बेसिक इलेक्ट्रॉनिक्स में वापस आपका स्वागत है। इस व्याख्यान में, हम सटीक क्लिपर(clipper) और क्लैपर(clamper) सर्किट को देखना जारी रखेंगे, जिसे हमने पिछले व्याख्यान में देखा था। हम सुपर डायोड(diode) के आधार पर आधा-वेव रेक्टिफायर(half wave rectifier) को भी एक देखेंगे; और विशेष रूप से अपेक्षाकृत उच्च आवृत्ति के साथ एक इनपुट सिग्नल(signal) के लिए इसकी प्रतिक्रिया को देखें। तो, हम शुरू करते हैं। आइए हम उस सर्किट का अनुकरण करें जिसे हमने अभी इस सर्किट को देखा था; और इसके संचालन को सत्यापित करें। शुरू करने के लिए हमें उन घटकों(components) को बनाना होगा जिनकी हमें आवश्यकता है। हम 741 ऑप-एम्प(op-amp) का उपयोग करेंगे, निश्चित रूप से रजिस्टर(register)। फिर हमें डायोड(diode) की आवश्यकता होती है, हम स्पाइस डायोड मॉडल(spice spice diode model) का उपयोग करेंगे। हमें VR के लिए एक DC वोल्टेज स्रोत की आवश्यकता होती है जिसे VSRC DC कहा जाता है। हमें VSRC AC के इनपुट वोल्टेज के रूप में एक AC वोल्टेज स्रोत की आवश्यकता होती है। और हमें ग्राउंड(ground) के संदर्भ नोड(reference node) की भी आवश्यकता है। हमारा अगला कदम(step) कनेक्शन बनाना है। तो, हम ऐसा करते हैं। आइए अब हम घटक(component) मानों को इस प्रतिरोध(Resistance) को सौंपते हैं यह 1 k हो सकता है, और हम उस केस(case) पर विचार करेंगे जिसमें RL यहाँ इस r से बहुत बड़ा है। तो, RL को 1 मेगा ओम(mega-ohm) जैसा कहा जा सकता है। यह VR 2 वोल्ट हो सकता है, बाद में हम चाहें तो इसे बदल सकते हैं। यह हमारा इनपुट वोल्टेज है, हम 5 वोल्ट के बराबर आयाम बना सकते हैं, और अपेक्षाकृत कम आवृत्ति का चयन कर सकते हैं, जो 50 हर्ट्ज कहते हैं, क्योंकि 741 ऑप-एम्प(op-amp) उच्च आवृत्तियों पर काम करने वाला नहीं है। हम इन वैल्यूज(values) को भी प्रदर्शित कर सकते हैं। तो, यह 5 का आयाम है, और आवृत्ति 50 हर्ट्ज है। हमारा अगला वेरिएबलण (phase)आउटपुट वेरिएबल(variable) को परिभाषित करना है। हम दो आउटपुट वेरिएबल(variable) को परिभाषित करेंगे, एक - इनपुट वोल्टेज; और दूसरा - आउटपुट वोल्टेज। हम इन नामों को v in और v out में बदल सकते हैं। अब हम सॉल्व ब्लॉक(solve block) सेक्शन में जा सकते हैं और सॉल्व ब्लॉक (solve block) को परिभाषित कर सकते हैं। आइए अब हम अपने हल(solve) ब्लॉक को परिभाषित करते हैं। हम क्षणिक अनुकरण करना चाहते हैं। इसलिए, हमें इस DC को उसी तरह क्षणिक रूप से बदलना होगा। हमारी समय अवधि(time period) 20 मिलीसेकंड(milliseconds) है। तो, हम कहते हैं कि हम दो चक्रों के लिए अनुकरण करते हैं जो कि अवधि की तुलना में छोटे समय के वेरिएबलण (phase)के लिए 0.02 मिलीसेकंड(milliseconds) के समयकदम(time step) के साथ 40 मिलीसेकंड(milliseconds) है। और अब हमें आउटपुट ब्लॉक प्राप्त करने की आवश्यकता है और आउटपुट ब्लॉक को हम Vin और V out दोनों सेलेक्ट करेंगे। आइए अब हम सिमुलेशन(simulation) चलाते हैं और Vin और V out इन दोनों को एक साथ देखते हैं। तो, यह वही है जो हमें केवल स्थिर(constant) भाग को देखने देता है। इसलिए, यदि V i 2 वोल्ट से कम है - यह हिस्सा यहाँ, हमारा V o 2 वोल्ट है जो VR है और अन्यथा V o, vi के बराबर है जैसा कि हम उम्मीद करेंगे। यहां हमारा दूसरा सर्किट इस सर्किट का एकमात्र अंतर है और हमारा पिछला सर्किट यह है कि डायोड(diode) अब उलट गया है। हमें देखते हैं कि यह क्या कर रहा है। सबसे पहले, जब डायोड(diode) का संचालन होता है, तो प्रतिक्रिया पाथ उस तरह बंद हो जाता है; और हम v माइनस और V प्लस के लगभग बराबर होने की उम्मीद कर सकते हैं; और चूंकि V प्लस VR के बराबर है, V माइनस भी V R के बराबर है। और चूंकि V O और V माइनस समान हैं, जहां V O V R के बराबर है। आइए अब हम डायोड(diode) करन्ट(current) को देखते हैं और विशेष रूप से हमें लिखते हैं यहाँ इस नोड(node) पर KCL समीकरण। हमारे पास इस धारा(current) और इस धारा(current) में तीन धाराएं(currents) हैं, जो कि R के माध्यम से करन्ट(current) के समान है, जिसका अर्थ है कि I D प्लस VR बाय(by) RL चूँकि Vo, VR प्लस करन्ट(current)के बराबर है, जो कि VR में R के द्वारा विभाजित किए गए VR माइनस V i के बराबर है, जो कि 0 के बराबर होना चाहिए। अब, क्योंकि डायोड(diode) करन्ट(current) केवल धनात्मक हो सकता है, हम RL पर इस स्थिति को माइनस VR गुणा 1 (over) RL प्लस 1 (over) R प्लस V i बाय(by) R,0 से अधिक प्राप्त करते हैं; और इसका मतलब है कि VR से अधिक VR गुणा R प्लस R L (over) R L होना चाहिए। एक बार फिर हमें इस मात्रा को Vi 1 के रूप में परिभाषित करना चाहिए, और चूंकि यह कारक(factor) V 1 से अधिक है; V i 1 आम तौर पर V R से अधिक होता है। दूसरे केस(case) में V i से कम है V i 1, डायोड(diode) आवेरिएबलण नहीं करता है, इसलिए हमारे पास यह करन्ट(current) नहीं है; और V i को R और RL के बीच विभाजित किया जाता है और V o को वोल्टेज डिवीजन द्वारा दिया जाता है। तो, V o उस केस(case) में RL बाय(by) R प्लस R L गुणा V R है। इसलिए, संक्षेप में बताएं कि यदि Vi से अधिक V i 1 है, तो आउटपुट वोल्टेज V R के बराबर है अन्यथा आउटपुट वोल्टेज R L बाय(by) R प्लस RLगुणा Vi है। यहाँ V i के फंक्शन(function) के रूप में V o का ग्राफ दिया गया है। यह V O अक्ष(axis) है वह V i अक्ष है। यदि V i, V i 1 से अधिक है, तो इसका मतलब है कि यह क्षेत्र V o, V i के बराबर है; अन्यथा, हमारे पास सीधी रेखा है जो मूल(base) से होकर गुजरती है और R प्लस R L द्वारा R L का स्लोप (slope) है। इसलिए, यह सर्किट एक क्लिपर(clipper) भी है और इसकी क्लिप(clip) वोल्टेज Vi1 से अधिक है। और एक बार फिर एक विशेष के रूप में केस(case), आइए हम R को R L से बहुत बड़ा मानते हैं, उस स्थिति में हमारा V i 1 VR के बराबर है क्योंकि यह कारक(factor) 1 के बराबर हो जाता है, और इस सीधी रेखा का एक स्लोप (slope) भी 1 के बराबर हो जाता है अब सर्किट का अनुकरण करते हैं और सत्यापित करते हैं कि हमने जिस कार्यक्षमता की भविष्यवाणी की है वह वास्तव में सिमुलेशन(simulation) परिणाम में देखी गई है। यह हमारा पिछला सर्किट है। अब हमें केवल इस डायोड(diode) की दिशा को उलट देना है। तो, हम करते हैं कि हम डायोड(diode) का पहला नियंत्रण(control) x, नियंत्रण(control) v का चयन करते हैं, और अब हम R को दो बार दबाकर(press) डायोड(diode) को उल्टा कर सकते हैं, कनेक्शन बना सकते हैं। आपको आउटपुट नोड(node) के रूप में इस नोड(node) वोल्टेज को यहां जोड़ना होगा। तो, हम ऐसा करते हैं हम उसको V out कहेंगे। अब हम हल ब्लॉकों(solve Block) पर जाते हैं; हमें आउटपुट वेरिएबल्स(variables) में यहाँ v जोड़ने की आवश्यकता है। और अब हम सर्किट का अनुकरण कर सकते हैं, इसलिए यह हमारा परिणाम है। और जैसा कि हमें उम्मीद थी, यदि V i 2 वोल्ट से अधिक है, जो V R है, तो हमारा आउटपुट वोल्टेज स्थिर(constant) है जो VR के बराबर है; अन्यथा, V o और V i यहाँ पर बराबर हैं। इसलिए, हमने अब तक दो सर्किटों को देखा है और यह एक है। और वे दोनों सटीक क्लिपर(clipper) हैं, जिसका अर्थ है, डायोड(diode) वोल्टेज ड्रॉप VR Vo बनाम V i संबंध में प्रकट नहीं होता है। आइए हम आगे बढ़ें और इन दो अन्य सर्किटों को देखें। यहाँ हमारा तीसरा सर्किट है। और हमारे पास अब संधारित्र(capacitor) है। हमें देखते हैं कि यह क्या कर रहा है। हमने संधारित्र(capacitor) वोल्टेज को प्लस के साथ यहां और माइनस के रूप में परिभाषित किया है। यदि संधारित्र(capacitor) के माध्यम से धारा(current) उस दिशा में बहती है तो V c बढ़ जाएगी; यदि धारा(current) उस तरह दूसरी दिशा में बहती है तो V c कम हो जाएगी। अब, इस सर्किट को समझने में मुख्य बिंदु यह है कि यदि संधारित्र(capacitor) वोल्टेज को कम करना है, तो करन्ट(current) को उस तरह से प्रवाह करना होगा और यह केवल तभी हो सकता है जब करन्ट(current) RL के माध्यम से बहती है, क्योंकि डायोड(diode) उस दिशा में आवेरिएबलण नहीं करता है। तो, डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के लिए समय स्थिर(time constant) का मतलब है कि, V c को कम करने की प्रक्रिया RL गुणा C है, क्योंकि डायोड(diode) तस्वीर में नहीं है। और अगर RL गुणा C इनपुट वोल्टेज की एक अवधि से बहुत बड़ा है तो किसी दिए गए सर्कल में V C केवल बढ़ सकता है, इसलिए यह एक बहुत महत्वपूर्ण निष्कर्ष है, और हम इसका उपयोग यह देखने के लिए कर सकते हैं कि सर्किट क्या कर रहा है। आइए हम उस अंतराल पर विचार करें जिसमें डायोड(diode) D का संचालन होता है और जो प्रतिक्रिया लूप बंद होता है वह V माइनस और V प्लस लगभग बराबर होता है और इसलिए, V माइनस V R के बराबर होगा और उस केस(case) में संधारित्र(capacitor) वोल्टेज क्या है। संधारित्र(capacitor) वोल्टेज V माइनस माइनस v i है जो VR माइनस v i या VR माइनस V m ज्या(sin) ओमेगा(omega) t है। अब, यह मात्रा अधिकतम है तो यह V m ज्या(sin) ओमेगा(omega) t न्यूनतम है। और क्या है v m ज्या(sin) ओमेगा(omega) t का न्यूनतम वैल्यू(value) केवल माइनस v m है। तो, इसलिए, हमारे पास V c मैक्स (max) VR माइनस माइनस V m या VR प्लस v m के बराबर है। और जैसा कि हमने उल्लेख किया है कि एक बार संधारित्र(capacitor) वोल्टेज इस अधिकतम वैल्यू(value) तक पहुँच जाता है, यह मानने तक कोई कमी नहीं कर सकता है। और इसलिए, स्थिर(constant) अवस्था में हम कह सकते हैं कि V c, V c मैक्स (max) के बराबर है। और इसलिए, V O आउटपुट वोल्टेज v i प्लस vc है जो v i प्लस V c मैक्स (max) है जो v m ज्या(sin) ओमेगा(omega) t प्लस VR प्लस v m के बराबर है। और ध्यान दें कि डायोड(diode) पर वोल्टेज V on इस अभिव्यक्ति में दिखाई नहीं देता है। यहाँ एक उदाहरण है इनपुट वोल्टेज में 3 वोल्ट का आयाम है। तो, यह प्लस 3 और माइनस 3 के बीच भिन्न होता है। यह हमारा VR 1 वोल्ट के बराबर है। और हमारा आउटपुट वोल्टेज v i प्लस VR प्लस v m है और यह अनिवार्य रूप से Vo को बिल्कुल VR पर क्लैंप करने के लिए कार्य करता है जैसा कि हम इस प्लॉट(plot) में देखते हैं। आइए अब हम सिमुलेशन(simulation)परिणामों को देखें। हमने जो कैपेसिटेंस(capacitance) चुना है, वह 10 माइक्रो(micro) है और RL 10 किलो ओम(kilo-ohms) है। तो, RLगुणा C 10 k गुणा 10 माइक्रो(micro) या 100 मिलीसेकंड(milliseconds) है। आइए अब देखते हैं कि इनपुट वेव(wave) की अवधि के साथ तुलना कैसे की जाती है। इनपुट वोल्टेज में 1 किलो हर्ट्ज(kilo-hertz) की आवृत्ति होती है; इसका मतलब है, 1 मिलीसेकंड(milliseconds) की समय अवधि। तो, हमें 1 मिलीसेकंड(milliseconds) की तुलना RL गुणा C से करनी होगी जो कि 100 मिलीसेकंड(milliseconds) है। इसलिए; जाहिर है, 100 मिलीसेकंड(milliseconds) 1 मिलीसेकंड(milliseconds) से बहुत बड़ा है। और हमारी धारणा है कि RL गुणा C, t से बहुत बड़ा है, संतुष्ट है। आइए अब हम प्लॉट्स(Plots) को देखें। नीला ग्राफ इनपुट वोल्टेज है; इसमें 5 वोल्ट का आयाम है। तो, यह प्लस 5 और माइनस 5 के बीच चला जाता है। हरी(green) रेखा हमारी VR है जो 2 वोल्ट है और लाल एक आउटपुट वोल्टेज है। इसलिए, जैसा कि हम उम्मीद करेंगे कि आउटपुट वोल्टेज में इनपुट वोल्टेज के समान ही आयाम है, लेकिन इसे इस तरह से स्थानांतरित किया जाता है कि यह VR पर क्लैंप(clamp) किया जाता है जो कि 2 वोल्ट है। अब, अपने अंतिम परिपथ पर विचार करते हैं; यह पिछले सर्किट के समान शांत है, डायोड(diode) दिशा को उलट दिया गया है। और ध्यान दें कि हमने V c को यहां प्लस और माइनस के साथ इंगित किया है। यदि V C को बढ़ाना है, तो संधारित्र(capacitor) प्रवाह को उसी तरह प्रवाहित करना चाहिए; और अगर VC को घटाना है और संधारित्र(capacitor) धारा(current) को उसी तरह विपरीत दिशा में प्रवाह करना चाहिए। आइए अब हम उस केस(case) पर विचार करते हैं जिसमें V c कम हो रहा है, इसका मतलब है कि संधारित्र(capacitor) निर्वहन कर रहा है। अब, एकमात्र तरीका जो हो सकता है यदि करन्ट(current) पाथ RL के माध्यम से और फिर संधारित्र(capacitor) के माध्यम से है और ऐसा इसलिए है क्योंकि डायोड(diode) इस दिशा RL गुणा C है; और यदि RL गुणा c T से बहुत बड़ा है, तो इनपुट वेव(wave) की समयावधि किसी दिए गए सर्कल V C में ही बढ़ सकती है। आइए हम उस अंतराल पर विचार करें जिसमें डायोड(diode) का अर्थ है कि, यह लूप बंद नहीं होगा और V माइनस और v प्लस लगभग समान हैं, इसका मतलब है कि v माइनस v V R के बराबर है और उस केस(case) में संधारित्र(capacitor) वोल्टेज V i माइनस VR है। कि v m ज्या(sin) ओमेगा(omega) t माइनस v R है। और V C का अधिकतम वैल्यू(value) केवल V m माइनस V R है। इसलिए, V c मैक्स (max) V m माइनस V R है। तब वोल्टेज की क्षमता इस अधिकतम मात्रा तक पहुँच जाती है। V m माइनस VR यह तब तक कम नहीं हो सकता जब तक कि यह स्थिति संतुष्ट न हो। और इसलिए, स्थिर(constant) अवस्था में V c, V c मैक्स (max) के बराबर रहता है और आउटपुट वोल्टेज तब V i माइनस V c द्वारा दिया जाता है जो V i माइनस V c मैक्स (max) या V m ज्या(sin) ओमेगा(omega) t प्लस VR माइनस V m होता है। और पिछले केस(case) में, डायोड(diode) वोल्टेज ड्रॉप v पर t के Vo के लिए इस अभिव्यक्ति में प्रकट नहीं होता है। आइए अब हम प्लॉट्स(plots) को देखें। यह 3 वोल्ट के आयाम के साथ हमारा इनपुट वोल्टेज है। तो, यह प्लस 3 और माइनस 3 के बीच भिन्न होता है जो v R है जो 1, वोल्ट के बराबर है और यह हमारा आउटपुट वोल्टेज है। तो, इस केस(case) में आउटपुट वोल्टेज नीचे की ओर शिफ्ट हो गया है और इसे V R पर बिल्कुल क्लैंप(clamp) मिला है। आइए अब हम सिमुलेशन(simulation) परिणामों पर नजर डालते हैं। यहां दिखाया गया सर्किट हमारे पिछले सर्किट के समान है, जिसका अर्थ है, आपके पास समान C मान, समान RL, समान आवृत्ति है; फर्क सिर्फ इतना है कि डायोड(diode) उलट गया है। यहाँ प्लाट यह इनपुट वोल्टेज है इसमें 5 वोल्ट का आयाम है, इसलिए यह माइनस 5 वोल्ट और प्लस 5 वोल्ट के बीच भिन्न होता है। यह हमारा VR प्लस 2 वोल्ट के बराबर है और लाल ग्राफ आउटपुट वोल्टेज है। और जैसा कि हम उम्मीद करते हैं कि इसे नीचे की ओर स्थानांतरित किया जा रहा था, और यह VR पर क्लैंप(clamp) हो गया है जो कि 2 वोल्ट है। आइए हम सुपर डायोड(diode) सर्किट पर कुछ टिप्पणी करते हैं। यहाँ कुछ नमूना(sample) वेव(wave) हैं। यह इनपुट वोल्टेज है जो आउटपुट वोल्टेज है। और हरे रंग का यहाँ V o 1 है - ऑप-एम्प(op-amp) आउटपुट। अब, जब V i 0 से अधिक है, तो लीनियर(linear) क्षेत्र में ऑप-एम्प(op-amp) ऑपरेशन जैसा कि हम पहले देख चुके हैं, और V o 1 V o प्लस V on है और जब V i 0(zero) से अधिक है Vo और V i वही है, तो, इसलिए, v O 1 V i प्लस V 1 के बराबर है क्योंकि हम यहां देख सकते हैं। जब V नेगेटिव(negative) होता है, तो ऑप-एम्प(op-amp) ओपन लूप कॉन्फ़िगरेशन(open loop configuration) का संचालन करता है और जो संतृप्ति की ओर जाता है और V o 1 माइनस V sat के बराबर हो जाता है जो कि हम यहाँ देखते हैं। तो, इस क्षेत्र में, ऑप-एम्प(op-amp) लीनियर(linear) क्षेत्र में काम कर रहा है, यहाँ यह संतृप्ति क्षेत्र लीनियर(linear) क्षेत्र में फिर से और इसी तरह से चल रहा है। इसलिए, V i के नकारात्मक मानों से V के सकारात्मक मानों के इस संक्रमण को ऑप-एम्प(op-amp) से संतृप्ति से बाहर आने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, यहाँ ऑप-एम्प(op-amp) संतृप्ति में है; यहाँ यह लीनियर(linear) क्षेत्र में है। तो, इस बिंदु पर, ऑप-एम्प(op-amp) को संतृप्ति से बाहर आना पड़ता है और V o 1 को माइनस V sat से जाना पड़ता है जो कुछ भी है। अब, यह प्रक्रिया अपेक्षाकृत धीमी है और यह ऑप-एम्प(op-amp) स्लिउ-रेट (Slew rate) द्वारा सीमित है। और यह एक समस्या है, क्योंकि यह प्रक्रिया धीमी है, और इसलिए हम उच्च आवृत्तियों पर सर्किट का संचालन नहीं कर सकते हैं। हम इस सीक्वल(sequel) फ़ाइल को देख सकते हैं और इन सभी वेवफॉर्म(waveform) को प्लॉट कर सकते हैं। हमने देखा है कि ऑप-एम्प(op-amp) द्वारा संतृप्ति से बाहर आने में लगने वाला समय चिंता का विषय है, लेकिन यदि इनपुट आवृत्ति धीमी है तो यह समय बिना किसी परिणाम का है, और इसे उपेक्षित किया जा सकता है। आइए हम यहां उस स्थिति के एक उदाहरण पर एक नज़र डालें। अब, इस केस(case) में इनपुट सिग्नल(signal) आवृत्ति 50 हर्ट्ज है। तो, अवधि 20 मिलीसेकंड(milliseconds) है और हमें वास्तव में कोई समस्या नहीं दिखती है, यह हमारा आउटपुट वोल्टेज है और यह वैसा ही दिखता है जैसा हम उम्मीद करेंगे। लेकिन उच्च संकेत आवृत्तियों(high signal frequencies) पर, इस बार ऑप-एम्प(op-amp) के लिए संतृप्ति से बाहर आने के लिए आउटपुट वेवफॉर्म(waveform) में विरूपण होता है। आइये अब इसका एक उदाहरण देखते हैं। तो, यहां हमारे पास 1 किलो हर्ट्ज(kilo-hertz) की सिग्नल(signal) आवृत्ति है और हम नोटिस करते हैं कि इस बिंदु पर कोई समस्या है। यहां क्या हो रहा है, V i नकारात्मक वैल्यूज(values) से सकारात्मक वैल्यूज(values) तक जा रहा है, ऑप-एम्प(op-amp) संतृप्ति से बाहर आ रहा है; और ऐसा करने में कुछ समय लग रहा है और इसलिए, हम इस समस्याग्रस्त वेवफॉर्म(waveform) को यहाँ देखते हैं। तो, स्पष्ट रूप से यह एक बहुत ही वांछनीय स्थिति नहीं है और इससे बचा जाना चाहिए। और यहां दिखाया गया यह प्रभाव बहुत वास्तविक है, यह प्रयोगशाला में देखा जा सकता है, और आपको निश्चित रूप से सर्किट को हुक करना चाहिए और इसकी जांच करनी चाहिए। संक्षेप में, हमने सटीक क्लिपर(clipper) और क्लैपर(clamper) सर्किट को देखा। हमने देखा कि उन सर्किट में डायोड(diode) वोल्टेज ड्रॉप V पर प्रभावी ढंग से समाप्त हो जाता है। हमने तब सुपर डायोड(super diode) पर आधारित आधा-वेव रेक्टिफायर(half-wave rectifier) सर्किट की गति सीमा को देखा और पाया कि गति सीमित है क्योंकि ऑप-एम्प(op-amp) संतृप्ति क्षेत्र में प्रवेश करती है। अगले व्याख्यान में, हम एक आधा-वेव रेक्टिफायर(half wave rectifier) को देखेंगे, जो इस सीमा को पार कर जाता है। ठीक है, बाद में मिलते हैं।