्टेज स्रोत बनाते हैं। 2M is / 1MΩ के साथ, यह समानांतर संयोजन 667 k 1 है। यह opamp के इनपुट प्रतिबाधा की तुलना में छोटा होना चाहिए अन्यथा महत्वपूर्ण ऑफसेट त्रुटि होगी। Opamp इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, यदि इनपुट बायस करंट 1 thenA है, तो 667 kΩ सोर्स के इनपुट के कारण ऑफसेट वोल्टेज 667 mV है। यह एक बड़ी त्रुटि स्वीकार्य होने की संभावना नहीं है।

उच्च प्रतिबाधा के साथ एक और समस्या कम बैंडविड्थ है। हमेशा कुछ परजीवी समाई होगी। उदाहरण के लिए मान लें कि दो प्रतिरोधों और इनवर्टिंग इनपुट से जुड़े नेट में जमीन पर 10 पीएफ समाई है। 667 k filter की ड्राइविंग के साथ, आपके पास केवल 24 kHz पर एक कम पास फिल्टर है। यह एक ऑडियो अनुप्रयोग के लिए स्वीकार्य हो सकता है, लेकिन कई अन्य अनुप्रयोगों में एक गंभीर समस्या है। आप उच्च आवृत्तियों पर बहुत कम लाभ प्राप्त कर सकते हैं, जैसा कि आप ओप्पम के लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद और प्रतिक्रिया लाभ से उम्मीद करते हैं।

इंजीनियरिंग में सब कुछ के साथ, यह एक व्यापार है। आपको दो प्रतिरोधों को तोड़ने में स्वतंत्रता की दो डिग्री है। लाभ आप केवल एक डिग्री नीचे नाखून चाहते हैं। आपको वर्तमान आवश्यकताओं और दूसरे को तय करने के लिए आउटपुट प्रतिबाधा से व्यापार करना होगा।

Comments

एक बहुत ही व्यापक और व्यापक जवाब। धन्यवाद। मैंने वर्तमान के बारे में इस तथ्य को समझा है कि दो प्रतिरोधक आकर्षित करेंगे। आइए इस मामले को लें कि मैं इस वर्तमान को फिर से op amp के आउटपुट से बढ़ाना चाहता हूं, एक ट्रांजिस्टर के इनपुट तक (उदाहरण के लिए "एमिटर-फॉलोअर" के रूप में जुड़ा हुआ 6 एम्पियर ट्रांजिस्टर)। मैं उस ट्रांजिस्टर को 5 mA ((15 V) / (3 k))) के साथ फ़ीड कर सकता हूं या बेहतर होगा कि ट्रांजिस्टर को अधिक धारा के साथ चलाएं, ताकि op-amp के लिए प्रतिरोधों के कम मूल्यों के साथ?

— मिस्टर डी

आपने कहा: "यह क्या मायने रखता है? सबसे पहले, आपको यह विचार करना होगा कि क्या opamp 5 mA भी स्रोत कर सकता है" क्या आप मुझे दिए गए op amp (TLV272) के साथ "वास्तविक" उदाहरण प्रदान कर सकते हैं? तो: यह 5 mA स्रोत कर सकते हैं? अपनी सुविधाओं को बिना नुकसान पहुंचाए बिना यह कितना (अधिकतम) करंट का स्रोत बना सकता है? मैं यह पूछता हूं इसलिए मैं डेटाशीट के साथ एक सत्यापन कर सकता हूं, क्योंकि मैं ऑब्जेक्ट में ऑप amp के लिए विभिन्न मूल्य की व्याख्या करने में सक्षम नहीं हूं। इसलिए, आपके स्पष्टीकरण से मैं एक डेटाशीट को समझने में अधिक सक्षम हो जाऊंगा। धन्यवाद।

— मिस्टर डी

@ मिस्ट: दुर्भाग्य से आउटपुट करंट खराब तरीके से निर्दिष्ट होता है, हालांकि जो कुछ है वह काफी स्पष्ट और स्पष्ट है। पृष्ठ 6 पर चार्ट के निचले भाग को देखें, स्पष्ट रूप से "आउटपुट वर्तमान" लेबल। 10 वी शक्ति के साथ आमतौर पर 13 एमए स्रोत हो सकता है , जो वास्तव में बिल्कुल भी कोई युक्ति नहीं है। आपको भारी रूप से गोता लगाने की जरूरत है। यदि यह मायने रखता है, तो एक बेहतर-निर्दिष्ट opamp प्राप्त करें।

— ओलिन लेट्रोप

Answer 2

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कम मूल्य प्रतिक्रिया प्रतिरोधों में अपेक्षाकृत उच्च वर्तमान होता है जो एम्पलीफायर को ड्राइव करना चाहिए। इनवर्टिंग एम्पलीफायर में, रिन इनपुट प्रतिबाधा सेट करता है, इसलिए यह सबसे अच्छा है कि मूल्य बहुत कम न हो क्योंकि सिग्नल स्रोत को इसे चलाना चाहिए।

पैमाने के दूसरे छोर पर, बहुत बड़े प्रतिरोधक न केवल शोर (थर्मल या जॉनसन शोर) उत्पन्न करते हैं, बल्कि भाग के प्राकृतिक समाई के कारण *, वे प्रतिक्रिया पाश में एक फिल्टर बनाते हैं, जो कम से कम लूप स्थिरता को कम कर सकता है एम्पलीफायर का। काफी दिलचस्प और बालों को खींचने वाले तरीकों में अपने सर्किट की एसी प्रतिक्रिया को बदलने के अलावा, यह प्रभाव कम लाभ पर खराब हो जाता है, और 4 से नीचे के लाभ (आमतौर पर, विशिष्ट एम्पलीफायर पर निर्भर करता है) काफी दर्द से काट सकता है। वास्तव में, कई एम्पलीफायरों को विशेष रूप से न्यूनतम लाभ प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इस लाभ से नीचे अस्थिर हैं (फायदे में बेहतर क्षणिक विनिर्देशों शामिल हैं)।

एक सामान्य नियम के रूप में, मैं फीडबैक रेसिस्टर्स को ~ 220k से अधिक या तो इनवर्टिंग या नॉन-इनवर्टिंग कॉन्फ़िगरेशन के लिए सीमित करता हूं। यदि यह पर्याप्त लाभ नहीं देता है, तो अतिरिक्त लाभ चरण का उपयोग करें।

वहाँ कर सकते हैं एक कर सकते हैं (एक फीडबैक पाश में प्रतिरोधों का एक टी नेटवर्क एक प्रसिद्ध है) एक मंच का लाभ उठाने के लिए, लेकिन एम्पलीफायरों सस्ते हैं और नगण्य स्थान लेते हैं।

Inverting टोपोलॉजी में, प्रतिक्रिया रोकनेवाला की पसंद मुख्य रूप से सिग्नल स्रोत की आवश्यकताओं से प्रेरित होती है जो इनपुट रोकनेवाला (आमतौर पर न्यूनतम) आकार निर्धारित करता है।

• यह स्पष्ट हो जाता है जब कोई अलग विद्युत क्षमता के किसी भी दो बिंदुओं के बीच मौजूद समाई को परिभाषित करता है

HTH

Answer 3

वास्तव में संक्षिप्त उत्तर देने के लिए: k will s की दसियों की सीमा में कुछ संभवत: अच्छा होगा (अधिकांश ओपी-amp मॉडल और अन्य अनुप्रयोगों के लिए)। R _{1 के} लिए 40 k R और R _{2 के} लिए 20 kΩ आज़माएं ।

यह निश्चित रूप से सभी परिस्थितियों में आदर्श नहीं है, लेकिन आमतौर पर बिजली की खपत और शोर के स्तर के बीच उचित व्यापार के साथ ठीक काम करना चाहिए। ओलिन लैंथ्रोप और पीटर स्मिथ ने विस्तार से बताया है कि आपको बहुत अधिक या बहुत कम प्रतिरोध मूल्यों के साथ क्या नुकसान होते हैं।

Comments

+1 - हालांकि मुझे लगता है कि यह उत्तर एक टिप्पणी के रूप में बेहतर होगा, IMO आप स्पष्ट रूप से यह बताने के लिए एक उत्थान के लायक हैं कि हम में से ज्यादातर लोग पहले से ही क्या जानते हैं, लेकिन शायद ही कभी कहा गया हो - कि ज्यादातर ऑप-एम्प आमतौर पर 10k-ish मूल्यों के साथ अच्छी तरह से जा सकते हैं । मैं यह भी थोड़ा आगे जाना होगा, यह बताने के लिए कि सामान्य ईई अनुप्रयोगों में से अधिकांश के लिए R मान की सामान्य श्रेणी 100 - 100k है, और op-amps ऐसे उपकरण हैं जो ऊपरी सीमा के पास मूल्यों के साथ सबसे अच्छा काम करते हैं। मैंने खुद कुछ सस्ते ओप-एम्प्स पाए जो 47k-100k रेस के साथ अच्छा काम नहीं करना चाहते थे, 10k-33k रेंज के नीचे जाने से उन्हें पूरी तरह से काम करना पड़ा।