INTRODUCTION TO OP-AMPS-a9Fl62eTekE

बेसिक इलेक्ट्रॉनिक्स(Electronics) में आपका स्वागत है।
 अब हम इलेक्ट्रॉनिक्स(Electronics) में एक बहुत ही महत्वपूर्ण और सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले बिल्डिंग ब्लॉक में आते हैं जो एक परिचालन प्रवर्धक(amplifier) या op-amp कम है।
 हम op-amps के परिचय के साथ शुरू करेंगे, और उनके फायदे देखेंगे।
 इसके बाद हम प्रारंभिक op-amps, अर्थात् 741 में से एक के आंतरिक सर्किट पर एक संक्षिप्त नज़र डालेंगे।
 हम एक op-amp के इनपुट आउटपुट रिलेशनशिप देखेंगे और ऑपरेशन के रैखिक और संतृप्ति(saturation) क्षेत्रों की पहचान करेंगे।
 हम दो अनुमानों को देखेंगे जो op-amp सर्किट का विश्लेषण करने के लिए कर सकते हैं जब op-amp रैखिक क्षेत्र(linear region) में परिचालन(operate) कर रहा है।
 आइए शुरू करें।
 अब हम op-amps के बारे में बात करते हैं और हम कई सर्किटों पर विचार करेंगे, जो op-amps का उपयोग करते हैं।
 op-amp का मतलब परिचालन प्रवर्धक(amplifier) है; और यह एक बहुमुखी ब्लॉक बिल्डिंग (building block) है जिसका उपयोग कई इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों को साकार करने के लिए किया जा सकता है।
 और वास्तव में आप इन दिनों op-amps के बिना इलेक्ट्रॉनिक्स(Electronics) के बारे में नहीं सोच सकते हैं, यह बेहद सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है और बहुत उपयोगी है।
एक op-amp की विशेषताएं लगभग आदर्श हैं, और हम यह देखेंगे कि ये क्या हैं।
 और इसलिए, अधिकांश मामलों में सैद्धांतिक रचना के अनुसार op-amp सर्किटों को प्रदर्शन करने की उम्मीद की जा सकती है, क्योंकि हमें आमतौर पर दूसरे ऑर्डर प्रभावों की चिंता करने की आवश्यकता नहीं होती है।
 op-amps के साथ निर्मित प्रवर्धक(amplifier) DC इनपुट वोल्टेज के साथ भी काम करते हैं।
 अब, यदि आप आम एमिटर प्रवर्धक(amplifier)(common emitter amplifier) को याद करते हैं, उदाहरण के लिए, इनपुट वोल्टेज को प्रवर्धक से कनेक्ट करने के लिए कैपेसिटर(capacitor) जोड़ना था।
 और यदि आप एक इनपुट वोल्टेज और इनपुट DC वोल्टेज लागू करते हैं जो कि संधारित्र युग्मन (coupling capacitor)स्पष्ट रूप से DC इनपुट वोल्टेज को अवरुद्ध करेगा और यह प्रवर्धक तक नहीं पहुंच पाएगा जो op-amp सर्किट के मामले में नहीं है।
 और op-amps के साथ निर्मित प्रवर्धक(amplifier) भी DC इनपुट वोल्टेज के साथ काम कर सकते हैं।
 और यह उन्हें सेंसर (sensor) अनुप्रयोगों (applications) में बहुत उपयोगी बनाता है।
 उदाहरण के लिए, आप तापमान या दबाव को मापना चाहते हैं, इसलिए एक वोल्टेज है जो तापमान के समान होता है।
 उदाहरण के लिए, आप मापना चाहते हैं और यह DC मात्रा या बहुत धीमी गति से भिन्न मात्रा में हो सकता है क्योंकि तापमान सामान्य रूप से बहुत तेज़ी से भिन्न नहीं होता है।
 तो, op-amps की यह सुविधा निश्चित रूप से बहुत उपयोगी है।
 उपयोगकर्ता आम तौर पर एक op-amp के जटिल विवरण के पूरी तरह से ज्ञान के बिना सर्किट रचना कर सकते हैं।
 इसलिए, आम तौर पर हमें एक op-amp के अंदर क्या है, इस बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है, और यह डिज़ाइन प्रक्रिया को सरल बनाता है।
 और हम इसके कई उदाहरण देखेंगे।
 यहां 741 op-amp-एपी का आंतरिक सर्किट है, जिसका उपयोग आमतौर पर किया जाता है, और यह भी कम लागत है।
 और हमारी संभावना में आप शायद अपने इलेक्ट्रॉनिक्स(Electronics) प्रयोगशाला पाठ्यक्रमों में इन 741 op-amps का उपयोग करेंगे।
 इस सर्किट की पहली धारणा क्या है कि यह बहुत जटिल है, लेकिन यह चरण-दर-चरण का विश्लेषण करना संभव है।
 तो, यहां पहला चरण है जो एक मौजूदा स्रोत है जो पहले चरण की आपूर्ति करता है, फिर दूसरा चरण होता है और फिर आउटपुट चरण आदि होता है और यह विश्लेषण कुछ पाठ्य पुस्तकों में पाया जा सकता है, जो कि बहुत ही व्यवस्थित विश्लेषण है 741 op-amp वास्तव में संभव है।
 हमारे उद्देश्य के लिए, हम नहीं पता कि इनमें से प्रत्येक ट्रांजिस्टर(transistor) कैसे काम करता है, इसका उद्देश्य क्या है, लेकिन हम इस पूरे op-amp को रिक्त बॉक्स(blank box) के रूप में देखेंगे और यह op-amp सर्किट के बारे में अच्छी बात है।
 हमें आमतौर पर अंदर जाने के बारे में चिंता करने की आवश्यकता नहीं होती है।
 आइए अब i C के पिन(pin) को देखें।
 यहां दो इनपुट हैं जो +और - चिह्नित हैं।
 इस इनपुट को गैर-इनवर्टरिंग(non-inverting) इनपुट कहा जाता है और जिसे इनवर्टिंग इनपुट (inverting input) कहा जाता है जो एक op-amp का प्रतीक है।
 इसलिए, गैर-इनवर्टरिंग(non-inverting) और इनवर्टिंग इनपुट((inverting input)) यहां दिखाए जाते हैं।
 op-amp का आउटपुट यहां लिया जाता है और यह यहां दिखाया गया है।
 तो, यह एक प्रवर्धक(amplifier) है जिसे आप इन दो इनपुट के बीच वोल्टेज लागू करते हैं और इन वोल्टेज के बीच का अंतर बढ़ जाता है और यह आउटपुट में दिखाई देता है।
 इसके अलावा, हमारे पास यह बिजली आपूर्ति नोड्स V CC और माइनस V EE है।
 V CC 10 वोल्ट हो सकती है और उदाहरण के लिए माइनस V EE से माइनस 10 वोल्ट हो सकती है।
 इसलिए, वे मानार्थ हैं, और यह V EE सामान्य रूप से एक सकारात्मक संख्या के रूप में माना जाता है, इसलिए - V EE नकारात्मक है।
 और उन ऊर्जा आपूर्ति(power supply) इनपुट भी इस प्रतीक में भी दिखाए जाते हैं।
 ध्यान दें कि इस सर्किट के लिए कोई अलग ग्राउंड(ground pin) नहीं है; और हम उस पर अगली स्लाइड में टिप्पणी करेंगे।
 इन पिनों के अलावा, हमने पहले से ही चर्चा की है, दो और पिन(pin) हैं - ये दो, और वे मुख्य रूप से ऑफसेट एडजस्ट नामक किसी चीज़ के लिए हैं और हम इसे थोड़ी देर बाद देखेंगे।
 तो, सभी एक साथ हमारे पास 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 है; op-amp 741 के लिए सात पिन(pin)।
 अब 741 आठ पिन(pin) पैकेज के रूप में आता है।
 तो, शेष पिन(pin) आठवां पिन(pin) कनेक्ट नहीं है।
 इस आंकड़े में हमें एक महत्वपूर्ण बिंदु का पालन करना चाहिए।
 गैर-इनवर्टरिंग(non-inverting) इनपुट के साथ-साथ इनवर्टिंग इनपुट मूल रूप से ट्रांजिस्टर(transistor) Q1 और Q2 के आधार टर्मिनलों(terminal ) हैं।
 और इसलिए इनपुट इनपुट जो हम देखते हैं कि विद्युत धारा(current) या विद्युत धारा(current) BJT का मूल प्रवाह है।
 और चूंकि आधार विद्युत धारा(current) छोटी हैं, इसलिए वे कलेक्टर(collector) विद्युत धारा(current) से छोटी हैं, लेकिन बीटा(β) का एक कारक है।
 हम अक्सर कहते हैं कि एक op-amp के लिए ये इनपुट विद्युत धारा(current) छोटी, नगण्य हैं।
 और दूसरे शब्दों में हम कह सकते हैं कि op-amp के इनपुट टर्मिनलों(terminal ) के बीच एक बड़ा इनपुट प्रतिरोध है।
 इसलिए, यह ध्यान रखना बहुत महत्वपूर्ण बात है और जब हम सर्किट का विश्लेषण करते हैं तो हम निश्चित रूप से इस अवलोकन का उपयोग करेंगे।
 आइए अब op-amp को पावर सप्लाई कनेक्शन देखें।
 उदाहरण के लिए हम कहते हैं, यह 10 वोल्ट है यह 10 वोल्ट भी है; इस आपूर्ति की नकारात्मक अवधि और इस आपूर्ति के सकारात्मक टर्मिनल(terminal ) एक साथ जुड़े हुए हैं और उस स्रोत का सामान्य आधार है।
 अगर हमें याद है कि op-amp में कोई ग्राउंड (ground) पिन(pin) नहीं है; और अगर हम कहते हैं कि आउटपुट वोल्टेज 2.5 वोल्ट कहता है तो हमारा मतलब यह है कि यह सामान्य ग्राउंड(ground) के संबंध में 2.5 है और यह इस सर्किट में दिखाया गया यह ग्राउंड(ground) या यह ग्राउंड(ground) जैसा ही है।
 हमारे उदाहरण में, ये दोनों 10 वोल्ट हैं।
 इसलिए, यह नोड(node) V CC ग्राउंड(ground) के संबंध में +10 वोल्ट पर है, और यह नोड(node) माइनस VEE एक ही ग्राउंड(ground) के संबंध में माइनस 10 वोल्ट पर है, इस प्रकार बिजली आपूर्ति कनेक्शन बनाए जाते हैं।
 अब, जब हम रैखिक क्षेत्र(linear region) में परिचालन कर रहे हैं, तो हम op-amp के समकक्ष सर्किट को देखें।
 और हम देखेंगे कि हम रैखिक क्षेत्र द्वारा जल्द ही क्या मतलब रखते हैं।
 तो, यहां समकक्ष सर्किट है।
 और आप देखते हैं कि op-amp के आंतरिक सर्किट की तुलना में इसकी सादगी विचित्र है जिसे हमने अंतिम स्लाइड में देखा था।
 हमारे पास यह प्रतिरोध तीन प्रतिरोध है, यह वोल्टेज नियंत्रण वोल्टेज स्रोत है, और यह अन्य प्रतिरोध यह इनपुट प्रतिरोध है जो इन दोनों के op-amp गैर-इनवर्टरिंग(non-inverting) और इनवर्टरिंग इनपुट(inverting inputs)के बीच जुड़ा हुआ है।
 यह AV Vi है जहां AV को op-amp का ओपन लूप गेन(open loop gain) कहा जाता है; और RO op-amp का आउटपुट प्रतिरोध है।
 और आउटपुट वोल्टेज को इस नोड(node) और इस आम नोड(node) के बीच बाहर और ग्राउंड(ground) के बीच लिया जाता है।
 op-amp के बराबर सर्किट को और अधिक सरल बनाया जा सकता है क्योंकि यह इनपुट प्रतिरोध आमतौर पर बड़ा प्रतिरोध होता है और यह आउटपुट प्रतिरोध एक छोटा प्रतिरोध होता है।
 तो, आइए हम कहें कि यह बहुत बड़ा है, आदर्श रूप से अनंत(infinity), और फिर हमारे पास प्रतिरोध नहीं है; हम एक ओपन सर्किट है।
 और आइए हम कहें कि यह छोटा है आदर्श रूप से 0 और फिर हमारे पास यहां एक छोटा सा प्रतिरोध नहीं है सर्किट।
 और इस समकक्ष सर्किट का अक्सर उपयोग किया जाता है और यह अधिकांश op-amp सर्किटों के संचालन को बहुत अच्छी तरह से समझाता है।
 आइए कुछ बिंदु बनाएं।
 सबसे पहले, बाहरी प्रतिरोध जो हम op-amp के बाहर कनेक्ट करना चाहते हैं, कुछ किलो ओम के क्रम के होते हैं, और वे आम तौर पर op-amp के आउटपुट प्रतिरोध RO से अधिक बड़े होते हैं और op-amp के इनपुट प्रतिरोध Ri से बहुत छोटे होते हैं और इसलिए इन बाहरी प्रतिरोधों के संबंध में हम मान सकते हैं कि R i अनंत(infinity) है और RO--> 0 है।
 और हम विश्लेषण को महत्व पूर्ण रूप से प्रभावित किए बिना ऐसा कर सकते हैं और यही वह है जो हमने यहां दिखाया है; Ri -->infinity और RO -->0 है।
 VCC और माइनस VEE रेंज +- 5 वोल्ट से +- 15 वोल्ट तक है।
 तो, उदाहरण के लिए, यदि V CC है +5 , तो माइनस VEE है - 5।
 और इन कनेक्शनों को आपूर्ति की जानी चाहिए, इसका मतलब है, हमें इस आपूर्ति के लिए op-amp के इस V CC पिन(pin) को कनेक्ट करना होगा और - VEE इस आपूर्ति के लिए op-amp का पिन यहां।
 और op-amp उनके बिना काम नहीं करेगा।
 इसलिए, यदि आप एक इलेक्ट्रॉनिक्स(Electronics) प्रयोगशाला में जाते हैं, तो एक op-amp-सर्किट को हुक अप(hook up) करें और इन कनेक्शन को बनाना भूल जाएं, तो आपको आउटपुट वोल्टेज दिखाई नहीं देगा जिसे आप उम्मीद करेंगे।
 जब हम op-amp सर्किट खींचते हैं तो आपूर्ति वोल्टेज अक्सर स्पष्ट रूप से नहीं दिखाए जाते हैं, इसका मतलब है कि, हम सर्किट आरेख में op-amp के इन V CC और माइनस VEE पिन(pin) नहीं दिखाएंगे, और हम भी ये वोल्टेज आपूर्ति नहीं दिखेंगे।
 लेकिन यह निश्चित रूप से समझा जाता है कि VCC और माइनस VEE पिन(pin) वास्तव में उपयुक्त वोल्टेज स्रोतों से जुड़े हुए हैं।
यहां 741 op-amp के लिए पैरामीटर मान दिखाने वाली एक तालिका है।
 वोल्टेज लब्धि(gain), यह लब्धि(gain) आदर्श रूप से अनंत(infinity) है, 741 के लिए यह 105 या 100,000 जो अभी भी एक बड़ी संख्या है।
 और डेसिबल के मामले में यह 100 DB है।
 R i इनपुट प्रतिरोध आदर्श अनंत(infinity) है, 741 के लिए यह 2 मेगा ओहम(MOhm) है।
 और जैसा कि हमने टिप्पणी की है, यह अभी भी सामान्य बाहरी प्रतिरोध मानों से कहीं अधिक है जो किलो ओह रेंज में हैं।
 आउटपुट प्रतिरोध RO आदर्श रूप से 0 है, 741 के लिए यह 75 ओम(Ohm) है।
 और फिर जैसा कि हमने कहा कि यह बाहरी प्रतिरोध से बहुत छोटा है।
 अब हम एक op-amp के लिए Vo बनाम V i देखेंगे।
 Vo आउटपुट वोल्टेज है ग्राउंड(ground) के संबंध में; और V i जो V+ माइनस Vमाइनस है ।
 यह अंतर यहां है।
 यह आंकड़ा Vo बनाम V i में सम्बन्ध दिखाता है।
 और जैसा कि हम देख सकते हैं कि दो अलग-अलग क्षेत्र है।
 एक रैखिक क्षेत्र(linear region) है और बाकी, एक साथ हम इससे संतृप्ति क्षेत्र के रूप में पुकारेंगे।
 रैखिक क्षेत्र(linear region) में, आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज जो V+ - Vमाइनस के साथ रैखिक रूप से भिन्न होता है; स्लोप (slope) op-amp का वोल्टेज लब्धि(gain) है और इसको अक्सर op-amp का ओपन लूप लब्धि(open-loop gain) कहा जाता है।
 और जैसा कि हमने देखा है कि यह ओपन लूप लब्धि(open-loop gain) बड़ी संख्या में है, 105=100,000 और हम देखते हैं कि इसका क्या प्रभाव है।
 अब, यह संबंध केवल एक निश्चित बिंदु तक मान्य है; और उस बिंदु पर, आउटपुट वोल्टेज या तो सकारात्मक मान या नकारात्मक मान पर संतृप्त होता है।
 सकारात्मक मान जो हम V sat द्वारा इंगित करेंगे, संतृप्ति के लिए +V sat ; और माइनस V sat नकारात्मक मान द्वारा।
 आम तौर पर उदाहरण के लिए V sat 1.5 वोल्ट कम है VCC से।
 अगर V CC 15 है तो V sat 13.5 वोल्ट होगा।
 तो यह सीमा +13.5 होगी और यह सीमा -13.5 होगी।
 हमारे उदाहरण में, हमने ले लिया हैं , V sat +10 वोल्ट और - Vsat -10 वोल्ट होना चाहिए ।
 अब, यह अंतर 20 वोल्ट है और हम इस रैखिक क्षेत्र(linear region) की स्लोप(slope) को जानते हैं जो 100,000 या 105. और इसलिए हम इस रैखिक क्षेत्र(linear region) की चौड़ाई की गणना कर सकते हैं,क्या होगा जहां 20 को स्लोप(slope) से विभाजित किया जायेगा जो 105 है, जो कि 200 माइक्रो वोल्ट या 0.2 मिलीवोल्ट(Millivolt) के समान होता है, इसका मतलब है, इस मामले में यह पूरी चौड़ाई केवल 0.2 मिलीलीटर है।
 तो, यह माइनस 0.1 मिलीवोल्ट(Millivolt) से +0.1 मिलीवोल्ट(Millivolt) के लिए जा रहा है।
 तो, ध्यान दें कि ये वोल्टेज बहुत कम 0.1 मिलीवोल्ट(Millivolt) 0.0001 वोल्ट है।
 और ये स्केल(scale) निश्चित रूप से x और y के बहुत दूर हैं, ये वोल्ट हैं, ये मिलीवोल्ट(Millivolt) हैं।
 और यदि x और y के लिए समान पैमाने का उपयोग करेंगे जंहा हम इस सम्बन्ध में VO बनाम Vi को प्लाट (plot) देते हैं तो हम इस तरह कुछ देखेंगे; तो यहां इनपुट वोल्टेज माइनस 5 से +5 तक जा रहा है, आउटपुट वोल्टेज -10 से +10 तक जा रहा है।
 और यह पूरा क्षेत्र अब इस तरह दिखता है।
 तो, यह संपीड़ित(compressed) हो गया है, आप वास्तव में इस आकृति में इस क्षेत्र की चौड़ाई नहीं देख सकते हैं।
 और यह हमें कम से कम एक महत्वपूर्ण बिंदु पर लाता है माइनस Vsat कम Vo कमVsat है यह सीमा यहां है।
 V i जो V+ माइनस V- है Vo को AV द्वारा विभाजित किया गया हैऔर क्योंकि AV इतनी बड़ी संख्या है, V i बहुत छोटा है।
 और हमने पहले ही देखा है कि V i - से 0.1 मिलीवोल्ट(Millivolt) से 0.1 मिलीवोल्ट(Millivolt) तक सीमित है।
 दूसरे शब्दों में, V+ माइनस V- लगभग 0 है, और इसलिए V +और V - वस्तुतः वही हैं।
 इसलिए, यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण अवलोकन है और हम इसका उपयोग करेंगे जब हम op-amp सर्किट देखेंगे।
 एक बार फिर से एक op-amp के लिए Vo बनाम V i सम्बन्ध है।
 यह रैखिक क्षेत्र(linear region) है जो 0.2 मिलीवोल्ट(Millivolt) या इसके बारे में बहुत संकीर्ण है।
 फिर संतृप्ति क्षेत्र है जो इस भाग के साथ-साथ इस हिस्से को भी शामिल करता है।
 सकारात्मक तरफ, आउटपुट वोल्टेज +Vsat पर संतृप्त होता है; नकारात्मक पक्ष पर, यह माइनस V sat पर संतृप्त होता है।
 अब व्यापक रूप से op-amp सर्किट को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है; op-amp रैखिक क्षेत्र(linear region) में काम करता है - एक श्रेणी; संतृप्ति क्षेत्र में op-amp ऑपरेटिंग - दूसरी श्रेणी।
 और इस कोर्स में, हम आगे बढ़ने के दौरान दोनों प्रकार के सर्किटों को देखने का मौका देंगे।
 अब, क्या किसी दिए गए सर्किट में एक op-amp रैखिक या संतृप्ति क्षेत्र में काम करेगा, इन दो कारकों पर निर्भर करता है, एक - इनपुट वोल्टेज परिमाण, और दूसरा - प्रतिक्रिया का प्रकार।
 इस स्तर पर हम नहीं जानते कि इसका क्या अर्थ है, लेकिन दो प्रकार के फीडबैक(feedback) नकारात्मक और सकारात्मक हैं।
 और हम बाद में फीडबैक पर गुणात्मक नजर डालेंगे।
 हम रैखिक क्षेत्र(linear region) में op-amp सर्किट के साथ शुरू करते हैं।
 रैखिक क्षेत्र में इसका मतलब है कि op-amp यहां कहीं भी काम कर रहा है।
हम क्या कह सकते हैं आउटपुट वोल्टेज AV टाइम्स V+ माइनस V- है जो इनपुट वोल्टेज V+ माइनस V- है;और चूंकि AV बहुत बड़ा है और VO इस सीमा तक सीमित है,यह V+ माइनस V- जो AV द्वारा विभाजित, VO बहुत छोटा है।
 और निश्चित रूप से, हमने पहले ही देखा है।
 और वास्तव में, इस ग्राफ में यह 0 जैसा प्रतीत होता है।
 इसलिए, दूसरे शब्दों में, V +और V - लगभग एक ही है जो एक अवलोकन है।
 दूसरा चूंकि Ri सर्किट में अन्य प्रतिरोधों की तुलना में आम तौर पर बहुत बड़ा होता है; हम इसे अनंत(infinity) प्रतिरोध या खुले सर्किट के रूप में देख सकते हैं।
 और फिर इसका मतलब यह है कि यह विद्युत धारा(current) 0 है, यदि यहां एक खुला सर्किट(open circuit) है, तो यह विद्युत धारा(current) 0 है, यह विद्युत धारा(current) भी 0 है।
 इसलिए, op-amp का इनपुट प्रवाह लगभग 0. है।
 इसलिए, सभी व्यावहारिक के लिए उद्देश्यों, हम इसे अनदेखा कर सकते हैं।
 तो, ये दोनों हमारे सुनहरे नियमों की तरह हैं, और वे हमें कई op-amp सर्किट समझने में सक्षम बनाएंगे जिसमें op-amp रैखिक क्षेत्र(linear region) में काम करता है।
 तो, आइए संक्षेप में संक्षेप में V +और V - लगभग वही हैं, और op-amp का इनपुट प्रवाह 0 है।
 निष्कर्ष निकालने के लिए, हमने एक op-amp और उसके आंतरिक सर्किट को देखा है कि ये VO बनाम Vi सम्बन्ध है ।
 हमने यह भी देखा है कि एक op-amp एक बहुत ही जटिल सर्किट है; यह लगभग आदर्श व्यवहार सर्किट विश्लेषण को आसान बना सकता है।
 अगले कुछ कक्षाओं में, हम कई op-amp सर्किट देखेंगे।
 तो, अगली बार आप से फिर मिलेंगे ।
 धन्यवाद