बहुचरण प्रवर्धक: Difference between revisions
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{{Short description|Amplifier consisting of two or more simple amplifiers connected in series}} | {{Short description|Amplifier consisting of two or more simple amplifiers connected in series}}[[Image:Cascadeamplifier.jpg|right|frame|2-स्टेज कैस्केड प्रवर्धक का सरलीकृत आरेख]]'''बहुचरण प्रवर्धक (मल्टीस्टेज प्रवर्धक)''' एक इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक है जिसमें दो या दो से अधिक एकल-चरण प्रवर्धक एक साथ जुड़े होते हैं। इस संदर्भ में, एकल चरण एक प्रवर्धक है जिसमें केवल [[ट्रांजिस्टर]] (कभी-कभी ट्रांजिस्टर की एक जोड़ी) या अन्य सक्रिय उपकरण होते हैं। एकाधिक चरणों का उपयोग करने का सबसे सामान्य कारण उन अनुप्रयोगों में प्रवर्धक के [[लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स)|लाभ]] को बढ़ाना है जहां निविष्ट संकेत बहुत छोटा है, जैसे की [[रेडियो रिसीवर|रेडियो आदाता]] में [[लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स)|लाभ]] को बढ़ाना हैं। इन अनुप्रयोगों में एक ही चरण में अपने आप में अपर्याप्त लाभ होता है। कुछ बनावट में [[इनपुट प्रतिरोध|निविष्ट प्रतिरोध]] और [[आउटपुट प्रतिरोध|उत्पादन प्रतिरोध]] जैसे अन्य मापदंडों के अधिक वांछनीय मान प्राप्त करना संभव है। | ||
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== संयोजन योजनाएं == | == संयोजन योजनाएं == | ||
सबसे सरल | सबसे सरल और सबसे सामान्य संयोजन योजना एक कैस्केड(सोपानी पात) प्रवर्धक बनाने वाले समान, या समान चरणों का एक कैस्केड संयोजन है।<ref>[https://web.archive.org/web/20080413051502/http://www.innovatia.com/Design_Center/Amplifier_Circuits.htm Innovatia: amplifier circuits]</ref> कैस्केड संयोजन में, एक चरण का उत्पादन पत्तन (परिपथ सिद्धांत) अगले चरण के निविष्ट पत्तन से जुड़ा होता है। सामान्यतः विशिष्ट चरण एक [[सामान्य स्रोत|सामान्य]] उत्सर्जक विन्यास में द्विध्रुवी संयोजन ट्रांजिस्टर(बीजेटी) या सामान्य स्रोत विन्यास में क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (FETs) होते हैं। ऐसे कुछ आवेदन हैं जहां [[सामान्य आधार]] विन्यास को प्राथमिकता दी जाती है। सामान्य आधार में उच्च विद्युत दाब लाभ होता है लेकिन कोई धारा लाभ नहीं होता है। इसका उपयोग [[यूएचएफ|यूएचएफ(UHF)]] टेलीविजन और रेडियो आदाता में किया जाता है क्योंकि इसका कम निविष्ट प्रतिरोध [[सामान्य उत्सर्जक]] की तुलना में एंटेना से मेल खाना आसान होता है। ऐसे प्रवर्धकों में जिनमें एक [[अंतर इनपुट|अंतर निविष्ट]] होता है और एक अंतर संकेत को उत्पादन करने के लिए आवश्यक होता है, ऐसे चरणों को अंतर प्रवर्धकों जैसे लंबी-अनुगामी वाले जोड़े होना चाहिए। [[ अंतर संकेतन |अंतर संकेतन]] से निवृत्त के लिए इन चरणों में दो ट्रांजिस्टर होते हैं। | ||
प्रवर्धक बनाने के लिए अलग-अलग विन्यास वाले विभिन्न चरणों के साथ अधिक जटिल योजनाओं का उपयोग किया जा सकता है, जिनकी विशेषताएँ कई अलग-अलग मापदंडों, जैसे लाभ, निविष्ट प्रतिरोध और उत्पादन प्रतिरोध के लिए एकल-चरण से अधिक होती हैं।<ref>{{Cite book|last=Jaeger|first=Richard C.|url=https://www.worldcat.org/oclc/893721562|title=माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सर्किट डिजाइन|date=2015|others=Travis N. Blalock|isbn=978-0-07-352960-8|edition=Fifth|location=New York, NY|oclc=893721562}}</ref> अंतिम चरण [[बफर एम्पलीफायर|प्रतिरोधी प्रवर्धक]] के रूप में कार्य करने के लिए एक [[Index.php?title=सामान्य संग्राहक|सामान्य संग्राहक]] विन्यास हो सकता है। सामान्य संग्राहक चरणों में कोई विद्युत दाब लाभ नहीं होता है लेकिन उच्च धारा लाभ और कम उत्पादन प्रतिरोध होता है। इस प्रकार [[विद्युत भार|भार]] प्रवर्धक के प्रदर्शन को प्रभावित किए अतिरिक्त उच्च धारा खींच सकता है। एक [[ cascode |कैस्केड]] संयोजन (सामान्य उत्सर्जक चरण के बाद सामान्य आधार चरण) कभी-कभी पाया जाता है। [[ऑडियो पावर एम्पलीफायर|ऑडियो शक्ति प्रवर्धक]] में सामान्यतः अंतिम चरण के रूप में एक [[पुश-पुल आउटपुट|प्रेरणा-प्रभाव उत्पादन]] होगा। | |||
एक [[डार्लिंगटन जोड़ी]] | ट्रांजिस्टर की एक [[डार्लिंगटन जोड़ी|डिर्लिंगटन जोड़ी]] उच्च धारा लाभ प्राप्त करने का एक और तरीका है, इस संबंध में पहले ट्रांजिस्टर का उत्सर्जक दूसरे के आधार को दोनों संग्राहकों के साथ साझा करता है। सामान्य संग्राहक चरण के विपरीत, डिर्लिंगटन जोड़ी में विद्युत दाब लाभ के साथ-साथ वर्तमान लाभ भी हो सकता है। डिर्लिंगटन जोड़ी को सामान्यतः दो अलग-अलग चरणों के स्थान पर एकल चरण के रूप में माना जाता है। यह उसी तरह से जुड़ा हुआ है जैसे एक एकल ट्रांजिस्टर होता है, और प्रायः इसे एक उपकरण के रूप में पैक किया जाता है। | ||
प्रवर्धक पर समग्र नकारात्मक प्रतिक्रिया लागू हो सकती है। इससे विद्युत दाब लाभ कम हो जाता है लेकिन इसके कई वांछनीय प्रभाव होते हैं जैसे की निविष्ट प्रतिरोध बढ़ जाता है, उत्पादन प्रतिरोध कम हो जाता है और बैंडविड्थ बढ़ जाती है। | |||
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कैस्केड चरणों के लाभ की गणना करने में जटिलता | कैस्केड चरणों के लाभ की गणना करने में जटिलता भारित करने के कारण चरणों के बीच अतिरिक्त-आदर्श युग्मन होता है। दो कैस्केड सामान्य उत्सर्जक चरण दिखाए गए हैं। क्योंकि दूसरे चरण का निविष्ट प्रतिरोध पहले चरण के उत्पादन प्रतिरोध के साथ [[ वोल्टेज विभक्त |विद्युत दाब विभक्त]] बनाता है, समग्र लाभ विशिष्ट (पृथक) चरणों का उत्पाद नहीं है। | ||
मल्टीस्टेज | मल्टीस्टेज प्रवर्धक का समग्र लाभ विशिष्ट चरणों के लाभ का उत्पाद है (संभावित [[Index.php?title=भारित प्रभाव|भारित प्रभाव]] को अनदेखा कर रहा है): | ||
: लाभ ( | : लाभ (A) = A<sub>1</sub>* A<sub>2</sub>*A<sub>3</sub> *A<sub>4</sub> *... *A<sub>n</sub>. . | ||
वैकल्पिक रूप से, यदि प्रत्येक | वैकल्पिक रूप से, यदि प्रत्येक प्रवर्धक चरण का लाभ डेसिबल (डीबी) में व्यक्त किया जाता है, तो समग्र लाभ विशिष्ट चरणों के लाभ का योग होता है: | ||
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प्रवर्धक चरणों को एक साथ जोड़ने की विधि के लिए कई विकल्प हैं। प्रत्यक्ष-युग्मित प्रवर्धक में, जैसा कि नाम से पता चलता है, चरणों को एक चरण के उत्पादन और अगले चरण के निविष्ट के बीच सरल संवाहक से जुड़े होते हैं।। यह आवश्यक है जहां डीसी पर काम करने के लिए प्रवर्धक में [[इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर|उपकरण प्रवर्धक]] की आवश्यकता होती है, लेकिन कई कमियां हैं। सीधा संयोजन आसन्न चरणों के[[ बयाझिंग | अभिनति]] परिपथ को एक दूसरे के साथ परस्पर प्रभाव का कारण बनता है। यह बनावट को जटिल बनाता है और अन्य प्रवर्धक मापदंडों पर समझौता करता है। डीसी प्रवर्धक भी [[बहाव (दूरसंचार)|बहाव]] के अधीन हैं, जिसके लिए सावधानीपूर्वक समायोजन और उच्च स्थिरता वाले घटकों की आवश्यकता होती है। | |||
जहां डीसी प्रवर्धन की आवश्यकता नहीं है, एक सामान्य विकल्प [[आरसी कपलिंग|आरसी युग्मन]] है। इस योजना में चरण उत्पादन और निविष्ट के बीच श्रृंखला में एक [[संधारित्र]] जुड़ा हुआ है। चूंकि संधारित्र डीसी पास नहीं करेगा इसलिए [[ बयाझिंग |अभिनति]] चरण परस्पर प्रभाव नहीं कर सकता है, कोई निविष्ट न होने पर प्रवर्धक का उत्पादन शून्य से बहाव नहीं होगा। संधारित्र की [[Index.php?title=धारिता|धारिता]] (C) और चरणों के निविष्ट और उत्पादन प्रतिरोध एक [[आरसी सर्किट|आरसी परिपथ]] बनाते हैं। यह क्रूड[[ उच्च पास फिल्टर | उच्च पास निस्पंदन]] के रूप में कार्य करता है। संधारित्र का मान को इतना बड़ा बनाया जाना चाहिए कि यह निस्पंदन अधिकार की न्यूनतम आवृत्ति को पार कर सके। ऑडियो प्रवर्धकों के लिए, यह मान अपेक्षाकृत बड़ा हो सकता है, लेकिन [[Index.php?title= रेडियो आवृति|रेडियो आवृति]] पर यह समग्र प्रवर्धक की तुलना में नगण्य लागत का एक छोटा घटक है। | |||
[[ट्रांसफार्मर|परिवर्तक]] युग्मन एक वैकल्पिक एसी युग्मन है। आरसी युग्मन की तरह, यह चरणों के बीच डीसी को अलग करता है। यद्यपि, परिवर्तक अधिक भारी होते हैं और संधारित्र की तुलना में बहुत अधिक महंगे होते हैं, इसलिए इसका उपयोग कम होता है। ट्यून(तान) किए गए प्रवर्धकों में परिवर्तक युग्मन अपने आप में आता है। परिवर्तक वक्र का उपपादन एक [[एलसी सर्किट|एलसी ट्यून्ड परिपथ]] के प्रारंभकर्ता रूप में कार्य करता है। यदि परिवर्तक के दोनों किनारों को ट्यून किया जाता है तो इसे[[ डबल-ट्यून एम्पलीफायर | दोहरा-ट्यून प्रवर्धक]] कहा जाता है। [[कंपित ट्यूनिंग]] वह है जहां प्रत्येक चरण को लाभ की मूल्य पर बैंडविड्थ में सुधार करने के लिए एक अलग आवृत्ति पर ट्यून किया जाता है। | |||
चरणों के बीच [[ ऑप्टो आइसोलेटर |ऑप्टो पृथक्कर्ता]] का उपयोग करके प्रकाशीय युग्मन प्राप्त किया जाता है। इन्हें चरणों के बीच पूर्ण विद्युत अलगाव प्रदान करने का लाभ है, अतः डीसी अलगाव प्रदान करता है और चरणों के बीच परस्पर क्रिया से बचाता है। कभी-कभी विद्युत सुरक्षा कारणों से प्रकाशीय पृथक्रकरण किया जाता है। इसका उपयोग संतुलित से असंतुलित संक्र्रांति प्रदान करने के लिए भी किया जा सकता है। | |||
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Latest revision as of 13:02, 12 September 2023
बहुचरण प्रवर्धक (मल्टीस्टेज प्रवर्धक) एक इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक है जिसमें दो या दो से अधिक एकल-चरण प्रवर्धक एक साथ जुड़े होते हैं। इस संदर्भ में, एकल चरण एक प्रवर्धक है जिसमें केवल ट्रांजिस्टर (कभी-कभी ट्रांजिस्टर की एक जोड़ी) या अन्य सक्रिय उपकरण होते हैं। एकाधिक चरणों का उपयोग करने का सबसे सामान्य कारण उन अनुप्रयोगों में प्रवर्धक के लाभ को बढ़ाना है जहां निविष्ट संकेत बहुत छोटा है, जैसे की रेडियो आदाता में लाभ को बढ़ाना हैं। इन अनुप्रयोगों में एक ही चरण में अपने आप में अपर्याप्त लाभ होता है। कुछ बनावट में निविष्ट प्रतिरोध और उत्पादन प्रतिरोध जैसे अन्य मापदंडों के अधिक वांछनीय मान प्राप्त करना संभव है।
संयोजन योजनाएं
सबसे सरल और सबसे सामान्य संयोजन योजना एक कैस्केड(सोपानी पात) प्रवर्धक बनाने वाले समान, या समान चरणों का एक कैस्केड संयोजन है।[1] कैस्केड संयोजन में, एक चरण का उत्पादन पत्तन (परिपथ सिद्धांत) अगले चरण के निविष्ट पत्तन से जुड़ा होता है। सामान्यतः विशिष्ट चरण एक सामान्य उत्सर्जक विन्यास में द्विध्रुवी संयोजन ट्रांजिस्टर(बीजेटी) या सामान्य स्रोत विन्यास में क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (FETs) होते हैं। ऐसे कुछ आवेदन हैं जहां सामान्य आधार विन्यास को प्राथमिकता दी जाती है। सामान्य आधार में उच्च विद्युत दाब लाभ होता है लेकिन कोई धारा लाभ नहीं होता है। इसका उपयोग यूएचएफ(UHF) टेलीविजन और रेडियो आदाता में किया जाता है क्योंकि इसका कम निविष्ट प्रतिरोध सामान्य उत्सर्जक की तुलना में एंटेना से मेल खाना आसान होता है। ऐसे प्रवर्धकों में जिनमें एक अंतर निविष्ट होता है और एक अंतर संकेत को उत्पादन करने के लिए आवश्यक होता है, ऐसे चरणों को अंतर प्रवर्धकों जैसे लंबी-अनुगामी वाले जोड़े होना चाहिए। अंतर संकेतन से निवृत्त के लिए इन चरणों में दो ट्रांजिस्टर होते हैं।
प्रवर्धक बनाने के लिए अलग-अलग विन्यास वाले विभिन्न चरणों के साथ अधिक जटिल योजनाओं का उपयोग किया जा सकता है, जिनकी विशेषताएँ कई अलग-अलग मापदंडों, जैसे लाभ, निविष्ट प्रतिरोध और उत्पादन प्रतिरोध के लिए एकल-चरण से अधिक होती हैं।[2] अंतिम चरण प्रतिरोधी प्रवर्धक के रूप में कार्य करने के लिए एक सामान्य संग्राहक विन्यास हो सकता है। सामान्य संग्राहक चरणों में कोई विद्युत दाब लाभ नहीं होता है लेकिन उच्च धारा लाभ और कम उत्पादन प्रतिरोध होता है। इस प्रकार भार प्रवर्धक के प्रदर्शन को प्रभावित किए अतिरिक्त उच्च धारा खींच सकता है। एक कैस्केड संयोजन (सामान्य उत्सर्जक चरण के बाद सामान्य आधार चरण) कभी-कभी पाया जाता है। ऑडियो शक्ति प्रवर्धक में सामान्यतः अंतिम चरण के रूप में एक प्रेरणा-प्रभाव उत्पादन होगा।
ट्रांजिस्टर की एक डिर्लिंगटन जोड़ी उच्च धारा लाभ प्राप्त करने का एक और तरीका है, इस संबंध में पहले ट्रांजिस्टर का उत्सर्जक दूसरे के आधार को दोनों संग्राहकों के साथ साझा करता है। सामान्य संग्राहक चरण के विपरीत, डिर्लिंगटन जोड़ी में विद्युत दाब लाभ के साथ-साथ वर्तमान लाभ भी हो सकता है। डिर्लिंगटन जोड़ी को सामान्यतः दो अलग-अलग चरणों के स्थान पर एकल चरण के रूप में माना जाता है। यह उसी तरह से जुड़ा हुआ है जैसे एक एकल ट्रांजिस्टर होता है, और प्रायः इसे एक उपकरण के रूप में पैक किया जाता है।
प्रवर्धक पर समग्र नकारात्मक प्रतिक्रिया लागू हो सकती है। इससे विद्युत दाब लाभ कम हो जाता है लेकिन इसके कई वांछनीय प्रभाव होते हैं जैसे की निविष्ट प्रतिरोध बढ़ जाता है, उत्पादन प्रतिरोध कम हो जाता है और बैंडविड्थ बढ़ जाती है।
समग्र लाभ
कैस्केड चरणों के लाभ की गणना करने में जटिलता भारित करने के कारण चरणों के बीच अतिरिक्त-आदर्श युग्मन होता है। दो कैस्केड सामान्य उत्सर्जक चरण दिखाए गए हैं। क्योंकि दूसरे चरण का निविष्ट प्रतिरोध पहले चरण के उत्पादन प्रतिरोध के साथ विद्युत दाब विभक्त बनाता है, समग्र लाभ विशिष्ट (पृथक) चरणों का उत्पाद नहीं है।
मल्टीस्टेज प्रवर्धक का समग्र लाभ विशिष्ट चरणों के लाभ का उत्पाद है (संभावित भारित प्रभाव को अनदेखा कर रहा है):
- लाभ (A) = A1* A2*A3 *A4 *... *An. .
वैकल्पिक रूप से, यदि प्रत्येक प्रवर्धक चरण का लाभ डेसिबल (डीबी) में व्यक्त किया जाता है, तो समग्र लाभ विशिष्ट चरणों के लाभ का योग होता है:
- डीबी में लाभ(A) = A1 + A2 + A3 + A4 + ... An
अंतर-चरण युग्मन
प्रवर्धक चरणों को एक साथ जोड़ने की विधि के लिए कई विकल्प हैं। प्रत्यक्ष-युग्मित प्रवर्धक में, जैसा कि नाम से पता चलता है, चरणों को एक चरण के उत्पादन और अगले चरण के निविष्ट के बीच सरल संवाहक से जुड़े होते हैं।। यह आवश्यक है जहां डीसी पर काम करने के लिए प्रवर्धक में उपकरण प्रवर्धक की आवश्यकता होती है, लेकिन कई कमियां हैं। सीधा संयोजन आसन्न चरणों के अभिनति परिपथ को एक दूसरे के साथ परस्पर प्रभाव का कारण बनता है। यह बनावट को जटिल बनाता है और अन्य प्रवर्धक मापदंडों पर समझौता करता है। डीसी प्रवर्धक भी बहाव के अधीन हैं, जिसके लिए सावधानीपूर्वक समायोजन और उच्च स्थिरता वाले घटकों की आवश्यकता होती है।
जहां डीसी प्रवर्धन की आवश्यकता नहीं है, एक सामान्य विकल्प आरसी युग्मन है। इस योजना में चरण उत्पादन और निविष्ट के बीच श्रृंखला में एक संधारित्र जुड़ा हुआ है। चूंकि संधारित्र डीसी पास नहीं करेगा इसलिए अभिनति चरण परस्पर प्रभाव नहीं कर सकता है, कोई निविष्ट न होने पर प्रवर्धक का उत्पादन शून्य से बहाव नहीं होगा। संधारित्र की धारिता (C) और चरणों के निविष्ट और उत्पादन प्रतिरोध एक आरसी परिपथ बनाते हैं। यह क्रूड उच्च पास निस्पंदन के रूप में कार्य करता है। संधारित्र का मान को इतना बड़ा बनाया जाना चाहिए कि यह निस्पंदन अधिकार की न्यूनतम आवृत्ति को पार कर सके। ऑडियो प्रवर्धकों के लिए, यह मान अपेक्षाकृत बड़ा हो सकता है, लेकिन रेडियो आवृति पर यह समग्र प्रवर्धक की तुलना में नगण्य लागत का एक छोटा घटक है।
परिवर्तक युग्मन एक वैकल्पिक एसी युग्मन है। आरसी युग्मन की तरह, यह चरणों के बीच डीसी को अलग करता है। यद्यपि, परिवर्तक अधिक भारी होते हैं और संधारित्र की तुलना में बहुत अधिक महंगे होते हैं, इसलिए इसका उपयोग कम होता है। ट्यून(तान) किए गए प्रवर्धकों में परिवर्तक युग्मन अपने आप में आता है। परिवर्तक वक्र का उपपादन एक एलसी ट्यून्ड परिपथ के प्रारंभकर्ता रूप में कार्य करता है। यदि परिवर्तक के दोनों किनारों को ट्यून किया जाता है तो इसे दोहरा-ट्यून प्रवर्धक कहा जाता है। कंपित ट्यूनिंग वह है जहां प्रत्येक चरण को लाभ की मूल्य पर बैंडविड्थ में सुधार करने के लिए एक अलग आवृत्ति पर ट्यून किया जाता है।
चरणों के बीच ऑप्टो पृथक्कर्ता का उपयोग करके प्रकाशीय युग्मन प्राप्त किया जाता है। इन्हें चरणों के बीच पूर्ण विद्युत अलगाव प्रदान करने का लाभ है, अतः डीसी अलगाव प्रदान करता है और चरणों के बीच परस्पर क्रिया से बचाता है। कभी-कभी विद्युत सुरक्षा कारणों से प्रकाशीय पृथक्रकरण किया जाता है। इसका उपयोग संतुलित से असंतुलित संक्र्रांति प्रदान करने के लिए भी किया जा सकता है।
सन्दर्भ
- ↑ Innovatia: amplifier circuits
- ↑ Jaeger, Richard C. (2015). माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सर्किट डिजाइन. Travis N. Blalock (Fifth ed.). New York, NY. ISBN 978-0-07-352960-8. OCLC 893721562.
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