करंट-फीडबैक ऑपरेशनल एम्पलीफायर
करंट-फीडबैक ऑपरेशनल एंप्लीफायर (सीएफओए या सीएफए) एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायर है जिसका इनवर्टिंग इनपुट पारंपरिक वोल्टेज-फीडबैक ऑपरेशनल एम्पलीफायर (वीएफए) की तरह वोल्टेज के बजाय करंट (बिजली) के प्रति संवेदनशील होता है। सीएफए का आविष्कार डेविड नेल्सन ने समरेख कॉर्पोरेशन में किया था, और पहली बार इसे 1982 में हाइब्रिड एम्पलीफायर, सीएलसी103 के रूप में बेचा गया था। सीएफए को कवर करने वाला एक प्रारंभिक पेटेंट U.S. Patent 4,502,020 डेविड नेल्सन और केनेथ सैलर (1983 में दायर) है।एकीकृत परिपथ CFAs को 1987 में Comlinear और Elantec (डिजाइनर बिल ग्रॉस) दोनों द्वारा पेश किया गया था। वे आम तौर पर वीएफए के रूप में एक ही पिन व्यवस्था के साथ उत्पादित होते हैं, जिससे सर्किट डिजाइन की अनुमति देने पर दो प्रकारों को बिना रीवायरिंग के आपस में जोड़ा जा सकता है। सरल विन्यास में, जैसे कि रैखिक एम्पलीफायरों, बिना किसी सर्किट संशोधनों के वीएफए के स्थान पर एक सीएफए का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन अन्य मामलों में, जैसे कि इंटीग्रेटर्स, एक अलग सर्किट डिजाइन की आवश्यकता होती है। क्लासिक चार-प्रतिरोधक अंतर एम्पलीफायर कॉन्फ़िगरेशन भी सीएफए के साथ काम करता है, लेकिन आम-मोड अस्वीकृति अनुपात वीएफए से कम है।
करंट-फीडबैक ऑपरेशनल एंप्लीफायर (CFOA या CFA) एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायर है, जिसका इनवर्टिंग इनपुट पारंपरिक वोल्टेज-फीडबैक ऑपरेशनल एम्पलीफायर (VFA) के बजाय वोल्टेज के बजाय करंट (बिजली) के प्रति संवेदनशील होता है। समरेख कॉर्पोरेशन में डेविड नेल्सन द्वारा सीएफए का आविष्कार किया गया था, और पहली बार 1982 में एक हाइब्रिड एम्पलीफायर, सीएलसी103 के रूप में बेचा गया था। सीएफए को कवर करने वाला एक प्रारंभिक पेटेंट है U.S. Patent 4,502,020, डेविड नेल्सन और केनेथ सैलर (1983 में दायर)। एकीकृत परिपथ CFAs को 1987 में Comlinear और Elantec (डिजाइनर बिल ग्रॉस) दोनों द्वारा पेश किया गया था। वे आम तौर पर वीएफए के रूप में एक ही पिन व्यवस्था के साथ उत्पादित होते हैं, जिससे सर्किट डिजाइन की अनुमति देने पर दो प्रकारों को बिना रीवायरिंग के आपस में जोड़ा जा सकता है। सरल विन्यास में, जैसे कि रैखिक एम्पलीफायरों, बिना किसी सर्किट संशोधनों के वीएफए के स्थान पर एक सीएफए का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन अन्य मामलों में, जैसे कि इंटीग्रेटर्स, एक अलग सर्किट डिजाइन की आवश्यकता होती है। क्लासिक चार-प्रतिरोधक अंतर एम्पलीफायर कॉन्फ़िगरेशन भी सीएफए के साथ काम करता है, लेकिन आम-मोड अस्वीकृति अनुपात वीएफए से कम है।
ऑपरेशन
दिखाए गए योजनाबद्ध का जिक्र करते हुए, लाल रंग में चिह्नित अनुभाग इनपुट चरण और त्रुटि प्रवर्धक बनाता है। इनवर्टिंग इनपुट (नोड जहां Q1 और Q2 के उत्सर्जक जुड़े हुए हैं) कम-प्रतिबाधा है और इसलिए वर्तमान में परिवर्तन के प्रति संवेदनशील है। प्रतिरोधों R1-R4 ने मौन बायस स्थितियों को स्थापित किया और उन्हें इस तरह चुना गया कि Q1 और Q2 की संग्राहक धाराएँ समान हों। अधिकांश डिजाइनों में, निष्क्रिय प्रतिरोधक बायसिंग के बजाय सक्रिय बायसिंग सर्किट्री का उपयोग किया जाता है, और गैर-इनवर्टिंग इनपुट को भी कम प्रतिबाधा बनने के लिए संशोधित किया जा सकता है जैसे ऑफसेट को कम करने के लिए इनवर्टिंग इनपुट।
कोई संकेत लागू नहीं होने के कारण, वर्तमान दर्पणों Q3/Q4 और Q5/Q6 के कारण, Q4 और Q6 की संग्राहक धाराएँ परिमाण में बराबर होंगी यदि Q1 और Q2 की संग्राहक धाराएँ भी परिमाण में समान हैं। इस प्रकार, बफर के इनपुट में कोई करंट प्रवाहित नहीं होगा (समतुल्य, बफर के इनपुट पर कोई वोल्टेज मौजूद नहीं होगा)। व्यवहार में, डिवाइस बेमेल होने के कारण, संग्राहक धाराएं असमान होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप बफर के इनपुट में अंतर प्रवाहित होता है और इसके आउटपुट पर ऑफसेट होता है। यह इनपुट पूर्वाग्रह को समायोजित करके या ऑफ़सेट नलिंग सर्किट्री जोड़कर ठीक किया गया है।
नीले रंग (Q3-Q6) में चिह्नित अनुभाग I-से-V कनवर्टर बनाता है। Q1 और Q2 के संग्राहक धाराओं में कोई भी परिवर्तन (नॉन-इनवर्टिंग इनपुट पर एक संकेत के परिणामस्वरूप) Q4 और Q6 के संग्राहकों के जंक्शन पर वोल्टेज में एक समान परिवर्तन के रूप में प्रकट होता है। सीs यह सुनिश्चित करने के लिए एक स्थिरता संधारित्र है कि सर्किट सभी परिचालन स्थितियों के लिए स्थिर रहता है। सीएफए के विस्तृत ओपन-लूप बैंडविड्थ के कारण, सर्किट के दोलनों में टूटने का एक उच्च जोखिम होता है। सीs यह सुनिश्चित करता है कि आवृत्तियों, जहां दोलन शुरू हो सकते हैं, विशेष रूप से कम बंद-लूप लाभ के साथ चलने पर क्षीण हो जाते हैं।
आउटपुट चरण (मैजेंटा में) एक बफर है जो वर्तमान लाभ प्रदान करता है। इसमें एकता का वोल्टेज लाभ है (योजनाबद्ध में +1)।
वोल्टेज-फीडबैक एम्पलीफायर तुलना
आंतरिक रूप से क्षतिपूर्ति किए गए VFA बैंडविड्थ पर एक आंतरिक प्रमुख पोल क्षतिपूर्ति कैपेसिटर का प्रभुत्व होता है, जिसके परिणामस्वरूप निरंतर लाभ/बैंडविड्थ सीमा होती है। सीएफए के पास एक प्रमुख पोल मुआवजा संधारित्र भी है, लेकिन वोल्टेज प्रतिक्रिया के बजाय वर्तमान प्रतिक्रिया का उपयोग करने के कारण, परिणामी ओपन लूप प्रतिक्रिया अलग है। वीएफए स्थिरता ओपन लूप गेन और फीडबैक गेन के अनुपात पर निर्भर करती है; सीएफए स्थिरता फीडबैक प्रतिरोध के लिए ओपन लूप ट्रांसिम्पेडेंस के अनुपात पर निर्भर करती है। VFAs का लाभ/बैंडविड्थ निर्भरता है; सीएफए में एक ट्रांसिलिमेडेंस/प्रतिक्रिया प्रतिरोध निर्भरता होती है।
वीएफए में, गतिशील प्रदर्शन लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद और स्लीव दर द्वारा सीमित है। सीएफए एक सर्किट टोपोलॉजी का उपयोग करते हैं जो वर्तमान-मोड ऑपरेशन पर जोर देती है, जो वोल्टेज-मोड ऑपरेशन की तुलना में स्वाभाविक रूप से बहुत तेज है क्योंकि यह आवारा नोड-कैपेसिटेंस के प्रभाव से कम प्रवण होता है। उच्च गति पूरक द्विध्रुवी प्रक्रियाओं का उपयोग करते हुए निर्मित होने पर, सीएफए वीएफए की तुलना में तेजी से परिमाण के आदेश हो सकते हैं। यह मुख्य रूप से अधिकांश वीएफए को एकता लाभ पर स्थिरता के लिए मुआवजा दिए जाने के कारण है। विघटित VFA, CFA की तरह ही तेज़ हो सकते हैं। सीएफए के साथ, एम्पलीफायर लाभ को बैंडविड्थ से स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। यह पारंपरिक वीएफए टोपोलॉजी पर सीएफए के प्रमुख लाभ का गठन करता है।[1] सीएफए के नुकसान में खराब इनपुट ऑफसेट वोल्टेज और इनपुट बायस करंट विशेषताओं शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, DC लूप का लाभ आम तौर पर परिमाण के लगभग तीन दशमलव क्रमों से छोटा होता है। CFAs में बहुत अधिक इन्वर्टिंग इनपुट करंट शोर होता है। अधिकतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए सीएफए सर्किट को प्रतिक्रिया प्रतिरोध के एक विशिष्ट मूल्य का उपयोग करना चाहिए। प्रतिक्रिया प्रतिरोध का कम मूल्य एम्पलीफायर को दोलन कर सकता है। सीएफए सर्किट में कभी भी आउटपुट और इनवर्टिंग इनपुट पिन के बीच एक सीधा समाई शामिल नहीं होना चाहिए क्योंकि यह अक्सर दोलन की ओर जाता है। सीएफए आदर्श रूप से मध्यम सटीकता आवश्यकताओं के साथ बहुत उच्च गति वाले अनुप्रयोगों के अनुकूल हैं।[2] तेजी से वीएफए का विकास जारी है, और वीएफए इस लेखन के समय कम यूएचएफ रेंज में गेन-बैंडविड्थ उत्पादों के साथ उपलब्ध हैं। हालांकि, सीएफए उनके वीएफए समकक्षों की तुलना में एक सप्तक से अधिक गेन-बैंडविड्थ उत्पादों के साथ उपलब्ध हैं और अपने गेन-बैंडविड्थ उत्पादों के बहुत करीब एम्पलीफायरों के रूप में काम करने में भी सक्षम हैं।
यह भी देखें
करंट-फीडबैक ऑपरेशनल एम्पलीफायर एक प्रकार का करंट नियंत्रित वोल्टेज स्रोत (CCVS) है।
- Transimedance प्रवर्धक, एक आदर्श वर्तमान नियंत्रित वोल्टेज स्रोत (CCVS)
- नॉर्टन एम्पलीफायर, एक अंतर वर्तमान इनपुट के साथ एक वर्तमान नियंत्रित वोल्टेज स्रोत (CCVS)।
- ऑपरेशनल एम्पलीफायर और इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर, वोल्टेज-नियंत्रित वोल्टेज स्रोत (वीसीवीएस)
- परिचालन ट्रांसकंडक्शन एम्पलीफायर, वोल्टेज नियंत्रित वर्तमान स्रोत (वीसीसीएस) एक अंतर वोल्टेज इनपुट के साथ।
अग्रिम पठन
- 'Current Feedback Operational Amplifiers and Their Applications' by Raj Senani, D. R. Bhaskar, V. K. Singh and A. K. Singh, Springer Science+ Business Media, New York, 2013 ISBN 978-1-4614-5187-7 https://www.springer.com/gp/book/9781461451877
- 'Application of the current feedback operational amplifier` by Prof. Ahmed M. Soliman https://www.researchgate.net/publication/227165604_Applications_of_the_Current_Feedback_Operational_Amplifiers
- 'Realization of a class of Analog Signal Processing/Signal Generation Circuits: Novel configurations using current feedback op-amps’, by Prof. Raj Senani, Frequenz: Journal of Telecommunications (Germany), vol. 52, no. 9/10, pp. 196–206, 1998. https://www.researchgate.net/publication/260854255_Realization_of_a_Class_of_Analog_Signal_Processing_Signal_Generation_Circuits_Novel_Configurations_Using_Current_Feedback_Op-Amps
- 'Current-feedback operational amplifier and applications` by F. J. Lidgey and Khaled Hayatleh, Electronics and Communication Engineering Journal, 9 (4), pp. 176–182, September 1997 https://www.researchgate.net/publication/3364493_Current-feedback_operational_amplifiers_and_applications
संदर्भ
- ↑ Franco, Sergio (2002). ऑपरेशनल एम्पलीफायरों और एनालॉग इंटीग्रेटेड सर्किट के साथ डिजाइन. McGraw-Hill. p. 293. ISBN 0-07-232084-2.
- ↑ Franco, Sergio (2002). ऑपरेशनल एम्पलीफायरों और एनालॉग इंटीग्रेटेड सर्किट के साथ डिजाइन. McGraw-Hill. p. 299. ISBN 0-07-232084-2.
- "Current Feedback Amplifiers" by Erik Barnes of Analog Devices Inc.
- "Op Amps for Everyone Design Guide (Rev. B)" by Ron Mancini of Texas Instruments Inc.
