क्या एक परिचालन एम्पलीफायर (op amp) का इनपुट प्रतिबाधा अनंत या शून्य है?

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आदर्श रूप से, इनपुट प्रतिबाधा अनंत है।

लेकिन, एक अंतर एम्पलीफायर के इनपुट प्रतिरोध (रिन) की गणना में, लेखक ने यह अवधारणा ली कि दो इनपुट टर्मिनलों को कम परिचालित किया जाता है, जो कि सही भी है, क्योंकि ओपन लूप का लाभ अनंत है। (जो बदले में मांग करता है कि इनपुट टर्मिनल वोल्टेज के बीच का अंतर शून्य है। इसलिए, शॉर्ट सर्किट।)

मेरा प्रश्न: ऐसा क्यों है कि हम कुछ मामलों में शून्य इनपुट करंट (अनंत इनपुट प्रतिबाधा के कारण) पर विचार करते हैं, और कभी-कभी परिमित करंट को शॉर्ट सर्किट अवधारणा मान लेते हैं? क्या कोई तर्क है या यह सिर्फ एक सुविधा है?

यह पुस्तक का सर्किट आउट आरेख है:

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operational-amplifier amplifier input-impedance

— इलेक्ट्रानिक्स
स्रोत

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नहीं, उनके बीच कोई वास्तविक कमी नहीं है। यह सिर्फ गणना के लिए बहुत सरल बनाता है। वास्तव में आउटपुट से प्रतिक्रिया दूसरे पिन को समान मूल्य के लिए बाध्य करने के लिए वर्तमान की आपूर्ति करती है।

— winny

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@विन का यह अधिकार है, ध्यान दें कि ऊपर दिए गए आपके आरेख में अभी भी वहाँ कोई + या - टर्मिनल नहीं बह रहा है, उन इनपुट्स (आदर्श रूप से) में अभी भी अनंत प्रतिबाधा है। हालाँकि, इस कॉन्फ़िगरेशन में इनपुट रेसिस्टर्स में प्रवाहित धाराएँ होती हैं, जो फीडबैक रेसिस्टर और सोर्स वोल्टेज द्वारा आपूर्ति की जाती हैं। सिर्फ इसलिए कि एम्पलीफायर के पास अनंत इनपुट प्रतिबाधा है इसका मतलब यह नहीं है कि आपके द्वारा बनाए गए प्रत्येक सर्किट का उनके आंतरिक टर्मिनलों पर अनंत प्रतिबाधा होगी।

— जॉन डी।

यह "वर्चुअल शॉर्ट सर्किट" काफी भ्रामक है, क्योंकि यह बताता है कि कुछ वर्तमान V + और V- इनपुट के बीच जाता है।

— TEMLIB

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शब्दावली एक नौसिखिया के लिए भ्रामक हो सकती है, वास्तव में। "वर्चुअल शॉर्ट सर्किट" शब्द इस तथ्य को संदर्भित करता है कि नकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ एक ऑपैंप सर्किट में सर्किट को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि (आदर्श रूप से) दो ऑपैंप इनपुटों में वोल्टेज शून्य बनाता है।

के बाद से एक दो अंक के बीच एक शॉर्ट सर्किट के गुणों के उन बिंदुओं भर में वोल्टेज शून्य, लोग हैं, जो कि शब्दावली माना (मुझे लगता है) कॉल करने के लिए क्या opamp एक "आभासी के इनपुट टर्मिनलों के बीच होता है एक सहज ज्ञान युक्त बात का आविष्कार किया है कम"। उन्होंने इसे "आभासी" कहा क्योंकि इसमें एक वास्तविक (आदर्श) लघु की अन्य संपत्ति का अभाव है : बिना किसी समस्या के वर्तमान की किसी भी राशि को प्राप्त करने के लिए! काश, यह कोई छोटा अंतर नहीं है! वे कम भ्रामक तरीके से ("वोल्टेज संतुलन का सिद्धांत"!) कहा जा सकता था, लेकिन "आभासी लघु सिद्धांत" कूलर लगता है, शायद! कौन जाने?!

इसलिए, जब हम कहते हैं कि दो इनपुटों के बीच एक वर्चुअल शॉर्ट है , तो यह कहना आसान और पारंपरिक तरीका है कि सर्किट इनपुट पर वोल्टेज को संतुलित करने का प्रयास करता है, अर्थात यह उन्हें बनाने और उन्हें बराबर रखने की कोशिश करता है।

ध्यान दें कि "वर्चुअल शॉर्ट" का अस्तित्व अम्पैम्प की नहीं, बल्कि सर्किट की एक संपत्ति है, (हालांकि यह ओपैंप के आदर्श रूप से अनंत लाभ का शोषण करता है), जबकि यह तथ्य कि इनपुट में कोई करंट प्रवाह नहीं होता है (आदर्श)।

EDIT (टिप्पणी द्वारा प्रेरित)

मैं उपरोक्त बातों के बारे में स्पष्ट होने की कोशिश करूँगा। वर्चुअल शॉर्ट विशेष रूप से एक साथ संयुक्त दो प्रमुख कारकों के कारण है: बहुत अधिक लाभ + नकारात्मक प्रतिक्रिया।

$V^+$ $V^-$ $V_o$ $V_o = A(V^+-V^-)$ $A$

$V^+-V^-=V_o/A$ $V_o$ $A$

$V^+$ $V^-$

नकारात्मक प्रतिक्रिया लागू करें और आपको इनपुट वोल्टेज की एक सार्थक श्रेणी में इनपुट पर एक शून्य अंतर वोल्टेज मिलेगा ।

— लोरेंजो डोनाटी - Codidact.org
स्रोत

जोड़ने पर: एक बहुत बड़े-लाभ के रूप में एक परिचालन एम्पलीफायर की कार्रवाई, आउटपुट-से-इनवर्टिंग-टर्मिनल फीडबैक लूप के साथ मिलकर बहुत-उच्च-इनपुट-प्रतिबाधा अंतर एम्पलीफायर ठीक है जो अंतर इनपुट वोल्टेज को शून्य से ड्राइव करता है

— Oldrinb

एक ही क्षमता, इसलिए कोई वोल्टेज नहीं: प्रोपोसेन्शियल नोड्स हो सकता है?

— मैजिक स्मोक

@oldrinb वास्तव में opamp के इनपुट प्रतिबाधा वर्चुअल शॉर्ट को प्राप्त करने के लिए कोई भूमिका नहीं निभाती है। मुख्य कारक बहुत अधिक लाभ + नकारात्मक प्रतिक्रिया हैं।

— लोरेंजो डोनाटी - कोडिडैक्ट .2

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वास्तव में बहुत अच्छा सवाल।

मुझे लगता है कि इस से अधिक का जवाब एक ऑप amp के बराबर सर्किट को देखकर दिया जा सकता है।

एक आदर्श ऑप amp के लिए, V + और V- में बहने वाला वर्तमान शून्य है, इसलिए इसका मतलब है कि रिन अनंत होना चाहिए।

जब एक आदर्श ऑप amp एक प्रतिक्रिया व्यवस्था में सेटअप होता है (Vout किसी तरह से V + या V- से जुड़ा होता है), V + पर वोल्टेज V- के बराबर होगा। पाठ्यपुस्तक V + के समान होने के कारण V को एक आभासी छोटा बना देती है। सेशन amp का इनपुट प्रतिबाधा अभी भी अनंत है!

मेरे सर्किट वर्ग में, हम दोनों के बीच एक आभासी कमी नहीं थी क्योंकि यह भ्रामक हो सकता है। इसके बजाय, हमने सिर्फ V + = V- कहा और इसका उपयोग अन्य अज्ञात को हल करने के लिए एक समीकरण के रूप में किया।

— एडिसन
स्रोत

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आप वर्चुअल शॉर्ट नहीं बनाते हैं। यह एक नकारात्मक प्रतिक्रिया स्थिति में एक सेशन- amp का वर्णन करने के लिए सिर्फ एक उपयोगी अवधारणा है। "शॉर्ट" को ऑप-एम्पी द्वारा बनाया जाता है जो सामान्य परिचालन स्थितियों को मानते हुए वी + = वी- जो भी कर सकता है। यदि ऑप-एम्प एक कंप्टेटर के रूप में कार्य कर रहा है, तो V + और V- विद्युत से Vo से अलग हो जाता है, तो V + सामान्य रूप से V- के बराबर नहीं होगा।

— jbord39

मैंने सुझाव नहीं दिया कि V + और V- के बीच का संबंध शारीरिक है। मैंने कहा कि पाठ्यपुस्तक एक आभासी शॉर्ट बनाकर इसे अनुकरण करती है जो सही है। "वर्चुअल शॉर्ट बनाकर", जिसका उद्देश्य V + से V तक एक रेखा खींचना है ताकि V + V के बराबर होने का प्रतिनिधित्व किया जा सके।

— Addison

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"चूंकि रिन से कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है, V + पर वोल्टेज V के बराबर होना चाहिए" - यह सच नहीं है। V + और V- दोनों को 1k b / w कनेक्ट करें और V + @ पॉजिटिव सप्लाई और V- को जमीन पर रखें। आउटपुट पॉजिटिव रेल होगी। V +, V- के बराबर नहीं होगा। V + सामान्य रूप से V- के बराबर है, इसका कारण यह है कि op-amp एक प्रतिक्रिया व्यवस्था में सेटअप है जो अंतर b / w V + और V- को कम करने का प्रयास करता है। मेरी बात नेत्रहीन रूप से समीकरणों को लागू कर रही है w / o उनके उद्देश्य को समझना भ्रामक है।

— jbord39

तुमने एक अच्छी बात कही। V + के बराबर होने के पीछे मेरा तर्क केवल एक प्रतिक्रिया व्यवस्था में मान्य है। मैंने अपनी पोस्ट सही कर दी है।

— Addison

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संक्षेप में, ऑप amp के इनपुट प्रतिबाधा और समग्र एम्पलीफायर सर्किट के इनपुट प्रतिबाधा के बीच अंतर है । यहां तक कि आपके द्वारा दिखाए जाने वाले अलग-अलग amp में, वास्तव में op amp में प्रवेश करने वाला कोई वर्तमान नहीं है, जो (आदर्श रूप में) अनंत इनपुट प्रतिबाधा है।

एक तरफ के रूप में, ध्यान दें कि अंतर एम्पी इनपुट अलग-अलग इनपुट प्रतिबाधाओं को देखते हैं, जो कॉन्फ़िगरेशन के दोष में बनाया गया है।

— स्कॉट सीडमैन
स्रोत

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सिर्फ हवा साफ करने के लिए। यदि एक ऑप-एम्प का उपयोग एक तुलनित्र के रूप में नहीं किया जा रहा है, तो दूसरे शब्दों में इसका नकारात्मक प्रतिक्रिया अवरोधक है, तो यह (+) और (-) इनपुट समय के बीच अंतर को + (+) और () रखने के लिए लाभ का उत्पादन करेगा। -) एक ही वोल्टेज पर इनपुट। वास्तविक दुनिया में, एक op-amp का इनपुट प्रतिबाधा कभी भी अनंत या शून्य ओम नहीं हो सकता है, लेकिन कहीं न कहीं इनबेटीन है ।
यदि आप प्रतिरोधक मानों का बहुत कम या अधिक उपयोग करते हैं तो op-amp अस्थिर हो सकता है, और (+) और (-) इनपुट के बीच वोल्टेज अज्ञात है। आमतौर पर आप ऐसे डिजाइन देखेंगे जहां (+) इनपुट को एक अवरोधक के माध्यम से जमीन पर संदर्भित किया जाता है और op-amp में द्वि-ध्रुवीय बिजली की आपूर्ति होती है। इस स्थिति में (-) इनपुट एक वर्चुअल ग्राउंड होगा क्योंकि (+) इनपुट ग्राउंड पोटेंशियल पर है।
एकल-समाप्त बिजली आपूर्ति (+) इनपुट के साथ प्रतिरोधों के साथ 1/2 आपूर्ति वोल्टेज के लिए पक्षपाती है, इसलिए आउटपुट में सकारात्मक और नकारात्मक स्विंग की एक समान मात्रा संभव है। और हां, फीडबैक लूप (-) इनपुट पर होगा 1/2 आपूर्ति वोल्टेज भी। इस पूर्वाग्रह वोल्टेज पर कोई संकेत लगाया जाता है और लाभ और प्रतिक्रिया प्रतिरोधों के अनुपात के अनुसार प्रवर्धित किया जाता है।
इनपुट प्रतिबाधा उपयोग किए गए प्रतिरोधों के मूल्य से नियंत्रित होती है, लेकिन उनका न्यूनतम और अधिकतम मूल्य उपयोग किए गए ऑप-एम्प पर निर्भर करता है । CA3140T op-amp में 1.5 गीगा ओम का इनपुट प्रतिबाधा है, इसलिए इनपुट / फीडबैक के लिए megohm रेंज में रेसिस्टर्स का उपयोग करना ठीक है। Op-amp, प्रतिरोधों को पदार्थ के लिए पर्याप्त नहीं लोड कर रहा है।
अब LM324 op-amp को लें जिसमें एक इनपुट प्रतिबाधा लगभग 1,000 गुना कम है। अब आपको पता चलेगा कि 100K से अधिक के फीडबैक रेसिस्टर्स के पास अपेक्षित लाभ नहीं है, क्योंकि ऑप-एम्पी अपने स्वयं के लोड के रूप में कार्य कर रहा है, प्रतिरोधों के अधिकतम मूल्य पर एक गंभीर सीमा लगाता है जिसका उपयोग किया जा सकता है।
एक अच्छा समझौता TLF61 / TL071 / TL081 श्रृंखला की तरह JFET op-amps है जो ऑडियो उपयोग के लिए बहुत शांत हैं और 100 मेगा ओम या तो इनपुट प्रतिबाधा है। आप बहुत अधिक त्रुटि के बिना कई megohms तक प्रतिरोधों का उपयोग कर सकते हैं। JFET op-amps का एक मामूली दोष यह है कि +/- 5 वोल्ट से +/- 18 वोल्ट तक की द्विध्रुवी बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जिसमें बिजली के लिए +/- 12 वोल्ट विशिष्ट होते हैं।
RF उपयोग के लिए Op-amps में कम इनपुट प्रतिबाधा (25 से 75 ओम) और आउटपुट प्रतिबाधा होती है और यह 5 या 3.3 वोल्ट द्वारा संचालित होती है, जिसमें कई +/- 5 वोल्ट की आपूर्ति होती है। निम्न बाधाएं इतनी उच्च आवृत्तियां हैं, कभी-कभी 1 GHZ तक, इनपुट के छोटे समाई को चार्ज और डिस्चार्ज कर सकती हैं और 75 ओम या 50 ओम कोमा केबल (या एक मुड़ जोड़ी) को आसानी से चला सकती हैं। Op-amp में पूर्वाग्रह धाराएं उच्च होती हैं, इसलिए संकेत सकारात्मक और नकारात्मक रूप से तेजी से स्विंग कर सकते हैं, जिसमें कोई खींच नहीं है।

मैं op-amps पर एक किताब लिख सकता था, लेकिन इस साइट पर लेख सहित अन्य पहले से ही हैं। प्रत्येक सेशन-एम्पी निर्माण पीडीएफ को विभिन्न श्रेणियों के लिए प्रदान करता है, जो वे बनाते हैं, इसलिए आप उनके बारे में पढ़ने में वर्षों बिता सकते हैं।

— Sparky256
स्रोत