विभेदी प्रवर्धक

परिचालन प्रवर्धक प्रतीक। इनवर्टिंग और नॉन-इनवर्टिंग निवेशी वोल्टेज 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 परिपथ में मौजूद होना चाहिए।

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

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

एकल प्रवर्धको को सामान्यतः या तो एक मानक ऑपरेशनल प्रवर्धक में उपयुक्त प्रतिक्रिया प्रतिरोधों को जोड़कर या आंतरिक प्रतिक्रिया प्रतिरोधों वाले एक समर्पित एकीकृत परिपथ के साथ लागू किया जाता है। यह एनालॉग संकेत को संभालने वाले बड़े एकीकृत परिपथ का एक सामान्य उप-घटक भी है।

सिद्धांत

एक आदर्श विभेदी प्रवर्धक का निर्गत वोल्टेज इस समीकरण द्वारा दिया जाता है

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

जहाँ पर $V_{\text{in}}^{+}$ तथा $V_{\text{in}}^{-}$ निवेशी वोल्टेज हैं, और $A_{\text{d}}$ अंतर लाभ है।

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

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

जहाँ पर $A_{\text{c}}$ 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 आगत पर दिखाई देते हैं, कम सामान्य-मोड लाभ सामान्यतः वांछित होता है।

सामान्य मोड अस्वीकृति अनुपात (CMRR), जिसे सामान्यतः विभेदी-विधा प्राप्त और सामान्य-विधा प्राप्त के बीच के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, प्रवर्धक की क्षमता सटीक रूप से वोल्टेज को रद्द करने की क्षमता को इंगित करता है जो दोनों निवेशी वोल्टेज 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 निवेशी वोल्टेज के साथ एक से अधिक प्रवर्धक का सामान्य रूप है, अंतर प्रवर्धक के एक निवेशी वोल्टेज को संपर्कन करके, एकल-समाप्त प्रवर्धक परिणाम प्राप्त करता हैं।

लॉन्ग-टेल्ड पेयर

ऐतिहासिक पृष्ठभूमि

आधुनिक विभेदी प्रवर्धको को सामान्यतः एक बुनियादी दो-ट्रांजिस्टर परिपथ के साथ लागू किया जाता है जिसे लॉन्ग-टेल्ड पेयर या विभेदी पेयर कहा जाता है। यह परिपथ मूल रूप से निर्वात नली की एक जोड़ी का उपयोग करके लागू किया गया था। परिपथ वर्तमान लाभ वाले सभी तीन-टर्मिनल उपकरणों के लिए उसी तरह काम करता है। लॉन्ग-टेल प्रतिरोधक परिपथ के पूर्वाग्रह बिंदु अत्यधिक सीमा तक ओम के नियम द्वारा और कम सक्रिय-घटक विशेषताओं द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।

लॉन्ग-टेल्ड पेयर को पुश-पुल परिपथ तकनीकों और माप पुलों के पहले के ज्ञान से विकसित किया गया था। एक प्रारंभिक परिपथ जो एक लॉन्ग-टेल्ड पेयर जैसा दिखता है, ब्रिटिश न्यूरोलॉजिस्ट ब्रायन मैथ्यूज द्वारा 1934 में प्रकाशित किया गया था और ऐसा लगता है कि यह एक वास्तविक लॉन्ग-टेल्ड पेयर 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 परिपथ 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), द्वारा यह विशेष रूप से शारीरिक आवेगों का पता लगाने और माप के लिए उपयोग किया जाता था।

लॉन्ग-टेल्ड पेयर का प्रारंभिक ब्रिटिश कंप्यूटिंग में बहुत सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था, विशेष रूप से पायलट 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 लॉन्ग-टेल्ड पेयर 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 निवेशी प्रतिबाधा, मध्यम / निम्न निर्गत प्रतिबाधा, अच्छा क्लिपर (एक बहुत लंबी पूंछ के साथ), गैर-इनवर्टिंग (EDSAC में कोई इनवर्टर नहीं है!) और बड़े निर्गत वोल्टेज का उतार-चढ़ाव आदि। एक नुकसान यह है कि निर्गत वोल्टेज स्विंग (सामान्यतः ± 10–20 वी) एक उच्च डीसी वोल्टेज (200 वी या तो) पर लगाया गया था, सामान्यतः वाइड-बैंड डीसी युग्मन के कुछ रूप में सिग्नल युग्मन में देखभाल की आवश्यकता होती है। उस समय के कई कंप्यूटरों ने केवल एसी-युग्मित स्पंद तर्क 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 हो गए। निर्वात नली कंप्यूटर की पहली पीढ़ी के बाद डीसी-युग्मित परिपथिकी आदर्श बन गई।

विन्यास

एक विभेदक (लॉन्ग-टेल, एमिटर-युग्मित) जोड़ी प्रवर्धक में सामान्य (एमिटर डिजनरेशन, सामान्य स्रोत या वाल्व प्रवर्धक) अध: पतन के साथ दो प्रवर्धन चरण होते हैं।

विभेदक निर्गत

चित्र 2: एक क्लासिक लंबी पूंछ वाली जोड़ी

दो निवेशी वोल्टेज और दो निर्गत वोल्टेज के साथ, यह एक अंतर प्रवर्धक चरण (चित्रा 2) बनाता है। दो आधार (या ग्रिड या गेट) ऐसे निवेशी वोल्टेज हैं जो ट्रांजिस्टर जोड़ी द्वारा अलग-अलग प्रवर्धित (घटाए और गुणा) किए जाते हैं, उन्हें एक अंतर (संतुलित) निवेशी वोल्टेज संकेत के साथ रखा जा सकता है, या एक निवेशी वोल्टेज को प्रावस्था विभाजक परिपथ बनाने के लिए ग्राउंड किया जा सकता है। विभेदक निर्गत वोल्टेज वाला प्रवर्धक असंबद्ध भार या विभेदक निवेशी वोल्टेज के साथ दूसरे चरण को ड्राइव कर सकता है।

एकलशिरा निर्गत वोल्टेज

यदि विभेदक निर्गत वोल्टेज वांछित नहीं है, तो केवल एक निर्गत वोल्टेज का उपयोग किया जा सकता है (केवल एक संग्राहक (या एनोड या ड्रेन) से लिया गया है), अन्य निर्गत वोल्टेज की परवाह किए बिना, इस विन्यास को एकलशिरा निर्गत वोल्टेज के रूप में जाना जाता है। अंतर निर्गत वोल्टेज के साथ चरण का आधा लाभ है। लाभ का त्याग करने से बचने के लिए, एकलशिरा कनवर्टर के लिए एक अंतर का उपयोग किया जा सकता है। इसे अक्सर वर्तमान दर्पण के रूप में लागू किया जाता है ( चित्र 3, नीचे)।

एकलशिरा आगत

विभेदक जोड़े को एकलशिरा निवेशी वोल्टेज के साथ प्रवर्धक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है यदि निवेशी वोल्टेज में से एक को ग्राउंडेड या रेफरेंस वोल्टेज के लिए तय किया जाता है (सामान्यतः, दूसरे संग्राहक को एकलशिरा निर्गत वोल्टेज के रूप में उपयोग किया जाता है) इस व्यवस्था के बारे में कैस्केड सामान्य-संग्राहक और सामान्य-आधार चरण या बफर्ड सामान्य-आधार चरण के रूप में सोचा जा सकता है।

एमिटर-युग्मित प्रवर्धक को तापमान के बहाव के लिए प्रतिकारित किया 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 प्रवर्धकों (मिलर प्रभाव से बचने), चरण स्प्लिटर परिपथ (दो उलटा वोल्टेज प्राप्त करने), ईसीएल गेट्स और स्विच (ट्रांजिस्टर संतृप्ति से बचने) आदि बनाने के लिए किया जाता है।

संचालन

परिपथ संचालन की व्याख्या करने के लिए, चार विशेष विधा 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 प्रवर्धन चरणों के विपरीत जो द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पूर्वाग्रह हैं (और इसलिए वे अत्यधिक β-निर्भर हैं), विभेदक जोड़ी सीधे उत्सर्जक की ओर से कुल स्थिर धारा को डुबोकर/इंजेक्शन करके पक्षपाती है। श्रृंखला नकारात्मक प्रतिक्रिया (एमिटर डिजनरेशन) ट्रांजिस्टर को वोल्टेज स्थिरक के रूप में कार्य करती है, यह उन्हें अपने V_BE वोल्टेज (आधार धाराएं) को उनके संग्राहक-एमिटर जंक्शनों के माध्यम से स्थिर धारा को पारित करने के लिए समायोजित करने के लिए मजबूर करता है। इसलिए नकारात्मक प्रतिक्रिया के कारण, स्थिर धारा ट्रांजिस्टर β पर थोड़ा ही निर्भर करती है।

अर्ध-संग्राहक धाराओं को उत्पन्न करने के लिए आवश्यक बायसिंग आधार धाराएं सामान्यतः जमीन से आती हैं, निवेशी वोल्टेज 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 विधा

सामान्य मोड में (दो निवेशी 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 निवेशी 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 निवेशी आधार वोल्टेज और एमिटर वोल्टेज एक साथ बदलते हैं जबकि कलेक्टर करंट और कुल करंट नहीं बदलते हैं। नतीजतन, निर्गत संग्राहक वोल्टेज भी नहीं बदलता है।

विभेदी विधा

सामान्य, विभेदी विधा में (दो निवेशी वोल्टेज विपरीत दिशाओं में बदलते हैं), दो वोल्टेज (एमिटर) अनुयायी एक-दूसरे का विरोध करते हैं, जबकि उनमें से एक आम एमिटर बिंन्दु 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-विधा निवेशी 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 निवेशी आधार वोल्टेज बदलने पर एमिटर वोल्टेज बिल्कुल नहीं बदलता है। सामान्य स्थिर धारा दो ट्रांजिस्टर के बीच सख्ती से चलती है और निर्गत कलेक्टर वोल्टेज सख्ती से बदलते हैं। दो ट्रांजिस्टर पारस्परिक रूप से अपने उत्सर्जकों को जमीन पर रखते हैं; इसलिए, हालांकि वे सामान्य-संग्राहक चरण हैं, वे वास्तव में अधिकतम लाभ के साथ सामान्य-उत्सर्जक चरणों के रूप में कार्य करते हैं। यन्त्र 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 निवेशी विभेदी वोल्टेज महत्वपूर्ण रूप से बदलता है (लगभग सौ मिलीवोल्ट से अधिक), तो कम निवेशी वोल्टेज द्वारा संचालित ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है और सामान्य संग्राहक वोल्टेज सकारात्मक आपूर्ति रेल तक पहुंच जाता है। उच्च ओवरड्राइव पर आधार-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 संग्राहक रोकनेवाला और मध्यम ओवरड्राइव के साथ, एमिटर अभी भी संतृप्ति के बिना आगत सिग्नल का पालन कर सकता है। इस मोड का उपयोग विभेदी स्विच और एमिटर-युग्मित तर्क गेट्स में किया जाता है।

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

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

विभेदक प्रवर्धक सुधार

एमिटर निरंतर चालू स्रोत

चित्र 3: धारा प्रतिबिंब के साथ एक बेहतर लंबी-पूंछ वाली जोड़ी | धारा प्रतिबिंब लोड और निरंतर-वर्तमान बायसिंग

सामान्य विधा पर निरंतर संग्राहक वोल्टेज सुनिश्चित करने के लिए मौन धारा को स्थिर रहना पड़ता है। विभेदी निर्गत वोल्टेज के मामले में यह आवश्यकता इतनी महत्वपूर्ण नहीं है क्योंकि दो संग्राहक वोल्टेज एक साथ अलग-अलग होंगे लेकिन उनका अंतर (निर्गत वोल्टेज) अलग नहीं होगा। लेकिन सिंगल-एंडेड निर्गत वोल्टेज के मामले में, निरंतर धारा रखना बेहद जरूरी है क्योंकि निर्गत संग्राहक 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 धारा 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 सामान्यतः अपने उच्च अनुपालन वोल्टेज (निर्गत ट्रांजिस्टर में छोटे वोल्टेज ड्रॉप) के कारण धारा प्रतिबिंब द्वारा कार्यान्वित किया जाता है।

संग्राहक धारा प्रतिबिंब

संग्राहक प्रतिरोधों को एक धारा प्रतिबिंब द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, जिसका निर्गत वोल्टेज भाग एक सक्रिय भार (चित्र। 3) के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार विभेदी संग्राहक करंट सिग्नल को आंतरिक 50% नुकसान के बिना सिंगल-एंडेड वोल्टेज सिग्नल में बदल दिया जाता है और लाभ बहुत बढ़ जाता है। यह आगत संग्राहक करंट को बाईं ओर से दाईं ओर कॉपी करके हासिल किया जाता है, जहां दो आगत सिग्नल के परिमाण जुड़ते हैं। इस उद्देश्य के लिए, धारा प्रतिबिंब का निवेशी वोल्टेज बायें निर्गत वोल्टेज से जुड़ा होता है, और धारा प्रतिबिंब का निर्गत वोल्टेज विभेदी प्रवर्धक के दायें जुड़ा होता है।

चित्रा 4: ट्रांसमिशन विशेषता

धारा प्रतिबिंब बायें संग्राहक करंट को कॉपी करता है और इसे बायें ट्रांजिस्टर से गुजरता है जो दायें संग्राहक पर करंट पैदा करता है। अंतर प्रवर्धक के इस सही निर्गत पर, दो सिग्नल धाराओं (स्थिति और नकारात्मक वर्तमान परिवर्तन) घटाए जाते हैं। इस मामले में (अंतर निवेशी वोल्टेज 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। चित्र 4 इस परिपथ की संचरण विशेषता को दर्शाता है।

इंटरफेसिंग विचार

फ्लोटिंग निवेशी वोल्टेज 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 आधार में प्रवेश करेगा और परोक्ष रूप से (आगत स्रोत के माध्यम से) दूसरे में। 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।

निवेशी /निर्गत प्रतिबाधा

अंतर जोड़ी का निवेशी प्रतिबाधा आगत विधा पर अत्यधिक निर्भर करता है। सामान्य विधा में, दो भाग उच्च उत्सर्जक भार के साथ सामान्य-संग्राहक चरणों के रूप में व्यवहार करते हैं, इसलिए निवेशी प्रतिबाधाएं बहुत अधिक हैं। विभेदी विधा पर, वे ग्राउंडेड एमिटर के साथ सामान्य-एमिटर चरण के रूप में व्यवहार करते हैं, इसलिए निवेशी प्रतिबाधा कम है।

विभेदी जोड़ी की निर्गत प्रतिबाधा अधिक होती है (विशेषकर धारा प्रतिबिंब के साथ बेहतर विभेदी जोड़ी के लिए जैसा कि चित्रा 3 में दिखाया गया है)।

निवेशी/निर्गत सीमा

सामान्य-विधा निवेशी 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 धारा प्रतिबिंब के निर्गत ट्रांजिस्टर में रहना पड़ता है।

विभेदी प्रवर्धक के रूप में परिचालन प्रवर्धक

चित्र 5 ऑप-एम्प अंतर प्रवर्धक

एक परिचालन प्रवर्धक या ऑप-एम्प, एक अंतर प्रवर्धक है जिसमें बहुत अधिक अंतर-मोड लाभ, बहुत अधिक निवेशी प्रतिबाधा और कम निर्गत प्रतिबाधा है। एक ऑप-एम्प 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 सामान्यतः 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

विभेदी प्रवर्धक कई परिपथ में पाए जाते हैं जो श्रृंखला नकारात्मक प्रतिक्रिया (ऑप-एम्प अनुयायी, गैर-इनवर्टिंग प्रवर्धक आदि) का उपयोग करते हैं, जहां एक निवेशी सिग्नल के लिए उपयोग किया जाता है, दूसरा प्रतिक्रिया सिग्नल के लिए (सामान्यतः 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 मोटर्स या सर्वोमैकेनिज्म के नियंत्रण के साथ-साथ संकेत प्रवर्धक अनुप्रयोगों के लिए भी है। असतत इलेक्ट्रानिक्स में, विभेदी प्रवर्धक को लागू करने के लिए एक सामान्य व्यवस्था लंबी पूंछ वाली जोड़ी है, जिसे सामान्यतः अधिकांश ऑप-एम्प एकीकृत परिपथ में अंतर तत्व के रूप में भी पाया जाता है| लॉन्ग-टेल्ड पेयर है, जिसे सामान्यतः अधिकांश ऑप-एम्प इंटीग्रेटेड परिपथ में प्रवर्धक एलिमेंट के रूप में भी पाया जाता है। एक लंबी-पूंछ वाली जोड़ी को एक निवेशी वोल्टेज 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 विभेदी प्रवर्धक का उपयोग निवेशी 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 निवेशी वोल्टेज के रूप में किया जाता है और दायां आधार/ग्रिड को ग्राउंड किया जाता है, निर्गत दाएं संग्राहक/प्लेट से लिया जाता है। जब निवेशी वोल्टेज शून्य या नकारात्मक होता है, तो निर्गत शून्य के करीब होता है (लेकिन संतृप्त नहीं किया जा सकता); जब निवेशी वोल्टेज सकारात्मक होता है, तो निर्गत वोल्टेज सबसे सकारात्मक होता है, गतिशील संचालन ऊपर वर्णित प्रवर्धक उपयोग के समान होता है।

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

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

यदि परिचालन प्रवर्धक (गैर-आदर्श) निवेशी बायस करंट या विभेदी निवेशी प्रतिबाधा एक महत्वपूर्ण प्रभाव है, तो कोई एक प्रतिक्रिया नेटवर्क का चयन कर सकता है जो सामान्य-विधा आगत सिग्नल और बायस के प्रभाव को बेहतर बनाता है। चित्र में, वर्तमान जनरेटर प्रत्येक टर्मिनल पर आगत बायस करंट को मॉडल करते हैं; I⁺_b और I^-_b टर्मिनलों पर आगत बायस करंट का प्रतिनिधित्व करते हैं V⁺ और V^- क्रमशः।

थेवेनिन कि प्रमेय को चलाने वाले नेटवर्क के समतुल्य V⁺ टर्मिनल में वोल्टेज V⁺' और प्रतिबाधा R⁺':

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

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

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

ऑप-एम्प का निर्गत वोल्टेज सिर्फ ओपन-लूप गेन है A_ol विभेदी निवेशी वोल्टेज करंट का गुणा I विभेदी निवेशी वोल्टेज 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 V⁺_in- V^-_in, लेकिन सामान्य-विधा लाभ समान रूप से शून्य है।

इसका यह भी अर्थ है कि सामान्य-मोड निवेशी वोल्टेज पूर्वाग्रह धारा को रद्द कर दिया गया है, केवल निवेशी वोल्टेज ऑफसेट धारा IΔb = I+b − I−b,और R_i के गुणांक के साथ अभी भी मौजूद है, यह ऐसा है जैसे निवेशी वोल्टेज ऑफ़सेट करंट एक निवेशी वोल्टेज ऑफ़सेट वोल्टेज के बराबर है जो एक निवेशी वोल्टेज प्रतिरोध R_{i में अभिनय करता है,} जो निवेशी वोल्टेज टर्मिनलों में प्रतिक्रिया नेटवर्क का स्रोत प्रतिरोध है।

अंत में, जब तक खुला-लूप वोल्टेज लाभ A_ol इकाई से बहुत बड़ा है, बंद-लूप वोल्टेज लाभ R_f/R_i, वर्चुअल ग्राउंड के रूप में ज्ञात नियम-अंगूठे विश्लेषण के माध्यम से प्राप्त होगा ।

यह भी देखें

• गिल्बर्ट सेल
• यंत्रीकरण प्रवर्धक
• परिचालन विभेदी प्रवर्धक
• एमिटर-युग्मित तर्क

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