एक ऑप-एम्प को कैसे पता चलता है कि जमीन कहां है?

Question

हालाँकि मैं कुछ समय से op-amps के साथ काम कर रहा था, लेकिन निम्न प्रश्न आज से पहले मेरे साथ कभी नहीं हुआ।

बाईं ओर पहले ऑप amp पर विचार करें (ए)। नकारात्मक टर्मिनल जमीन से जुड़ा हुआ है, और एक छोटा वोल्टेज है$V_d$सकारात्मक टर्मिनल और जमीन के बीच लागू किया जाता है। यदि आउटपुट वोल्टेज को जमीन के संबंध में मापा जाता है, तो इसे पढ़ना चाहिए$A \cdot V_d$।

अब दाईं ओर (B) op-amp पर विचार करें। इस समय,$V_d$जमीन के संदर्भ में नकारात्मक और सकारात्मक टर्मिनलों के बीच सीधे लागू होता है। यदि आउटपुट वोल्टेज को जमीन के संबंध में मापा जाता है, तो क्या यह अभी भी पढ़ा जाएगा$A \cdot V_d$? यह कैसे हो सकता है, क्योंकि इस ऑप-एम्पी को यह पता नहीं है कि जमीन कहां है

Comments

अगर मुझे याद है कि यह आउटपुट निर्धारित करने वाले वोल्टेज टर्मिनलों में अंतर है।

— गोल्डनेम

@Goldname यह बिल्कुल मेरी बात है: यहाँ v_o = A (v_p - v_n) का एक अंधा अनुप्रयोग दोनों मामलों में v_o = A * v_d का अर्थ होगा। लेकिन सहज रूप से यह op-amp (B) के लिए सही नहीं लगता है, क्योंकि यह कैसे पता चलेगा कि सम्मान के साथ v_o क्या सेट करना है?

— एमजीए

वोल्टेज के बारे में सोचना भूल जाते हैं

— JIm Dearden

OA का कोई पता नहीं है कि जमीन कहां है और अगर तैरना छोड़ दिया जाता है, तो वह सीमा से बाहर बह जाएगी। आपको सामान्य मोड या संदर्भ वोल्टेज और अंतर वोल्टेज को परिभाषित करना होगा। सभी ओए के पास एक सीमित सीएम इनपुट रेंज है और यह काम नहीं करेगा जैसा आपने दिखाया था। (यू वी में 10 ^ 6 और शोर के स्तर के एक विशिष्ट ए वी के साथ उल्लेख करना भूल गए, कि नकारात्मक प्रतिक्रिया के बिना या तो काम नहीं करेगा ।_

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

इस सर्किट का व्यावहारिक प्रभाव यह है कि VD पॉजिटिव होने पर Vcc पॉजिटिव होने पर Vcc पॉजिटिव होने पर आउटपुट Vcc हो जाएगा।

— डैनियल

Answer 1

कुछ भी कैसे पता चलता है कि जमीन कहां है? ग्राउंड सिर्फ एक प्रतीक है जिसे हम योजनाबद्ध तरीके से पढ़ने के लिए आसान बनाते हैं। सामान्य सर्किट में कोई भी घटक योजनाबद्ध नहीं पढ़ता है, इसलिए उनमें से कोई भी नहीं जानता कि जमीन कहां है।

ऑप-एम्प बी के मामले में, आउटपुट वोल्टेज या तो अधिकतम वोल्टेज होगा ऑप-एम्प इनपुट पर (आपूर्ति रेल द्वारा सीमित), या न्यूनतम, वोल्टेज स्रोत की ध्रुवीयता पर निर्भर करता है।

और व्यवहार में इस तरह के एक सर्किट का निर्माण, आपको एक समस्या होगी: इनपुट पर वोल्टेज स्रोत से किसी और चीज के लिए कोई रास्ता नहीं है। इस प्रकार, वास्तविक मानों को op-amp के इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान और अन्य गैर-आदर्श व्यवहारों द्वारा परिभाषित किया जाएगा, इसलिए आपको जो मिलेगा वह कुछ अजीब है जो कि उस विशेष op-amp के विवरण का एक कार्य है।

संभवतः आपको op-amps के बारे में सोचना आसान होगा, न कि उनके टर्मिनलों के बीच के अंतर को बढ़ाना। व्यवहार में, op-amps आमतौर पर नकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ संचालित होते हैं: जब वे नहीं होते हैं, तो उन्हें तुलनित्र कहा जाता है। तो, op-amp आउटपुट वोल्टेज को समायोजित करने की कोशिश करता है जैसे कि दो इनपुट समान हैं, और अनंत लाभ के साथ आदर्श op-amp के लिए, यह वास्तव में मामला है: इनपुट हमेशा एक ही क्षमता पर होंगे।

Comments

तो v_o और जमीन के बीच op-amp (B) पर मल्टीमीटर क्या पढ़ेगा?

— एमजीए

@MGA संपादन में जवाब जोड़ा

— फिल फ्रॉस्ट

ऑप amp Vd के छोटे मूल्यों के लिए एक तुलनित्र नहीं होगा। मान लीजिए कि ऑप B के लिए Vd (Vcc + Vee) / Aol से कम है। फिर आपके पास Vo = (V + -V -) * Aol है। इस समीकरण के संबंध में Vo क्या है? एक आदर्श सेशन मान लें।

— पेटीएम 27'17

@petEEy वही कहा जा सकता है जो किसी भी वास्तविक तुलनाकर्ता के बाद से, सभी वास्तविक उपकरणों की तरह, इसमें भी सीमित लाभ है। हालांकि यह अभी भी एक तुलनित्र है।

— फिल फ्रॉस्ट

इस सवाल का जवाब नहीं है। जब Vd खुले लूप लाभ से विभाजित रेल रेंज से छोटा होता है तो आप Vo के मूल्य का क्या संदर्भ देंगे? मान लीजिए कि रेलें +/- 20 हैं, Vd 1uV है, और Aol 10 ^ 6 है। Vo क्या सम्मान के साथ 1V होगा?

— पेटीएम

Answer 2

इनपुट पूर्वाग्रह धाराएं नीचे के रूप में व्यवहार करती हैं, जहां I1 और I2 संबंधित इनपुट पूर्वाग्रह धाराएं हैं और I2-I1 इनपुट ऑफसेट करंट है।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

यदि किसी दिए गए सामान्य मोड रेंज (Vcc और Vee के संबंध में) के भीतर ऑप-एम्प केवल ठीक से काम करेगा। यह आपूर्ति के बहुत करीब हो सकता है या यह एक वोल्ट या दो या दोनों आपूर्ति से दूर हो सकता है।

जैसा कि आप अपने दाहिने हाथ के उदाहरण में देख सकते हैं, I1 + I2 के लिए कोई रास्ता नहीं है, इसलिए इनपुट तेजी से आपूर्ति रेल तक पहुंच जाएगा (जिस बिंदु पर वर्तमान स्रोत अधिक-या-कम आदर्श होना बंद कर देते हैं)।

यह संभव है कि कुछ शर्तों के तहत कुछ ऑप-एम्प्स काम की तरह हो सकते हैं लेकिन यह ऐसा कुछ नहीं है जिस पर आपको भरोसा करना चाहिए। हमेशा inverting और non-inverting दोनों इनपुट के लिए एक DC पथ प्रदान करें। उपरोक्त उदाहरण केवल ऑफसेट वर्तमान (I2-I1) के लिए एक पथ प्रदान करता है। कुल पूर्वाग्रह वर्तमान (I1 + I2) का कोई रास्ता नहीं है।

जैसा कि वास्तव में आउटपुट क्या होगा- आप इसे Av v_d (Vcc + Vee) / 2 के रूप में सोच सकते हैं , हालांकि op-amp बार के ऑफसेट वोल्टेज से लाभ आमतौर पर या तो रेल में आउटपुट को संतृप्त करने के लिए पर्याप्त होता है, इसलिए मध्य-रेल योजक (Vcc + Vee) / 2 मनमाना है। उम्मीद है कि आप के लिए समझ में आता है।

Answer 3

एक सेशन-एम्पी का कोई पता नहीं है कि जमीन कहां है।

Op-amps विभेदक एम्पलीफायरों हैं। वे दो आदानों के बीच अंतर को बढ़ाते हैं और (आदर्श रूप से) किसी भी सामान्य-मोड वोल्टेज को अनदेखा करते हैं। आपके आरेख में दो सर्किटों के बीच कोई अंतर नहीं है। न तो op-amp का उत्पादन जमीन के संदर्भ में है। आउटपुट पूर्वाग्रह बिंदु दो आपूर्ति के बीच मध्य-मार्ग के करीब है। आप एक साथ इनपुट्स को छोटा करके इसे मापने की कोशिश कर सकते हैं, लेकिन आपको इनपुट बायस वोल्टेज और करंट से भी निपटना होगा। यह शायद परेशानी के लायक नहीं है।

सौभाग्य से, आपको आउटपुट पूर्वाग्रह बिंदु या "वास्तविक" संदर्भ वोल्टेज के बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है, क्योंकि वे किसी भी ऑप-एम्प के सामान्य उपयोगों के लिए मायने नहीं रखते हैं। यदि आप ऑप-एम्प का उपयोग एक तुलनित्र के रूप में कर रहे हैं, तो आप चाहते हैं कि आउटपुट या तो जितना संभव हो उतना सकारात्मक हो या जितना संभव हो, एक छोटे अंतर वाले वोल्टेज के लिए भी उतना ही नकारात्मक हो। यदि आप एक लीनियर सर्किट में op-amp का उपयोग कर रहे हैं, तो आप नकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करते हैं, जिसके कारण आउटपुट को सकारात्मक इनपुट के लिए संदर्भित किया जाता है।

वास्तविक भौतिक ऑप-एम्प्स सही अंतर एम्पलीफायरों नहीं हैं, इसलिए वास्तविक जीवन में आम-मोड वोल्टेज का आउटपुट पर एक छोटा प्रभाव होता है। जैसा कि फिल का जवाब कहता है, ऑप-एम्प का निर्माण भी मायने रखता है। लेकिन मुझे नहीं लगता कि आप जो पूछ रहे हैं उसके लिए यह महत्वपूर्ण है। Op-amps आपके सर्किट को उन्हें बनाने के लिए क्या कर रहा है यह करने के लिए नहीं बनाया गया है।

Answer 4

ओम्पैम्प के आंतरिक के निम्नलिखित प्रारंभिक ड्राइंग देखें:

इनपुट ट्रांजिस्टर को उनके आधार की आवश्यकता होती है - दोनों! वर्तमान आमतौर पर 1uA से कम है। ओपैंप खुद को निर्धारित करता है कि वह कितना लेता है, लेकिन यह उपलब्ध होना चाहिए और दोनों इनपुट के लिए इसे ट्रांजिस्टर के अंदर निर्देशित करना होगा। यदि आप "+" को केवल + और - इनपुट्स के बीच जोड़ते हैं, तो धाराएं एक साथ ट्रांजिस्टर की ओर नहीं जा सकती हैं क्योंकि "कुछ" से नया विद्युत आवेश पैदा होना चाहिए। यह किरचॉफ का नियम है।

व्यावहारिक ओपैंप सर्किट में इनपुट बेस करंट (= बायस करंट) के लिए इनपुट और सप्लाई वोल्टेज रेल या जीएनडी के बीच कुछ प्रवाहकीय भाग होता है। इस मामले में (इनपुट ट्रांजिस्टर उत्सर्जक में तीर देखें) -S आपूर्ति रेल सही दिशा इनपुट वर्तमान आपूर्तिकर्ता के रूप में असंभव है, लेकिन + वीई रेल ठीक है और जीएनडी भी है अगर इसकी बैटरी को जोड़कर -वाई क्षमता से ऊपर उठा दिया जाए। betveen -VE और GND या एक रेजिस्टर द्वारा जो + VE से जुड़ा होता है।

बुत इनपुट बेहतर नहीं हैं। इनपुट के बीच "कुछ" की तुलना में कहीं और से एक गैल्वेनिक कनेक्शन के बिना, वे जल्द ही अनिर्धारित स्थिति के लिए बहाव करते हैं, जो कि फाटकों के द्वार में संचित रिसाव चार्ज के कारण होता है।

Answer 5

सबसे पहले, जमीन मनमाने ढंग से चुना गया बिंदु है जहां आप सर्किट में सभी वोल्टेज का संदर्भ देते हैं। सबसे सामान्य सरल सर्किट कॉन्फ़िगरेशन ग्राउंड में या तो एकल आपूर्ति स्रोत के नकारात्मक टर्मिनल या एक सममित आपूर्ति के मध्य बिंदु के रूप में चुना जाता है, जो कि (जैसा कि आपने उल्लेख किया है) जिस तरह से ऑप-एम्प्स को संचालित करने का इरादा है (कम से कम जब "मानक" सर्किट से निपटना अक्सर बुनियादी साहित्य में पाया जाता है)।

इसलिए आप हैरान हैं क्योंकि सामान्य ऑप-एम्प मॉडल में एक अंतर इनपुट होता है, लेकिन इसका आउटपुट ग्राउंड के लिए संदर्भित होता है, इसलिए यह प्रश्न है: ऑप-एम्पी को कैसे पता चलता है कि ग्राउंड कहां है? यह बस पता नहीं है, यह अनुमान लगाता है ।

मेरा क्या मतलब है? ऑप-एम्पी की आंतरिक सर्किटरी इसलिए बनाई गई है कि, आदर्श रूप से, शून्य अंतर इनपुट के साथ आउटपुट ऑप-amp की आपूर्ति के बीच एक बिंदु पर आधे रास्ते पर बैठ जाएगा।

यदि आपूर्ति सममित है (supplies 15V कहते हैं) तो यह बिंदु सिर्फ जमीन (0V) का होता है , लेकिन केवल तभी जब आपने आपूर्ति (सबसे सामान्य परिदृश्य) के बीच के मध्य बिंदु के रूप में जमीन को चुना हो ।

दूसरी तरफ, यदि आप एक ही बिजली की आपूर्ति के साथ ऑप-एम्प को पावर करते हैं, तो 15V का कहना है कि आउटपुट 7.5V पर बैठेगा।

बेशक यह एक आदर्श व्यवहार है, क्योंकि पूर्वाग्रह, ऑफसेट वोल्टेज और सामान्य मोड रेंज का वास्तविक डिवाइस पर प्रभाव होगा।

एनालॉग उपकरण , अध्याय 1 , p.5 (पीला जोर मेरा) से वॉल्ट जंग द्वारा, ऑप एम्प्स एप्लिकेशन हैंडबुक के इस अंश को भी देखें :

Answer 6

यह इंटर्नल (विकिपीडिया) पर कुछ जानकारी के साथ स्पष्ट हो जाता है ।

यह द्विध्रुवी-ट्रांजिस्टर इनपुट की पुरानी शैली है। एक मध्यम इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान (कुछ माइक्रोएम्पस) ट्रांजिस्टर के माध्यम से नकारात्मक / सकारात्मक आपूर्ति रेल के लिए बहती है।

एफईटी और जेएफईटी इनपुट में बहुत कम इनपुट धाराएं हैं, लेकिन अभी भी आपूर्ति के खिलाफ एक संदर्भ है - एफईटी के इन्सुलेटिंग गेट के पार।

इनपुट सुरक्षा डायोड भी हो सकते हैं।

Answer 7

यह नहीं है, और यदि आप टर्मिनलों में से एक को जमीन नहीं देते हैं तो आउटपुट वोल्टेज निर्धारित नहीं किया जा सकता है। क्यों? इनपुट बायस करंट के कारण। ओपैंप सही नहीं हैं, उन्हें थोड़ी मात्रा में करंट की आवश्यकता होती है। इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान डिवाइस से डिवाइस पर प्रत्येक टर्मिनल पर भिन्न हो सकते हैं।

यदि इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान काफी छोटा है और इनपुट प्रतिबाधा उच्च पर्याप्त अन्य धाराएं यह निर्धारित कर सकती हैं कि टर्मिनलों पर वोल्टेज क्या है।

यदि आपके किसी भी प्रकार के संवेदन को करने के लिए आपको टर्मिनलों के एक तरफ जमीन की जरूरत है।

एक थर्मोकपल एक वोल्टेज स्रोत की तरह है लेकिन अगर आप इसे जमीन पर नहीं भेजते हैं, तो यह कहीं भी तैर सकता है। (ए) उदाहरण में टर्मिनलों के बीच वोल्टेज थर्मोकपल (और वोल्टेज स्रोत) का वोल्टेज है, लेकिन दोनों टर्मिनलों के लिए आम वोल्टेज 0V, 1V, -2.3V वस्तुतः कहीं भी हो सकता है।

Comments

मैं यह नहीं देखता कि इनपुट बायस करंट यहाँ कैसे प्रभावित करेगा; दोनों op-amps v_d से करंट खींचने के लिए स्वतंत्र हैं।

— MGA

कुछ opamps के लिए इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान या तो दिशा में प्रवाह कर सकते हैं (और इस तरह बिल्कुल शून्य हो सकते हैं)।

— पीटर मोर्टेनसेन

Answer 8

जैसा कि कोई नकारात्मक प्रतिक्रिया नहीं है, आउटपुट होगा:

Vo = + Vcc (यदि V +> V-, जैसे आपके द्वारा दिए गए आरेखों में) Vo = -Vee (यदि V + <V-, जैसे कि आपने Vd इनपुट ध्रुवता को उल्टा किया है)

उन्हें आदर्श ऑप-एम्प्स के रूप में देखते हुए (और इस बात की परवाह किए बिना कि यह किस प्रकार की आपूर्ति का उपयोग करेगा - यदि एकल या दोहरी), तो यह Vcc और Vee से स्वतंत्र है। लेकिन बात यह है: सिस्टम को काम करने के लिए "ग्राउंड" की आवश्यकता नहीं है क्योंकि यह सिर्फ उन दोनों के बीच वोल्टेज अंतर के साथ अपना काम करता है।

कुछ महीने पहले मुझे एक लाइट-सेंसिंग "रोबोट फूल" का निर्माण करना था, जो सबसे मजबूत प्रकाश स्रोत की ओर इशारा करता है। इसमें चार LDRs का उपयोग किया गया - एक जोड़ी ऊपर / नीचे की ओर देखने के लिए, और एक जोड़ी क्षैतिज रूप से मुड़ने के लिए। प्रत्येक LDR एक वर्तमान स्रोत से जुड़ा हुआ था और एक एम्पलीफायर को इसका संभावित अंतर दिया।

जिन समस्याओं का मुझे सामना करना पड़ा, उनमें से एक यह थी कि ऑप-एम्प दोहरी आपूर्ति प्रकार (TL084) में से एक था। मुझे स्रोत के रूप में +/- 9 वी की आवश्यकता थी, और मैं केवल एक बैटरी रख सकता था। इसलिए मैंने स्विचिंग स्रोत में एक ICL7660 inverting का उपयोग किया (वे + 9 V को -9 V में बदल देते हैं); लेकिन समस्या यह थी कि इनपुट करंट ऐसा था कि आउटपुट वोल्टेज गिर गया (या गुलाब) से -6 वी। और 9V और -6V के साथ योग एम्पलीफायर को खिलाने के दौरान, सर्किट अपनी जमीन को सही ढंग से नहीं ढूंढ सका और खुद को एक ऑफसेट बनाना पड़ा। देखें: उस स्थिति में, जमीन "(9V + (-6 V)) / 2 = 1.5 V" होनी चाहिए ... शून्य नहीं (वास्तव में, कहा गया था कि ऑफसेट लगभग 1.5 V था)

लेकिन ऐसा इसलिए है क्योंकि इस सर्किट को इनपुट के साथ अपने आउटपुट की तुलना करने के लिए एक सामान्य आधार की आवश्यकता होती है, जैसे कि नकारात्मक प्रतिक्रिया की प्रक्रिया का उद्देश्य ... और यह कि आम जमीन दोनों बिजली आपूर्ति नोड्स के बीच का मध्य बिंदु होना चाहिए। आपके सर्किट के मामले में, यह पूरी तरह से एक तुलनित्र के रूप में कार्य करता है इसलिए आउटपुट स्रोत Vd की ध्रुवीयता के आधार पर सिर्फ 9V या -6V है।

क्षमा करें यदि मेरा उत्तर बहुत लंबा था! यह सिर्फ इतना है कि यह विभिन्न अनुभवों को साझा करने के लिए अच्छा है जो शायद दूसरों की मदद कर सकते हैं ... वास्तव में; यह मेरी पहली पोस्ट है! आशा है कि यह मदद की!

Comments

आह, मेरी अंग्रेजी के लिए खेद है अगर यह 100% सही नहीं है ... मैं अर्जेंटीना से हूं, तो यह मेरी मूल भाषा नहीं है!

— कोको जीएसएल