مندرجہ ذیل مضمون میں ہم بنیادی op amp پیرامیٹرز اور متعلقہ op amp بنیادی ایپلیکیشن سرکٹس پر مساوات کے ساتھ بحث کرتے ہیں، ان کی مخصوص اجزاء کی قدروں کو حل کرنے کے لیے۔
Op-amps (آپریشنل ایمپلیفائر) ایک خاص قسم کے مربوط سرکٹ ہیں جس میں ایک براہ راست جوڑا ہوا، زیادہ فائدہ حاصل کرنے والا ایمپلیفائر شامل ہوتا ہے جس کی مجموعی ردعمل کی خصوصیات فیڈ بیک کے ذریعے ایڈجسٹ ہوتی ہیں۔
op-amp نے اپنا نام اس حقیقت سے اخذ کیا ہے کہ یہ ریاضیاتی حسابات کی ایک وسیع رینج کو انجام دے سکتا ہے۔ اس کے ردعمل کی وجہ سے، ایک op-amp کو لکیری انٹیگریٹڈ سرکٹ کے نام سے بھی جانا جاتا ہے اور یہ بہت سے اینالاگ سسٹمز کا بنیادی جزو ہے۔
ایک op amp میں غیر معمولی طور پر زیادہ فائدہ ہوتا ہے (ممکنہ طور پر لامحدودیت کے قریب)، جسے فیڈ بیک کے ذریعے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ فیڈ بیک نیٹ ورک میں کیپسیٹرز یا انڈکٹرز کو شامل کرنے کے نتیجے میں فائدہ ہو سکتا ہے جو تعدد کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے، جس سے مربوط سرکٹ کی مجموعی آپریشنل حالت متاثر ہوتی ہے۔
جیسا کہ اوپر کی تصویر میں دکھایا گیا ہے، بنیادی op amp ایک تین ٹرمینل ڈیوائس ہے جس میں دو ان پٹ اور ایک آؤٹ پٹ ہے۔ ان پٹ ٹرمینلز کو 'انورٹنگ' یا 'نان انورٹنگ' کے طور پر درجہ بندی کیا گیا ہے۔
Op Amp پیرامیٹرز
مساوی ان پٹ وولٹیج کے ساتھ فراہم کیے جانے پر، مثالی آپریشنل ایمپلیفائر، یا 'op amp' کا آؤٹ پٹ صفر، یا '0 وولٹ' ہوتا ہے۔
VIN 1 = VIN 2 VOUT = 0 دیتا ہے۔
عملی op-amps میں نامکمل طور پر متوازن ان پٹ ہوتا ہے، جس کی وجہ سے ان پٹ ٹرمینلز کے ذریعے غیر ہموار تعصبی کرنٹ بہتے ہوتے ہیں۔ op amp آؤٹ پٹ کو متوازن کرنے کے لیے، دو ان پٹ ٹرمینلز کے درمیان ایک ان پٹ آفسیٹ وولٹیج فراہم کرنا ضروری ہے۔
1) ان پٹ تعصب کرنٹ
جب آؤٹ پٹ متوازن ہو، یا جب V باہر = 0، ان پٹ بائیس کرنٹ (I بی ) دو ان پٹ کنکشنز میں داخل ہونے والے کل انفرادی کرنٹ کے نصف کے برابر ہے۔ یہ اکثر بہت چھوٹی تعداد ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، میں بی = 100 nA ایک عام قدر ہے۔
2) ان پٹ آف سیٹ کرنٹ
ان پٹ ٹرمینلز تک پہنچنے والے ہر فرد کرنٹ کے درمیان فرق کو ان پٹ آفسیٹ کرنٹ (I یہ )۔ ایک بار پھر، یہ اکثر انتہائی کم قیمت کا ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک مشترکہ قدر I ہے۔ یہ = 10 این اے۔
3) ان پٹ آفسیٹ وولٹیج
op amp کو متوازن رکھنے کے لیے، ایک ان پٹ آفسیٹ وولٹیج V یہ ان پٹ ٹرمینل پر لاگو کرنے کی ضرورت ہے۔ عام طور پر V کی قدر یہ ہے = 1 ایم وی۔
I کی اقدار یہ اور وی یہ درجہ حرارت کے ساتھ دونوں مختلف ہو سکتے ہیں، اور اس تغیر کو I کہا جاتا ہے۔ یہ بہاؤ اور V یہ بڑھے، بالترتیب.
4) پاور سپلائی ریجیکشن ریشو (PSRR)
ان پٹ آفسیٹ وولٹیج میں تبدیلی اور پاور سپلائی وولٹیج میں متعلقہ تبدیلی کا تناسب پاور سپلائی ریجیکشن ریشو، یا PSRR کے نام سے جانا جاتا ہے۔ یہ اکثر 10 سے 20 uV/V کی حد میں ہوتا ہے۔
op-amps کے اضافی پیرامیٹرز جن کا ذکر کیا جا سکتا ہے وہ ہیں:
5) اوپن لوپ گین/ کلوزڈ لوپ گین
اوپن لوپ گین سے مراد فیڈ بیک سرکٹ کے بغیر اوپ-امپ کا فائدہ ہے، جب کہ کلوزڈ لوپ گین سے مراد فیڈ بیک سرکٹ کے ساتھ اوپ-امپ کا فائدہ ہے۔ اسے عام طور پر A کے طور پر دکھایا جاتا ہے۔ ڈی .
6) کامن موڈ ریجیکشن ریشو (سی ایم آر آر)
یہ کامن موڈ سگنل کے فرق کے سگنل کا تناسب ہے اور یہ تفریق ایمپلیفائر کی کارکردگی کی پیمائش کے طور پر کام کرتا ہے۔ اس تناسب کو ظاہر کرنے کے لیے ہم ڈیسیبلز (dB) کا استعمال کرتے ہیں۔
7) سلیو ریٹ
سلیو ریٹ وہ شرح ہے جس پر بڑے سگنل کے حالات میں ایمپلیفائر کا آؤٹ پٹ وولٹیج تبدیل ہوتا ہے۔ اس کی نمائندگی یونٹ V/us کا استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے۔
Op Amp بنیادی ایپلیکیشن سرکٹس
مندرجہ ذیل پیراگراف میں ہم کئی دلچسپ opamp بنیادی سرکٹس کے بارے میں جانیں گے۔ بنیادی ڈیزائن میں سے ہر ایک کو ان کے اجزاء کی اقدار اور خصوصیات کو حل کرنے کے لیے فارمولوں کے ساتھ بیان کیا گیا ہے۔
یمپلیفائر یا بفر
ایک الٹا ایمپلیفائر، یا ایک انورٹر کے لیے سرکٹ، اوپر کی شکل 1 میں دیکھا جا سکتا ہے۔ سرکٹ کا فائدہ اس کے ذریعہ دیا جاتا ہے:
آف = - R2/R1
نوٹ کریں کہ فائدہ منفی ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ سرکٹ فیز-انورٹنگ وولٹیج کے پیروکار کے طور پر کام کرتا ہے، اگر دو مزاحمتیں برابر ہوں (یعنی، R1 = R2)۔ آؤٹ پٹ ان پٹ سے مماثل ہوگا، پولرٹی الٹ کے ساتھ۔
حقیقت میں، ریزسٹرس کو اتحاد حاصل کرنے کے لیے ہٹایا جا سکتا ہے اور ان کی جگہ براہ راست جمپر تاروں سے تبدیل کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ ذیل میں تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے۔
یہ ممکن ہے کیونکہ اس سرکٹ میں R1 = R2 = 0 ہے۔ عام طور پر، R3 کو الٹا وولٹیج فالوور سرکٹ سے ہٹا دیا جاتا ہے۔
اگر R1 R2 سے کم ہے تو op amp آؤٹ پٹ ان پٹ سگنل کو بڑھا دے گا۔ مثال کے طور پر، اگر R1 2.2 K ہے اور R1 22 K ہے، تو فائدہ اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:
آف = - 22,000/2,200 = -10
منفی علامت مرحلے کے الٹ جانے کی نشاندہی کرتی ہے۔ ان پٹ اور آؤٹ پٹ پولرٹیز الٹ ہیں۔
R1 کو R2 سے بڑا بنانے سے، وہی سرکٹ ان پٹ سگنل کو بھی کم کر سکتا ہے (کی طاقت کو کم کر سکتا ہے)۔ مثال کے طور پر، اگر R1 120 K اور R2 47 K ہے، تو سرکٹ کا فائدہ تقریباً ہو گا:
آف = 47,000/120,000 = - 0.4
ایک بار پھر، آؤٹ پٹ کی قطبیت ان پٹ کے الٹا ہے۔ اگرچہ R3 کی قدر خاص طور پر اہم نہیں ہے، لیکن یہ تقریباً R1 اور R2 کے متوازی امتزاج کے برابر ہونی چاہیے۔ کونسا:
R3 = (R1 x R2)/(R1 + R2)
اس کو ظاہر کرنے کے لیے، ہماری پچھلی مثال پر غور کریں، جہاں R1 = 2.2 K اور R2 = 22 K۔ اس صورت حال میں R3 کی قدر تقریباً ہونی چاہیے:
R3 = (2200 x 22000)/(2200 + 22000) = 48,400,000/24,200 = 2000 Ω
ہم R3 کے لیے قریب ترین معیاری مزاحمتی قدر کا انتخاب کر سکتے ہیں کیونکہ درست قدر ضروری نہیں ہے۔ اس معاملے میں 1.8 K یا 2.2 K ریزسٹر استعمال کیا جا سکتا ہے۔
تصویر 2 میں سرکٹ کے ذریعہ تخلیق کردہ مرحلہ الٹا ہوسکتا ہے کئی حالات میں قابل قبول نہ ہو۔ op-amp کو غیر الٹنے والے یمپلیفائر کے طور پر استعمال کرنے کے لیے (یا ایک سادہ بفر کی طرح)، اسے جوڑیں جیسا کہ ذیل میں تصویر 3 میں دکھایا گیا ہے۔
اس سرکٹ میں حاصل کا اظہار اس طرح کیا گیا ہے:
آف = 1 + R2/R1
آؤٹ پٹ اور ان پٹ کی قطبیت ایک جیسی ہے اور وہ مرحلے میں ہیں۔
ذہن میں رکھیں کہ فائدہ ہمیشہ کم از کم 1 (اتحاد) پر ہونا چاہئے۔ غیر الٹنے والے سرکٹ کا استعمال کرتے ہوئے سگنلز کو کم کرنا (کم کرنا) ممکن نہیں ہے۔
اگر R2 قدر R1 سے نمایاں طور پر زیادہ ہو تو سرکٹ کا فائدہ نسبتاً زیادہ مضبوط ہو گا۔ مثال کے طور پر، اگر R1 = 10 K اور R2 = 47 K، op amp کا حاصل ذیل میں دیا جائے گا:
آف = 1 + 470,000/10,000 = 1 + 47 = 48
تاہم، اگر R1 R2 سے نمایاں طور پر بڑا ہے، تو فائدہ اتحاد سے کچھ زیادہ ہی ہوگا۔ مثال کے طور پر، اگر R1 = 100 K اور R2 = 22 K، تو فائدہ یہ ہوگا:
آف = 1 + 22,000/100,000 = 1 + 0.22 = 1.22
اگر دونوں مزاحمتیں یکساں ہوں (R1 = R2)، تو فائدہ ہمیشہ 2 ہوگا۔ اپنے آپ کو اس بات پر قائل کرنے کے لیے، چند منظرناموں میں نفع کی مساوات کو آزمائیں۔
ایک مخصوص صورت حال وہ ہوتی ہے جب دونوں مزاحمتیں 0 پر سیٹ کی جاتی ہیں۔ دوسرے الفاظ میں، جیسا کہ ذیل میں تصویر 4 میں دیکھا گیا ہے، ریزسٹرس کی جگہ براہ راست کنکشن استعمال کیے جاتے ہیں۔
فائدہ اس معاملے میں بالکل ایک ہے۔ یہ فائدہ کے فارمولے کے مطابق ہے:
آف = 1 + R2/R1 = 1 + 0/0 = 1
ان پٹ اور آؤٹ پٹ ایک جیسے ہیں۔ اس نان انورٹنگ وولٹیج فالوور سرکٹ کے لیے ایپلی کیشنز میں امپیڈینس میچنگ، آئسولیشن اور بفر شامل ہیں۔
ADDER (Summing Amplifier)
آپشن امپ کا استعمال کرتے ہوئے متعدد ان پٹ وولٹیجز کو شامل کیا جا سکتا ہے۔ جیسا کہ ذیل میں تصویر 5 میں دکھایا گیا ہے، ان پٹ سگنلز V1, V2,… Vn کو ریزسٹرس R1, R2,… Rn کے ذریعے op amp پر لاگو کیا جاتا ہے۔
پھر ان سگنلز کو ملا کر آؤٹ پٹ سگنل تیار کیا جاتا ہے، جو ان پٹ سگنلز کے مجموعے کے برابر ہوتا ہے۔ مندرجہ ذیل فارمولے کو بطور ایڈر op-amp کی حقیقی کارکردگی کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
VOUT = - Ro ((V1/R1) + (V2/R2) ... . + (Vn/Rn))
منفی علامت دیکھیں۔ اس کا مطلب ہے کہ آؤٹ پٹ الٹی ہو گئی ہے (قطبیت الٹ ہے)۔ دوسرے لفظوں میں، یہ سرکٹ ایک الٹا ایڈر ہے۔
سرکٹ کو op-amp کے inverting اور non-inverting inputs کے کنکشنز کو تبدیل کر کے ایک نان انورٹنگ ایڈر کے طور پر کام کرنے کے لیے تبدیل کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ ذیل میں تصویر 6 میں دکھایا گیا ہے۔
آؤٹ پٹ مساوات کو یہ فرض کر کے آسان بنایا جا سکتا ہے کہ تمام ان پٹ ریزسٹرس کی قدریں ایک جیسی ہیں۔
VOUT = - Ro ((V1 + V2 ... + Vn)/R)
تفریق یمپلیفائر
تصویر 7 اوپر ایک ڈیفرینشل ایمپلیفائر کے بنیادی سرکٹ کو دکھایا گیا ہے۔ اجزاء کی قدریں ترتیب دی گئی ہیں تاکہ R1 = R2 اور R3 = R4۔ لہذا، سرکٹ کی کارکردگی کا حساب درج ذیل فارمولے سے لگایا جا سکتا ہے۔
VOUT = VIN 2 - VIN 1
صرف اس وقت تک جب تک op amp قبول کر سکتا ہے کہ ان پٹ 1 اور 2 میں مختلف رکاوٹیں ہیں (ان پٹ 1 میں R1 کی رکاوٹ ہے اور ان پٹ 2 میں R1 پلس R3 کی رکاوٹ ہے)۔
ADDER/subtractor
اوپر والی تصویر 8 میں آپشن امپ ایڈر/سبٹریکٹر سرکٹ کی ترتیب کو دکھایا گیا ہے۔ ایسی صورت میں جب R1 اور R2 کی قدریں یکساں ہوں اور R3 اور R4 اسی طرح ایک ہی اقدار پر سیٹ ہوں، پھر:
VOUT = (V3 + V4) - (V1 - V2)
دوسرے الفاظ میں، Vout = V3 + V4 V3 اور V4 ان پٹ کا کل ہے جبکہ یہ V1 اور V2 ان پٹ کا گھٹاؤ ہے۔ R1، R2، R3، اور R4 کی قدروں کو op amp کی خصوصیات سے ملنے کے لیے منتخب کیا گیا ہے۔ R5 کو R3 اور R4 کے برابر ہونا چاہیے، اور R6 کو R1 اور R2 کے برابر ہونا چاہیے۔
ملٹیپلائر
اوپر والی تصویر 9 میں دکھائے گئے سرکٹ کے ساتھ سادہ ضرب کی کارروائیاں کی جا سکتی ہیں۔ ذہن میں رکھیں کہ یہ وہی سرکٹ ہے جیسا کہ تصویر 1 میں ہے۔ ایک مستقل فائدہ حاصل کرنے کے لیے (اور اس کے نتیجے میں R2/R1 کے تناسب میں ان پٹ وولٹیج کی ضرب) اور درست نتائج، R1 اور R2 کے لیے مقررہ اقدار کے ساتھ درست ریزسٹرس استعمال کیا جانا چاہئے. خاص طور پر، آؤٹ پٹ فیز اس سرکٹ کے ذریعے الٹا ہے۔ آؤٹ پٹ پر وولٹیج کے برابر ہو گا:
VOUT = - (VIN x آف)
جہاں Av فائدہ ہے، جیسا کہ R1 اور R2 سے طے ہوتا ہے۔ VOUT اور VIN بالترتیب آؤٹ پٹ اور ان پٹ وولٹیجز ہیں۔
جیسا کہ اوپر والی تصویر 10 میں دیکھا گیا ہے، اگر R2 ایک متغیر مزاحمت (پوٹینشیومیٹر) ہے تو ضرب مسلسل کو تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ کنٹرول شافٹ کے ارد گرد آپ مختلف عام فوائد کے نشانات کے ساتھ ایک کیلیبریشن ڈائل لگا سکتے ہیں۔ ضرب مستقل کو کیلیبریٹڈ ریڈنگ کا استعمال کرتے ہوئے اس ڈائل سے براہ راست پڑھا جا سکتا ہے۔
انٹیگریٹر
ایک op-amp، بہت کم از کم، نظریاتی طور پر ایک انٹیگریٹر کے طور پر کام کرے گا جب inverting ان پٹ کو کپیسیٹر کے ذریعے آؤٹ پٹ کے ساتھ جوڑا جاتا ہے۔
جیسا کہ اوپر تصویر 11 میں اشارہ کیا گیا ہے، DC استحکام کو برقرار رکھنے کے لیے ایک متوازی ریزسٹر کو اس کپیسیٹر میں جوڑا جانا چاہیے۔ یہ سرکٹ ان پٹ سگنل کو مربوط کرنے کے لیے درج ذیل تعلق کو نافذ کرتا ہے:
R2 کی قدر کو op amp پیرامیٹرز سے ملنے کے لیے منتخب کیا جانا چاہیے، جیسا کہ:
VOUT = R2/R1 x VIN
فرق کرنے والا
تفریق کرنے والے op amp سرکٹ میں ان پٹ لائن میں ایک کپیسیٹر شامل ہوتا ہے جو الٹنے والے ان پٹ سے جڑتا ہے اور ایک ریزسٹر جو اس ان پٹ کو آؤٹ پٹ سے جوڑتا ہے۔ تاہم، اس سرکٹ کی واضح حدود ہیں، اس لیے ایک ترجیحی سیٹ اپ ریزسٹر اور کپیسیٹر کو متوازی کرنا ہوگا جیسا کہ اوپر تصویر 12 میں دکھایا گیا ہے۔
درج ذیل مساوات اس بات کا تعین کرتی ہے کہ یہ سرکٹ کتنی اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے:
VOUT = - (R2 x C1) dVIN/dt
لاگ ایمپلیفائرز
بنیادی سرکٹ (اوپر والی تصویر 13) ان پٹ کے لاگ کے متناسب آؤٹ پٹ پیدا کرنے کے لیے ایک NPN ٹرانزسٹر اور ایک op-amp کا استعمال کرتا ہے:
VOUT = (- k لاگ 10 ) FRI/FRI اے
'الٹی' سرکٹ، جو ایک بنیادی اینٹی لاگ یمپلیفائر کے طور پر کام کرتا ہے، کو نچلے خاکے میں دکھایا گیا ہے۔ عام طور پر، کیپسیٹر کم قیمت کا ہوتا ہے (جیسے، 20 pF)۔
آڈیو AMP
ایک op amp، بنیادی طور پر ایک dc یمپلیفائر ہے لیکن AC ایپلی کیشنز کے لیے بھی لاگو کیا جا سکتا ہے۔ ایک سیدھا سادا آڈیو یمپلیفائر اوپر والی شکل 14 میں دکھایا گیا ہے۔
آڈیو مکسر
اس سرکٹ میں آڈیو ایمپلیفائر کی ایک ترمیم دکھائی گئی ہے (اوپر والی تصویر 15)۔ آپ دیکھ سکتے ہیں کہ یہ تصویر 5 میں ایڈر سرکٹ سے کس طرح مشابہت رکھتا ہے۔ مختلف ان پٹ سگنلز کو ملایا یا ملایا گیا ہے۔ ہر ان پٹ سگنل کا ان پٹ پوٹینشیومیٹر لیول ایڈجسٹمنٹ کی اجازت دیتا ہے۔ آؤٹ پٹ میں مختلف ان پٹ سگنلز کے متعلقہ تناسب کو صارف اس طرح ایڈجسٹ کر سکتا ہے۔
سگنل سپلٹر
اوپر والی تصویر 16 میں نظر آنے والا سگنل سپلٹر سرکٹ مکسر کے بالکل الٹ ہے۔ ایک واحد آؤٹ پٹ سگنل کو کئی ایک جیسے آؤٹ پٹ میں تقسیم کیا جاتا ہے جو مختلف ان پٹ کو فیڈ کرتے ہیں۔ اس سرکٹ کا استعمال کرتے ہوئے متعدد سگنل لائنیں ایک دوسرے سے الگ ہوجاتی ہیں۔ مطلوبہ سطح کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے، ہر آؤٹ پٹ لائن میں ایک الگ پوٹینومیٹر ہوتا ہے۔
کرنٹ کنورٹر میں وولٹیج
اوپر والی تصویر 17 میں پیش کردہ سرکٹ کی وجہ سے لوڈ امپیڈنس R2 اور R1 کو ایک ہی کرنٹ فلو کا تجربہ ہوگا۔
اس کرنٹ کی قدر ان پٹ سگنل وولٹیج کے متناسب اور بوجھ سے آزاد ہوگی۔
تاہم، غیر الٹنے والے ٹرمینل کے ذریعہ فراہم کردہ اعلی ان پٹ مزاحمت کی وجہ سے، کرنٹ نسبتاً کم قیمت کا ہوگا۔ اس کرنٹ میں ایک قدر ہے جو براہ راست VIN/R1 کے متناسب ہے۔
کرنٹ ٹو وولٹیج کنورٹر
اگر آؤٹ پٹ وولٹیج IIN x R2 کے برابر ہے اور ڈیزائن (اوپر تصویر 18) استعمال کیا گیا ہے، تو ان پٹ سگنل کرنٹ سیدھا فیڈ بیک ریزسٹر R2 کے ذریعے بہہ سکتا ہے۔
اسے دوسرے طریقے سے ڈالنے کے لیے، ان پٹ کرنٹ ایک متناسب آؤٹ پٹ وولٹیج میں تبدیل ہو جاتا ہے۔
الٹنے والے ان پٹ پر بنایا گیا تعصب سرکٹ کرنٹ کے بہاؤ پر ایک کم حد مقرر کرتا ہے، جو کسی بھی کرنٹ کو R2 سے گزرنے سے روکتا ہے۔ 'شور' کو ختم کرنے کے لیے اس سرکٹ میں ایک کپیسیٹر شامل کیا جا سکتا ہے جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔
موجودہ ذریعہ
مندرجہ بالا اعداد و شمار 19 سے پتہ چلتا ہے کہ آپ کو موجودہ ذریعہ کی طرح کس طرح استعمال کیا جاسکتا ہے۔ ریزسٹر کی قدروں کو درج ذیل مساوات کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جا سکتا ہے۔
R1 = R2
R3 = R4 + R5
آؤٹ پٹ کرنٹ کا اندازہ درج ذیل فارمولے سے کیا جا سکتا ہے۔
Iout = (R3 x VIN) / (R1 x R5)
ملٹی ویبریٹر
آپ ملٹی وائبریٹر کے طور پر استعمال کرنے کے لیے ایک op amp کو اپنا سکتے ہیں۔ تصویر 20 اوپر دو بنیادی سرکٹس دکھاتا ہے۔ اوپری بائیں طرف کا ڈیزائن ایک مفت چلانے والا (استحکام) ملٹی وائبریٹر ہے، جس کی فریکوئنسی کو اس کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے:
ایک موسٹ ایبل ملٹی وائبریٹر سرکٹ جسے مربع لہر پلس ان پٹ کے ذریعے چالو کیا جا سکتا ہے، نیچے دائیں ڈایاگرام میں دیکھا جا سکتا ہے۔ فراہم کردہ اجزاء کی قدریں CA741 op amp کے لیے ہیں۔
اسکوائر ویو جنریٹر
تصویر 21 اوپر ایک فعال اسکوائر ویو جنریٹر سرکٹ کو دکھایا گیا ہے جس کا مرکز ایک opamp کے گرد ہے۔ یہ مربع لہر جنریٹر سرکٹ ممکنہ طور پر سب سے سیدھا ہو سکتا ہے۔ اوپی ایم پی کے علاوہ صرف تین بیرونی ریزسٹرس اور ایک کپیسیٹر کی ضرورت ہے۔
دو اہم عناصر جو سرکٹ کے وقت مستقل (آؤٹ پٹ فریکوئنسی) کا تعین کرتے ہیں وہ ہیں ریزسٹر R1 اور کپیسیٹر C1۔ تاہم R2 اور R3 پر مبنی مثبت فیڈ بیک کنکشن کا اثر آؤٹ پٹ فریکوئنسی پر بھی پڑتا ہے۔ اگرچہ مساوات اکثر کچھ پیچیدہ ہوتی ہیں، لیکن انہیں مخصوص R3/R2 تناسب کے لیے آسان بنایا جا سکتا ہے۔ مثال کے لیے:
اگر R3/R2 ≈ 1.0 تو F ≈ 0.5/(R1/C1)
یا،
اگر R3/R2 ≈ 10 تو F ≈ 5/(R1/C1)
سب سے زیادہ عملی طریقہ یہ ہے کہ ان معیاری تناسب میں سے کسی ایک کو استعمال کیا جائے اور مطلوبہ تعدد کو حاصل کرنے کے لیے R1 اور C1 کی قدروں کو تبدیل کیا جائے۔ R2 اور R3 کے لیے، روایتی اقدار کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، R3/R2 کا تناسب 10 ہوگا اگر R2 = 10K اور R3 = 100K، اس طرح:
F = 5/(R1/C1)
زیادہ تر معاملات میں، ہم پہلے سے ہی مطلوبہ تعدد سے واقف ہوں گے، اور ہمیں صرف مناسب اجزاء کی قدروں کو منتخب کرنے کی ضرورت ہوگی۔ سب سے آسان طریقہ یہ ہے کہ پہلے ایسی C1 قدر کا انتخاب کریں جو مناسب معلوم ہو، اور پھر R1 تلاش کرنے کے لیے مساوات کو دوبارہ ترتیب دیں:
R1 = 5/(F x C1)
آئیے 1200 ہرٹز فریکوئنسی کی ایک عام مثال دیکھیں جس کی ہم تلاش کر رہے ہیں۔ اگر C1 0.22uF کیپسیٹر سے منسلک ہے، تو R1 کی قدر ہونی چاہیے جیسا کہ درج ذیل فارمولے میں دکھایا گیا ہے:
R1 = 5/(1200 x 0.00000022) = 5/0.000264 = 18.940 Ω
زیادہ تر ایپلی کیشنز میں ایک عام 18K ریزسٹر کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس سرکٹ کی افادیت اور موافقت کو بڑھانے کے لیے R1 کے ساتھ سیریز میں ایک پوٹینومیٹر شامل کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ تصویر 22 میں ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ یہ آؤٹ پٹ فریکوئنسی کو دستی طور پر ایڈجسٹ کرنا ممکن بناتا ہے۔
اس سرکٹ کے لیے، بالکل وہی حسابات استعمال کیے جاتے ہیں، تاہم R1 کی قدر کو فکسڈ ریزسٹر R1a کے سیریز کے امتزاج اور پوٹینومیٹر R1b کی ایڈجسٹ ویلیو سے ملنے کے لیے تبدیل کیا جاتا ہے:
R1 = R1a + R1b
اس بات کو یقینی بنانے کے لیے فکسڈ ریزسٹر ڈالا جاتا ہے کہ R1 کی قدر کبھی بھی صفر تک نہ گرے۔ آؤٹ پٹ فریکوئنسی کی حد کا تعین R1a کی مقررہ قدر اور R1b کی بلند ترین مزاحمت سے ہوتا ہے۔
متغیر پلس چوڑائی جنریٹر
ایک مربع لہر مکمل طور پر ہموار ہے۔ مربع لہر سگنل کے ڈیوٹی سائیکل کو اعلی سطحی وقت اور کل سائیکل کے وقت کے تناسب کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ مربع لہروں میں تعریف کے لحاظ سے 1:2 ڈیوٹی سائیکل ہوتا ہے۔
صرف دو مزید اجزاء کے ساتھ، پچھلے حصے کا مربع لہر جنریٹر مستطیل لہر پیدا کرنے والے میں تبدیل ہو سکتا ہے۔ تصویر 23 اوپر اپ ڈیٹ شدہ سرکٹ کو دکھایا گیا ہے۔
Diode D1 منفی نصف سائیکلوں پر R4 کے ذریعے کرنٹ کے گزرنے کو محدود کرتا ہے۔ R1 اور C1 وقت کو مستقل بناتے ہیں جیسا کہ درج ذیل مساوات میں بیان کیا گیا ہے:
T1 = 5/(2C1 x R1)
تاہم، مثبت نصف سائیکلوں پر، ڈایڈڈ کو چلانے کی اجازت ہے، اور C1 کے ساتھ R1 اور R4 کا متوازی امتزاج وقت مستقل کی وضاحت کرتا ہے، جیسا کہ درج ذیل حساب میں دکھایا گیا ہے:
T2 = 5/(2C1 ((R1 R4)/(R1 + R4)))
سائیکل کی مجموعی لمبائی صرف دو آدھے سائیکل کے وقت کے مستقل کا کل ہے:
Tt = T1 + T2
آؤٹ پٹ فریکوئنسی پورے سائیکل کے کل وقت مستقل کا الٹا ہے:
F = 1/Tt
یہاں ڈیوٹی سائیکل 1:2 کے برابر نہیں ہوگا کیونکہ سائیکل کے اعلی اور نچلے درجے کے حصوں کے لیے مستقل وقت مختلف ہوگا۔ اس کے نتیجے میں غیر متناسب لہریں پیدا ہوں گی۔ R1 یا R4 کو ایڈجسٹ کرنا ممکن ہے، یا ان دونوں کو بھی، لیکن یاد رکھیں کہ ایسا کرنے سے آؤٹ پٹ فریکوئنسی اور ڈیوٹی سائیکل دونوں بدل جائیں گے۔
سائن ویو آسکیلیٹر
سائن ویو، جو نیچے تصویر 24 میں دکھائی گئی ہے، تمام AC سگنلز میں سب سے بنیادی ہے۔
اس انتہائی خالص سگنل میں قطعی طور پر کوئی ہارمونک مواد نہیں ہے۔ سائن ویو میں صرف ایک بنیادی فریکوئنسی ہوتی ہے۔ درحقیقت، مکمل طور پر خالص، مسخ سے پاک سائن ویو بنانا کافی مشکل ہے۔ شکر ہے، ایک op-amp کے ارد گرد بنائے گئے ایک oscillator سرکٹ کا استعمال کرتے ہوئے، ہم ایک بہترین ویوفارم کے قریب پہنچ سکتے ہیں۔
اوپر والی تصویر 25 میں ایک روایتی سائن ویو آسکیلیٹر سرکٹ دکھایا گیا ہے جس میں ایک op-amp شامل ہے۔ بینڈ ریجیکٹ (یا نشان) فلٹر کے طور پر کام کرنے والا ٹوئن-ٹی سرکٹ فیڈ بیک نیٹ ورک کے طور پر کام کرتا ہے۔ Capacitor C1 اور ریزسٹرس R1 اور R2 ایک T بناتے ہیں۔ C2، C3، R3، اور R4 دوسرے T کو بناتے ہیں۔ اسکیمیٹک نے اسے الٹ دیا ہے۔ اس سرکٹ کو صحیح طریقے سے کام کرنے کے لیے اجزاء کی قدروں میں درج ذیل تعلقات ہونے چاہئیں:
مندرجہ ذیل فارمولہ آؤٹ پٹ فریکوئنسی کا تعین کرتا ہے:
F = 1/(6.28 x R1 x C2)
R4 کی قدر کو تبدیل کرنے سے، جڑواں-T فیڈ بیک نیٹ ورک ٹیوننگ کو کچھ حد تک موافق بنایا جا سکتا ہے۔ عام طور پر، یہ ایک چھوٹا سا ٹرمر پوٹینومیٹر ہو سکتا ہے۔ پوٹینشیومیٹر کو اپنی اعلیٰ ترین مزاحمت پر سیٹ کیا جاتا ہے اور پھر آہستہ آہستہ اس وقت تک کم کیا جاتا ہے جب تک کہ سرکٹ صرف دولن کے کنارے پر منڈلا نہ جائے۔ اگر مزاحمت کو بہت کم ایڈجسٹ کیا جائے تو آؤٹ پٹ سائن ویو خراب ہو سکتی ہے۔
شمٹ ٹرگر
تکنیکی طور پر، ایک شمٹ ٹرگر کو دوبارہ تخلیق کرنے والا موازنہ کہا جا سکتا ہے۔ اس کا بنیادی کام ایک ان پٹ وولٹیج کو تبدیل کرنا ہے جو ایک خاص ان پٹ وولٹیج پر آہستہ آہستہ آؤٹ پٹ سگنل میں تبدیل ہو رہا ہے۔
اسے دوسرے طریقے سے کہوں تو، اس میں ایک 'بیکلاش' خاصیت ہے جسے ہسٹریسس کہتے ہیں جو وولٹیج 'ٹرگر' کی طرح کام کرتا ہے۔ op amp شمٹ ٹرگر آپریشن کے لیے بنیادی بلڈنگ بلاک بن جاتا ہے (اوپر تصویر 26 دیکھیں)۔ مندرجہ ذیل عوامل ٹرگرنگ یا ٹرپ وولٹیج کا تعین کرتے ہیں:
میں سفر = (وی باہر x R1) / (-R1 + R2)
اس قسم کے سرکٹ میں، ہسٹریسس ٹرپ وولٹیج سے دوگنا ہوتا ہے۔
ذیل میں تصویر 27 میں، ایک اور شمٹ ٹرگر سرکٹ کو دکھایا گیا ہے۔ اس سرکٹ میں، آؤٹ پٹ کو 'متحرک' کہا جاتا ہے جب ڈی سی ان پٹ سپلائی وولٹیج کا پانچواں حصہ مارتا ہے۔
سپلائی وولٹیج 6 اور 15 وولٹ کے درمیان کہیں بھی ہو سکتا ہے، اس لیے سپلائی وولٹیج کے منتخب کردہ پر منحصر ہے، ٹرگر کو 1.2 سے 3 وولٹ پر کام کرنے کے لیے سیٹ کیا جا سکتا ہے۔ اگر ضروری ہو تو، R4 کی قدر میں ترمیم کر کے اصل ٹرگرنگ پوائنٹ کو بھی تبدیل کیا جا سکتا ہے۔
ٹرگر ہوتے ہی آؤٹ پٹ سپلائی وولٹیج جیسا ہو گا۔ اگر آؤٹ پٹ کسی تاپدیپت بلب یا ایل ای ڈی سے منسلک ہے (سیریز بیلسٹ ریزسٹر کے ذریعے)، ان پٹ وولٹیج کے ٹرگرنگ ویلیو سے ٹکرانے کے بعد لیمپ (یا ایل ای ڈی) روشن ہو جائے گا، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ان پٹ پر وولٹیج کی یہ درست سطح حاصل کر لی گئی ہے۔
ختم کرو
تو یہ چند op amp بنیادی سرکٹس تھے جن کے پیرامیٹرز کی وضاحت کی گئی تھی۔ امید ہے کہ آپ op amp سے متعلق تمام خصوصیات اور فارمولوں کو سمجھ گئے ہوں گے۔
اگر آپ کے پاس کوئی اور بنیادی opamp سرکٹ ڈیزائن ہے جو آپ کے خیال میں مندرجہ بالا مضمون میں شامل کرنے کی ضرورت ہے، تو براہ کرم ذیل میں اپنے تبصروں کے ذریعے بلا جھجھک ان کا ذکر کریں۔
