विभेदी प्रवर्धक

परिचालन प्रवर्धक प्रतीक। इनवर्टिंग और नॉन-इनवर्टिंग इनपुट को - और + द्वारा प्रवर्धक त्रिकोण में रखा जाता है। वी_s+ और वी_s− बिजली आपूर्ति वोल्टेज हैं; उन्हें अक्सर सरलता के लिए आरेख से हटा दिया जाता है लेकिन वास्तविक सर्किट में मौजूद होना चाहिए।

विभेदी प्रवर्धक एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक है जो दो इनपुट वोल्टेज के बीच के अंतर को बढ़ाता है लेकिन दो इनपुट के लिए किसी भी वोल्टेज को दबा देता है। यह दो इनपुट के साथ एक एनालॉग सर्किट है $V_{\text{in}}^{-}$ तथा $V_{\text{in}}^{+}$ और एक आउटपुट $V_{\text{out}}$, जिसमें आउटपुट आदर्श रूप से दो वोल्टेज के बीच अंतर के लिए आनुपातिकता (गणित) है:

$V_{\text{out}}=A(V_{\text{in}}^{+}-V_{\text{in}}^{-}),$ कहाँ पे $A$ प्रवर्धक का लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स) है।

एकल प्रवर्धको को आमतौर पर या तो एक मानक ऑपरेशनल प्रवर्धक | op-amp में उपयुक्त प्रतिक्रिया प्रतिरोधों को जोड़कर या आंतरिक प्रतिक्रिया प्रतिरोधों वाले एक समर्पित एकीकृत सर्किट के साथ लागू किया जाता है। यह एनालॉग सिग्नल को संभालने वाले बड़े एकीकृत सर्किट का एक सामान्य उप-घटक भी है।

सिद्धांत

एक आदर्श डिफरेंशियल प्रवर्धक का आउटपुट किसके द्वारा दिया जाता है

$V_{\text{out}}=A_{\text{d}}(V_{\text{in}}^{+}-V_{\text{in}}^{-}),$

कहाँ पे $V_{\text{in}}^{+}$ तथा $V_{\text{in}}^{-}$ इनपुट वोल्टेज हैं, और $A_{\text{d}}$ अंतर लाभ है।

व्यवहार में, हालांकि, दो इनपुट के लिए लाभ काफी समान नहीं है। इसका मतलब है, उदाहरण के लिए, कि अगर $V_{\text{in}}^{+}$ तथा $V_{\text{in}}^{-}$ बराबर हैं, तो आउटपुट शून्य नहीं होगा, जैसा कि आदर्श स्थिति में होगा। एक अंतर प्रवर्धक के आउटपुट के लिए एक और यथार्थवादी अभिव्यक्ति में दूसरा शब्द शामिल है:

$V_{\text{out}}=A_{\text{d}}(V_{\text{in}}^{+}-V_{\text{in}}^{-})+A_{\text{c}}{\frac {V_{\text{in}}^{+}+V_{\text{in}}^{-}}{2}},$

कहाँ पे $A_{\text{c}}$ प्रवर्धक का उभयनिष्ठ-मोड लाभ कहलाता है।

चूंकि अंतर प्रवर्धको का उपयोग अक्सर शोर या पूर्वाग्रह वोल्टेज को कम करने के लिए किया जाता है जो दोनों इनपुट पर दिखाई देते हैं, कम सामान्य-मोड लाभ आमतौर पर वांछित होता है।

सामान्य मोड अस्वीकृति अनुपात (CMRR), जिसे आमतौर पर डिफरेंशियल-मोड गेन और कॉमन-मोड गेन के बीच के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, प्रवर्धक की क्षमता को सटीक रूप से वोल्टेज को रद्द करने की क्षमता को इंगित करता है जो दोनों इनपुट के लिए सामान्य हैं। सामान्य-मोड अस्वीकृति अनुपात को परिभाषित किया गया है

${\text{CMRR}}=10\log _{10}\left({\frac {A_{\text{d}}}{A_{\text{c}}}}\right)^{2}=20\log _{10}{\frac {A_{\text{d}}}{|A_{\text{c}}|}}.$

पूरी तरह से सममित अंतर प्रवर्धक में, $A_{\text{c}}$ शून्य है, और सीएमआरआर अनंत है। ध्यान दें कि एक अंतर प्रवर्धक एक इनपुट के साथ एक से अधिक प्रवर्धक का एक सामान्य रूप है; एक अंतर प्रवर्धक के एक इनपुट को ग्राउंडिंग करके, एक एकल-समाप्त प्रवर्धक परिणाम।

लंबी पूंछ वाली जोड़ी

ऐतिहासिक पृष्ठभूमि

आधुनिक डिफरेंशियल प्रवर्धको को आमतौर पर एक बुनियादी दो-ट्रांजिस्टर सर्किट के साथ लागू किया जाता है जिसे "लॉन्ग-टेल्ड" पेयर या डिफरेंशियल पेयर कहा जाता है। यह सर्किट मूल रूप से वेक्यूम - ट्यूब ों की एक जोड़ी का उपयोग करके लागू किया गया था। सर्किट वर्तमान लाभ वाले सभी तीन-टर्मिनल उपकरणों के लिए उसी तरह काम करता है। "लॉन्ग-टेल" रेसिस्टर सर्किट के पूर्वाग्रह बिंदु काफी हद तक ओम के नियम द्वारा निर्धारित किए जाते हैं और कम सक्रिय-घटक विशेषताओं द्वारा।

लंबी-पूंछ वाली जोड़ी को पुश-पुल सर्किट तकनीकों और माप पुलों के पहले के ज्ञान से विकसित किया गया था। एक प्रारंभिक सर्किट जो एक लंबी-पूंछ वाली जोड़ी जैसा दिखता है, ब्रिटिश न्यूरोलॉजिस्ट ब्रायन मैथ्यूज द्वारा 1934 में प्रकाशित किया गया था, और ऐसा लगता है कि यह एक वास्तविक लंबी-पूंछ वाली जोड़ी होने का इरादा था, लेकिन एक ड्राइंग त्रुटि के साथ प्रकाशित हुआ था। 1936 में एलन ब्लमलिन द्वारा प्रस्तुत पेटेंट में जल्द से जल्द निश्चित लंबी पूंछ वाली जोड़ी सर्किट दिखाई देती है। 1930 के दशक के अंत तक टोपोलॉजी अच्छी तरह से स्थापित हो गई थी और फ्रैंक ऑफनर (1937) सहित विभिन्न लेखकों द्वारा इसका वर्णन किया गया था। ओटो स्मिथ (1937) और जान फ्रेडरिक टॉनीज़ (1938), और यह विशेष रूप से शारीरिक आवेगों का पता लगाने और माप के लिए उपयोग किया जाता था। लंबी-पूंछ वाली जोड़ी का प्रारंभिक ब्रिटिश कंप्यूटिंग में बहुत सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था, विशेष रूप से पायलट ऐस मॉडल और वंशज, मौरिस विल्क्स का ईडीएसएसी, और शायद अन्य लोगों द्वारा डिज़ाइन किया गया जो ब्लमलिन या उसके साथियों के साथ काम करते थे। स्विच के रूप में उपयोग किए जाने पर लंबी-पूंछ वाली जोड़ी में कई अनुकूल गुण होते हैं: बड़े पैमाने पर ट्यूब (ट्रांजिस्टर) विविधताओं के लिए प्रतिरक्षा (मशीन में 1,000 ट्यूब या अधिक होने पर बहुत महत्व), उच्च लाभ, स्थिरता प्राप्त करना, उच्च इनपुट प्रतिबाधा, मध्यम / निम्न आउटपुट प्रतिबाधा, अच्छा क्लिपर (एक बहुत लंबी पूंछ के साथ), गैर-इनवर्टिंग (EDSAC में कोई इनवर्टर नहीं है!) और बड़े आउटपुट वोल्टेज स्विंग। एक नुकसान यह है कि आउटपुट वोल्टेज स्विंग (आमतौर पर ± 10–20 वी) एक उच्च डीसी वोल्टेज (200 वी या तो) पर लगाया गया था, सिग्नल युग्मन में देखभाल की आवश्यकता होती है, आमतौर पर वाइड-बैंड डीसी युग्मन के कुछ रूप। उस समय के कई कंप्यूटरों ने केवल एसी-युग्मित पल्स लॉजिक का उपयोग करके इस समस्या से बचने की कोशिश की, जिससे वे बहुत बड़े और अत्यधिक जटिल हो गए (ENIAC : 20-अंकीय कैलकुलेटर के लिए 18,000 ट्यूब) या अविश्वसनीय। वैक्यूम-ट्यूब कंप्यूटर की पहली पीढ़ी के बाद डीसी-युग्मित सर्किटरी आदर्श बन गई।

विन्यास

एक अंतर (लंबी पूंछ वाला, एमिटर-कपल्ड) पेयर प्रवर्धक में कॉमन (कॉमन एमिटर # एमिटर डिजनरेशन, सामान्य स्रोत या वाल्व प्रवर्धक ) डिजनरेशन के साथ दो एम्पलीफाइंग स्टेज होते हैं।

डिफरेंशियल आउटपुट

चित्र 2: एक क्लासिक लंबी पूंछ वाली जोड़ी

दो इनपुट और दो आउटपुट के साथ, यह एक अंतर प्रवर्धक चरण (चित्रा 2) बनाता है। दो आधार (या ग्रिड या गेट) ऐसे इनपुट हैं जो ट्रांजिस्टर जोड़ी द्वारा अलग-अलग प्रवर्धित (घटाए और गुणा) किए जाते हैं; उन्हें एक अंतर (संतुलित) इनपुट सिग्नल के साथ खिलाया जा सकता है, या एक इनपुट को चरण फाड़नेवाला सर्किट बनाने के लिए ग्राउंड किया जा सकता है। डिफरेंशियल आउटपुट वाला प्रवर्धक फ्लोटिंग लोड या डिफरेंशियल इनपुट के साथ दूसरे स्टेज को ड्राइव कर सकता है।

सिंगल-एंडेड आउटपुट

यदि डिफरेंशियल आउटपुट वांछित नहीं है, तो केवल एक आउटपुट का उपयोग किया जा सकता है (केवल एक कलेक्टर (या एनोड या ड्रेन) से लिया गया है), अन्य आउटपुट की परवाह किए बिना; इस कॉन्फ़िगरेशन को सिंगल-एंडेड आउटपुट के रूप में जाना जाता है। लाभ आधा है अंतर आउटपुट के साथ चरण का। लाभ का त्याग करने से बचने के लिए, सिंगल-एंडेड कनवर्टर के लिए एक अंतर का उपयोग किया जा सकता है। इसे अक्सर वर्तमान दर्पण के रूप में लागू किया जाता है (# चित्र_3 | चित्र 3, नीचे)।

सिंगल-एंडेड इनपुट

डिफरेंशियल पेयर को सिंगल-एंडेड इनपुट के साथ प्रवर्धक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है यदि इनपुट में से एक को ग्राउंडेड या रेफरेंस वोल्टेज के लिए तय किया जाता है (आमतौर पर, दूसरे कलेक्टर को सिंगल-एंडेड आउटपुट के रूप में उपयोग किया जाता है) इस व्यवस्था के बारे में सोचा जा सकता है कैस्केड कॉमन-कलेक्टर और कॉमन-बेस स्टेज या बफर्ड कॉमन-बेस स्टेज के रूप में। एमिटर-युग्मित प्रवर्धक को तापमान के बहाव के लिए मुआवजा दिया जाता है, V_BE रद्द कर दिया जाता है, और मिलर प्रभाव और ट्रांजिस्टर संतृप्ति से बचा जाता है। यही कारण है कि इसका उपयोग एमिटर-युग्मित एम्पलीफायरों (मिलर प्रभाव से बचने), चरण स्प्लिटर सर्किट (दो उलटा वोल्टेज प्राप्त करने), ईसीएल गेट्स और स्विच (ट्रांजिस्टर संतृप्ति से बचने) आदि बनाने के लिए किया जाता है।

ऑपरेशन

सर्किट ऑपरेशन की व्याख्या करने के लिए, चार विशेष मोड नीचे अलग-थलग हैं, हालांकि, व्यवहार में, उनमें से कुछ एक साथ कार्य करते हैं और उनके प्रभाव को आरोपित किया जाता है।

पूर्वाग्रह

क्लासिक एम्पलीफाइंग चरणों के विपरीत जो द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पूर्वाग्रह हैं#फिक्स्ड बायस (आधार पूर्वाग्रह) (और इसलिए वे अत्यधिक β-निर्भर हैं), विभेदक जोड़ी सीधे उत्सर्जक की ओर से कुल मौन धारा को डुबोकर/इंजेक्शन करके पक्षपाती है। श्रृंखला नकारात्मक प्रतिक्रिया (एमिटर डिजनरेशन) ट्रांजिस्टर को वोल्टेज स्टेबलाइजर्स के रूप में कार्य करती है; यह उन्हें अपने V . को समायोजित करने के लिए मजबूर करता है_BE वोल्टेज (आधार धाराएं) उनके कलेक्टर-एमिटर जंक्शनों के माध्यम से मौन धारा को पारित करने के लिए। इसलिए, नकारात्मक प्रतिक्रिया के कारण, मौन धारा ट्रांजिस्टर के β पर थोड़ा ही निर्भर करती है।

अर्ध-संग्राहक धाराओं को उत्पन्न करने के लिए आवश्यक बायसिंग बेस धाराएं आमतौर पर जमीन से आती हैं, इनपुट स्रोतों से गुजरती हैं और आधारों में प्रवेश करती हैं। इसलिए, बायसिंग करंट के लिए पथ सुनिश्चित करने के लिए स्रोतों को गैल्वेनिक (डीसी) होना चाहिए और उन पर महत्वपूर्ण वोल्टेज ड्रॉप न बनाने के लिए पर्याप्त कम प्रतिरोधक होना चाहिए। अन्यथा, अतिरिक्त डीसी तत्वों को आधार और जमीन (या सकारात्मक बिजली की आपूर्ति) के बीच जोड़ा जाना चाहिए।

सामान्य मोड

सामान्य मोड में (दो इनपुट वोल्टेज एक ही दिशा में बदलते हैं), दो वोल्टेज (एमिटर) अनुयायी आम उच्च-प्रतिरोधक एमिटर लोड (लंबी पूंछ) पर एक साथ काम करते हुए एक दूसरे के साथ सहयोग करते हैं। वे सभी एक साथ सामान्य उत्सर्जक बिंदु के वोल्टेज को बढ़ाते या घटाते हैं (लाक्षणिक रूप से बोलते हुए, वे एक साथ खींचते हैं या इसे नीचे खींचते हैं ताकि यह आगे बढ़े)। इसके अलावा, डायनामिक लोड इनपुट वोल्टेज के समान दिशा में अपने तत्काल ओमिक प्रतिरोध को बदलकर उनकी मदद करता है (वोल्टेज बढ़ने पर यह बढ़ता है और इसके विपरीत।) इस प्रकार दो आपूर्ति रेल के बीच निरंतर कुल प्रतिरोध को बनाए रखता है। एक पूर्ण (100%) नकारात्मक प्रतिक्रिया है; दो इनपुट बेस वोल्टेज और एमिटर वोल्टेज एक साथ बदलते हैं जबकि कलेक्टर करंट और टोटल करंट नहीं बदलते हैं। नतीजतन, आउटपुट कलेक्टर वोल्टेज भी नहीं बदलता है।

डिफरेंशियल मोड

सामान्य। डिफरेंशियल मोड में (दो इनपुट वोल्टेज विपरीत दिशाओं में बदलते हैं), दो वोल्टेज (एमिटर) अनुयायी एक-दूसरे का विरोध करते हैं-जबकि उनमें से एक आम एमिटर पॉइंट के वोल्टेज को बढ़ाने की कोशिश करता है, दूसरा इसे कम करने की कोशिश करता है (लाक्षणिक रूप से बोलना, उनमें से एक उभयनिष्ठ बिंदु को ऊपर खींचता है जबकि दूसरा उसे नीचे खींचता है ताकि वह अचल रहे) और इसके विपरीत। तो, सामान्य बिंदु अपने वोल्टेज को नहीं बदलता है; यह सामान्य-मोड इनपुट वोल्टेज द्वारा निर्धारित परिमाण के साथ एक आभासी जमीन की तरह व्यवहार करता है। उच्च-प्रतिरोध उत्सर्जक तत्व कोई भूमिका नहीं निभाता है - इसे अन्य निम्न-प्रतिरोध उत्सर्जक अनुयायी द्वारा हिलाया जाता है। कोई नकारात्मक प्रतिक्रिया नहीं है, क्योंकि इनपुट बेस वोल्टेज बदलने पर एमिटर वोल्टेज बिल्कुल नहीं बदलता है। सामान्य मौन धारा दो ट्रांजिस्टर के बीच सख्ती से चलती है और आउटपुट कलेक्टर वोल्टेज सख्ती से बदलते हैं। दो ट्रांजिस्टर पारस्परिक रूप से अपने उत्सर्जकों को जमीन पर रखते हैं; इसलिए, हालांकि वे सामान्य संग्राहक | सामान्य-संग्राहक चरण हैं, वे वास्तव में अधिकतम लाभ के साथ सामान्य-उत्सर्जक चरणों के रूप में कार्य करते हैं। डिवाइस मापदंडों में भिन्नता से पूर्वाग्रह स्थिरता और स्वतंत्रता को अपेक्षाकृत छोटे प्रतिरोधों के साथ कैथोड/एमिटर प्रतिरोधों के माध्यम से पेश की गई नकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा सुधारा जा सकता है।

अतिसंचालित। यदि इनपुट डिफरेंशियल वोल्टेज महत्वपूर्ण रूप से बदलता है (लगभग सौ मिलीवोल्ट से अधिक), तो कम इनपुट वोल्टेज द्वारा संचालित ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है और आम कलेक्टर वोल्टेज सकारात्मक आपूर्ति रेल तक पहुंच जाता है। हाई ओवरड्राइव पर बेस-एमिटर जंक्शन उलट जाता है। अन्य ट्रांजिस्टर (उच्च इनपुट वोल्टेज द्वारा संचालित) सभी करंट को चलाता है। यदि संग्राहक पर रोकनेवाला अपेक्षाकृत बड़ा है, तो ट्रांजिस्टर संतृप्त हो जाएगा। अपेक्षाकृत छोटे कलेक्टर रोकनेवाला और मध्यम ओवरड्राइव के साथ, एमिटर अभी भी संतृप्ति के बिना इनपुट सिग्नल का पालन कर सकता है। इस मोड का उपयोग डिफरेंशियल स्विच और एमिटर-युग्मित तर्क गेट्स में किया जाता है।

टूट - फूट। यदि इनपुट वोल्टेज बढ़ता रहता है और बेस-एमिटर बिजली की ख़राबी से अधिक हो जाता है, तो कम इनपुट वोल्टेज द्वारा संचालित ट्रांजिस्टर का बेस-एमिटर जंक्शन टूट जाता है। यदि इनपुट स्रोत कम प्रतिरोधक हैं, तो दो इनपुट स्रोतों के बीच डायोड ब्रिज के माध्यम से एक असीमित धारा सीधे प्रवाहित होगी और उन्हें नुकसान पहुंचाएगी।

सामान्य मोड में, एमिटर वोल्टेज इनपुट वोल्टेज भिन्नताओं का अनुसरण करता है; एक पूर्ण नकारात्मक प्रतिक्रिया है और लाभ न्यूनतम है। डिफरेंशियल मोड में, एमिटर वोल्टेज निश्चित होता है (तत्काल सामान्य इनपुट वोल्टेज के बराबर); कोई नकारात्मक प्रतिक्रिया नहीं है और लाभ अधिकतम है।

डिफरेंशियल एम्पलीफायर सुधार

एमिटर निरंतर चालू स्रोत

[[File:Long tailed pair.svg|thumb|right|चित्र 3: वर्तमान दर्पण के साथ एक बेहतर लंबी-पूंछ वाली जोड़ी | करंट-मिरर लोड और निरंतर-वर्तमान बायसिंग सामान्य मोड पर निरंतर कलेक्टर वोल्टेज सुनिश्चित करने के लिए मौन धारा को स्थिर रहना पड़ता है। डिफरेंशियल आउटपुट के मामले में यह आवश्यकता इतनी महत्वपूर्ण नहीं है क्योंकि दो कलेक्टर वोल्टेज एक साथ अलग-अलग होंगे लेकिन उनका अंतर (आउटपुट वोल्टेज) अलग नहीं होगा। लेकिन सिंगल-एंडेड आउटपुट के मामले में, निरंतर करंट रखना बेहद जरूरी है क्योंकि आउटपुट कलेक्टर वोल्टेज अलग-अलग होगा। इस प्रकार वर्तमान स्रोत का प्रतिरोध जितना अधिक होगा $R_{\text{e}}$, निचला (बेहतर) सामान्य-मोड लाभ है $A_{\text{c}}$. साझा उत्सर्जक नोड और आपूर्ति रेल (एनपीएन के लिए नकारात्मक और पीएनपी ट्रांजिस्टर के लिए सकारात्मक) के बीच बहुत अधिक प्रतिरोध के साथ एक तत्व (प्रतिरोधक) को जोड़कर आवश्यक निरंतर वर्तमान का उत्पादन किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए उच्च आपूर्ति वोल्टेज की आवश्यकता होगी। इसीलिए, अधिक परिष्कृत डिजाइनों में, उच्च अंतर (गतिशील) प्रतिरोध वाले एक तत्व को "लॉन्ग टेल" (चित्रा 3) के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है, जो एक निरंतर वर्तमान स्रोत/सिंक का अनुमान लगाता है। यह आमतौर पर अपने उच्च अनुपालन वोल्टेज (आउटपुट ट्रांजिस्टर में छोटे वोल्टेज ड्रॉप) के कारण वर्तमान दर्पण द्वारा कार्यान्वित किया जाता है।

कलेक्टर वर्तमान दर्पण

कलेक्टर प्रतिरोधों को एक वर्तमान दर्पण द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, जिसका आउटपुट भाग एक सक्रिय भार (चित्र। 3) के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार डिफरेंशियल कलेक्टर करंट सिग्नल को आंतरिक 50% नुकसान के बिना सिंगल-एंडेड वोल्टेज सिग्नल में बदल दिया जाता है, और लाभ बहुत बढ़ जाता है। यह इनपुट कलेक्टर करंट को बाईं ओर से दाईं ओर कॉपी करके हासिल किया जाता है, जहां दो इनपुट सिग्नल के परिमाण जुड़ते हैं। इस उद्देश्य के लिए, करंट मिरर का इनपुट लेफ्ट आउटपुट से जुड़ा होता है, और करंट मिरर का आउटपुट डिफरेंशियल प्रवर्धक के राइट आउटपुट से जुड़ा होता है।

चित्रा 4: ट्रांसमिशन विशेषता

करंट मिरर लेफ्ट कलेक्टर करंट को कॉपी करता है और इसे राइट ट्रांजिस्टर से गुजरता है जो राइट कलेक्टर करंट पैदा करता है। अंतर प्रवर्धक के इस सही आउटपुट पर, दो सिग्नल धाराओं (स्थिति और नकारात्मक वर्तमान परिवर्तन) घटाए जाते हैं। इस मामले में (अंतर इनपुट संकेत), वे बराबर और विपरीत हैं। इस प्रकार, अंतर अलग-अलग सिग्नल धाराओं (ΔI − (−ΔI) = 2ΔI) से दोगुना है, और सिंगल-एंडेड रूपांतरण का अंतर लाभ हानि के बिना पूरा किया जाता है। अंजीर। 4 इस सर्किट की संचरण विशेषता को दर्शाता है।

इंटरफेसिंग विचार

फ्लोटिंग इनपुट स्रोत

दो आधारों के बीच एक अस्थायी स्रोत को जोड़ना संभव है, लेकिन पूर्वाग्रह आधार धाराओं के लिए पथ सुनिश्चित करना आवश्यक है। गैल्वेनिक स्रोत के मामले में, किसी एक आधार और जमीन के बीच केवल एक प्रतिरोधक को जोड़ना पड़ता है। बायसिंग करंट सीधे इस बेस में प्रवेश करेगा और परोक्ष रूप से (इनपुट स्रोत के माध्यम से) दूसरा। यदि स्रोत कैपेसिटिव है, तो आधार धाराओं के लिए अलग-अलग पथ सुनिश्चित करने के लिए दो प्रतिरोधों को दो आधारों और जमीन के बीच जोड़ा जाना चाहिए।

इनपुट/आउटपुट प्रतिबाधा

अंतर जोड़ी का इनपुट प्रतिबाधा इनपुट मोड पर अत्यधिक निर्भर करता है। सामान्य मोड में, दो भाग उच्च उत्सर्जक भार के साथ सामान्य-कलेक्टर चरणों के रूप में व्यवहार करते हैं; इसलिए, इनपुट प्रतिबाधाएं बहुत अधिक हैं। डिफरेंशियल मोड पर, वे ग्राउंडेड एमिटर के साथ कॉमन-एमिटर स्टेज के रूप में व्यवहार करते हैं; इसलिए, इनपुट प्रतिबाधा कम है।

डिफरेंशियल पेयर की आउटपुट प्रतिबाधा अधिक होती है (विशेषकर वर्तमान मिरर के साथ बेहतर डिफरेंशियल पेयर के लिए जैसा कि #चित्रा_3|चित्रा 3 में दिखाया गया है)।

इनपुट/आउटपुट रेंज

सामान्य-मोड इनपुट वोल्टेज दो आपूर्ति रेलों के बीच भिन्न हो सकता है लेकिन उन तक नहीं पहुंच सकता क्योंकि कुछ वोल्टेज ड्रॉप (न्यूनतम 1 वोल्ट) को दो वर्तमान दर्पणों के आउटपुट ट्रांजिस्टर में रहना पड़ता है।

डिफरेंशियल प्रवर्धक के रूप में ऑपरेशनल प्रवर्धक

चित्र 5: Op-amp अंतर प्रवर्धक

एक परिचालन प्रवर्धक, या ऑप-एम्प, एक अंतर प्रवर्धक है जिसमें बहुत अधिक अंतर-मोड लाभ, बहुत अधिक इनपुट प्रतिबाधा और कम आउटपुट प्रतिबाधा है। एक op-amp अंतर प्रवर्धक को नकारात्मक प्रतिक्रिया (चित्रा 5) लागू करके अनुमानित और स्थिर लाभ के साथ बनाया जा सकता है। कुछ प्रकार के अंतर प्रवर्धक में आमतौर पर कई सरल अंतर प्रवर्धक शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, एक पूरी तरह से अंतर प्रवर्धक , एक उपकरण प्रवर्धक, या एक अलगाव प्रवर्धक अक्सर कई ऑप-एम्प्स के संयोजन से बनाया जाता है।

अनुप्रयोग

डिफरेंशियल प्रवर्धक कई सर्किट में पाए जाते हैं जो श्रृंखला नकारात्मक प्रतिक्रिया (op-amp अनुयायी, गैर-इनवर्टिंग प्रवर्धक, आदि) का उपयोग करते हैं, जहां एक इनपुट इनपुट सिग्नल के लिए उपयोग किया जाता है, दूसरा फीडबैक सिग्नल के लिए (आमतौर पर परिचालन प्रवर्धको द्वारा कार्यान्वित) . तुलना के लिए, 1940 के दशक की शुरुआत से पुराने जमाने के इनवर्टिंग सिंगल-एंडेड ऑप-एम्प्स अतिरिक्त रेसिस्टर नेटवर्क (एक ऑप-एम्प इनवर्टिंग प्रवर्धक सबसे लोकप्रिय उदाहरण है) को जोड़कर केवल समानांतर नकारात्मक प्रतिक्रिया का एहसास कर सकते हैं। एक सामान्य अनुप्रयोग विद्युत मोटर ्स या सर्वोमैकेनिज्म के नियंत्रण के साथ-साथ सिग्नल एम्पलीफिकेशन अनुप्रयोगों के लिए भी है। असतत इलेक्ट्रानिक्स में, डिफरेंशियल प्रवर्धक को लागू करने के लिए एक सामान्य व्यवस्था डिफरेंशियल प्रवर्धक # लॉन्ग-टेल्ड पेयर | लॉन्ग-टेल्ड पेयर है, जिसे आमतौर पर अधिकांश ऑप-एम्प इंटीग्रेटेड सर्किट में डिफरेंशियल एलिमेंट के रूप में भी पाया जाता है। एक लंबी-पूंछ वाली जोड़ी को एक इनपुट के रूप में अंतर वोल्टेज के साथ एक एनालॉग गुणक के रूप में और दूसरे के रूप में बायसिंग करंट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। एक डिफरेंशियल प्रवर्धक का उपयोग इनपुट स्टेज एमिटर युग्मित तर्क गेट्स और स्विच के रूप में किया जाता है। जब स्विच के रूप में उपयोग किया जाता है, तो बाएं आधार/ग्रिड का उपयोग सिग्नल इनपुट के रूप में किया जाता है और दायां आधार/ग्रिड को ग्राउंड किया जाता है; आउटपुट दाएं कलेक्टर/प्लेट से लिया जाता है। जब इनपुट शून्य या नकारात्मक होता है, तो आउटपुट शून्य के करीब होता है (लेकिन संतृप्त नहीं किया जा सकता); जब इनपुट सकारात्मक होता है, तो आउटपुट सबसे सकारात्मक होता है, गतिशील संचालन ऊपर वर्णित प्रवर्धक उपयोग के समान होता है।

सममित प्रतिक्रिया नेटवर्क सामान्य-मोड लाभ और सामान्य-मोड पूर्वाग्रह को समाप्त करता है

चित्रा 6: गैर-आदर्श ऑप-एम्प के साथ विभेदक प्रवर्धक: इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान और अंतर इनपुट प्रतिबाधा

यदि ऑपरेशनल प्रवर्धक (गैर-आदर्श) इनपुट बायस करंट या डिफरेंशियल इनपुट इम्पीडेंस एक महत्वपूर्ण प्रभाव है, तो कोई एक फीडबैक नेटवर्क का चयन कर सकता है जो कॉमन-मोड इनपुट सिग्नल और बायस के प्रभाव को बेहतर बनाता है। चित्र 6 में, वर्तमान जनरेटर प्रत्येक टर्मिनल पर इनपुट बायस करंट को मॉडल करते हैं; मैं⁺_b और मैं^-_b टर्मिनलों पर इनपुट बायस करंट का प्रतिनिधित्व करते हैं V⁺ और V^- क्रमशः।

Thevenin's theorem|Thevenin V . को चलाने वाले नेटवर्क के समतुल्य⁺ टर्मिनल में वोल्टेज V . होता है⁺' और प्रतिबाधा R⁺':

${V^{+}}'=V_{\text{in}}^{+}R_{\parallel }^{+}/R_{\text{i}}^{+}-I_{\text{b}}^{+}R_{\parallel }^{+};\quad {\text{where}}\quad {R^{+}}'=R_{\parallel }^{+}=R_{\text{i}}^{+}\parallel R_{\text{f}}^{+},$

जबकि V . को चलाने वाले नेटवर्क के लिए^- टर्मिनल:

${V^{-}}'=V_{\text{in}}^{-}R_{\parallel }^{-}/R_{\text{i}}^{-}+V_{\text{out}}R_{\parallel }^{-}/R_{\text{f}}^{-}-I_{\text{b}}^{-}R_{\parallel }^{-};\quad {\text{where}}\quad {R^{-}}'=R_{\parallel }^{-}=R_{\text{i}}^{-}\parallel R_{\text{f}}^{-}.$

ऑप-एम्प का आउटपुट सिर्फ ओपन-लूप गेन है A_ol डिफरेंशियल इनपुट करंट का गुणा मैं डिफरेंशियल इनपुट इम्पीडेंस 2R_d, इसलिए

$V_{\text{out}}=A_{\text{ol}}\cdot 2R_{\text{d}}{\frac {{V^{+}}'-{V^{-}}'}{2R_{\parallel }+2R_{\text{d}}}}=({V^{+}}'-{V^{-}}')A_{\text{ol}}R_{\parallel }/(R_{\parallel }\parallel R_{\text{d}}),$

जहां आर_|| R . का औसत है⁺_|| और आर^-_||.

ये समीकरण एक महान सरलीकरण से गुजरते हैं यदि

$R_{\text{i}}^{+}=R_{\text{i}}^{-},\quad R_{\text{f}}^{+}=R_{\text{f}}^{-},$

संबंध में जिसके परिणामस्वरूप

$V_{\text{in}}^{+}-V_{\text{in}}^{-}-R_{\text{i}}I_{\text{b}}^{\Delta }=V_{\text{out}}\left[{\frac {R_{\text{i}}}{R_{\text{f}}}}+{\frac {1}{A_{\text{ol}}{\frac {R_{\text{i}}}{R_{\text{i}}\parallel R_{\text{f}}\parallel R_{\text{d}}}}}}\right],$

जिसका अर्थ है कि अंतर संकेत के लिए बंद-लूप लाभ वी है⁺_in- वी^-_in, लेकिन सामान्य-मोड लाभ समान रूप से शून्य है।

इसका यह भी अर्थ है कि सामान्य-मोड इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान को रद्द कर दिया गया है, केवल इनपुट ऑफसेट वर्तमान I को छोड़कर^डी_b = मैं⁺_b- मैं^-_b अभी भी मौजूद है, और R . के गुणांक के साथ_i. यह ऐसा है जैसे इनपुट ऑफ़सेट करंट एक इनपुट ऑफ़सेट वोल्टेज के बराबर है जो एक इनपुट प्रतिरोध R . पर काम करता है_i, जो इनपुट टर्मिनलों में फीडबैक नेटवर्क का स्रोत प्रतिरोध है।

अंत में, जब तक ओपन-लूप वोल्टेज लाभ A_ol एकता से बहुत बड़ा है, बंद-लूप वोल्टेज लाभ R . है_f/आर_i, वर्चुअल ग्राउंड के रूप में ज्ञात नियम-अंगूठे विश्लेषण के माध्यम से प्राप्त मूल्य।

यह भी देखें

• गिल्बर्ट सेल
• इंस्ट्रुमेंटेशन प्रवर्धक
• ऑपरेशनल प्रवर्धक एप्लीकेशन#डिफरेंशियल प्रवर्धक|ऑप-एम्प डिफरेंशियल कॉन्फ़िगरेशन
• एमिटर-युग्मित तर्क

इस पृष्ठ में अनुपलब्ध आंतरिक कड़ियों की सूची

• एकीकृत परिपथ
• अवरोध
• आम emitter
• आभासी मैदान
• सतत प्रवाह
• इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर
• नकारात्मक प्रतिपुष्टि

बाहरी संबंध

• BJT Differential Amplifier – Circuit and explanation
• A testbench for differential circuits
• Application Note: Analog Devices – AN-0990 : Terminating a Differential Amplifier in Single-Ended Input Applications