उभयप्रतिरोधी प्रवर्धक

एक बफर एम्पलीफायर (कभी-कभी बस एक बफर कहा जाता है) वह है जो एक सर्किट से दूसरे में विद्युत प्रतिबाधा परिवर्तन प्रदान करता है, सिग्नल स्रोत को किसी भी धाराओं (या वोल्टेज, वर्तमान बफर के लिए) से प्रभावित होने से रोकने के उद्देश्य से लोड हो सकता है के साथ उत्पादन किया जाए। संकेत लोड धाराओं से 'बफर' है। दो मुख्य प्रकार के बफर मौजूद हैं: वोल्टेज बफर और वर्तमान बफर।

चित्रा 1: शीर्ष: आदर्श वोल्टेज बफर नीचे: आदर्श वर्तमान बफर

वोल्टेज बफर

एक वोल्टेज बफर एम्पलीफायर का उपयोग पहले सर्किट से वोल्टेज को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है, जिसमें उच्च आउटपुट प्रतिबाधा स्तर होता है, दूसरे सर्किट में कम इनपुट प्रतिबाधा स्तर होता है। इंटरपोज़्ड बफर एम्पलीफायर दूसरे सर्किट को पहले सर्किट को अस्वीकार्य रूप से लोड करने और उसके वांछित संचालन में हस्तक्षेप करने से रोकता है, क्योंकि वोल्टेज बफर के बिना दूसरे सर्किट का वोल्टेज पहले सर्किट के आउटपुट प्रतिबाधा से प्रभावित होता है (क्योंकि यह इनपुट प्रतिबाधा से बड़ा है) दूसरे सर्किट के)। आरेख में आदर्श वोल्टेज बफर में, इनपुट प्रतिरोध अनंत है और आउटपुट प्रतिरोध शून्य (एक आदर्श वोल्टेज स्रोत का आउटपुट प्रतिबाधा शून्य है)। आदर्श बफर के अन्य गुण हैं: सिग्नल एम्पलीट्यूड की परवाह किए बिना पूर्ण रैखिकता; और तत्काल आउटपुट प्रतिक्रिया, इनपुट सिग्नल की गति की परवाह किए बिना।

यदि वोल्टेज अपरिवर्तित स्थानांतरित किया जाता है (वोल्टेज लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स) ए_v1 है), प्रवर्धक एक 'एकता लाभ बफर' है; इसे 'वोल्टेज फॉलोअर' के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज का अनुसरण या ट्रैक करता है। हालांकि वोल्टेज बफर एम्पलीफायर का वोल्टेज लाभ (लगभग) एकता हो सकता है, यह आमतौर पर काफी वर्तमान लाभ और इस प्रकार बिजली लाभ प्रदान करता है। हालांकि, यह कहना आम बात है कि इसका वोल्टेज लाभ के संदर्भ में 1 (या समतुल्य 0 डेसिबल) का लाभ होता है।

एक उदाहरण के रूप में, थेवेनिन के प्रमेय पर विचार करें | थेवेनिन स्रोत (वोल्टेज V_A, श्रृंखला प्रतिरोध आर_A) एक रोकनेवाला लोड R . चला रहा है_L. वोल्टेज विभाजन के कारण (जिसे लोडिंग भी कहा जाता है) लोड के पार वोल्टेज केवल V . है_A R_L / ( आर_L + आर_A ) हालांकि, अगर थेवेनिन स्रोत एक एकता लाभ बफर चलाता है जैसे कि चित्रा 1 (शीर्ष, एकता लाभ के साथ) में, एम्पलीफायर के लिए वोल्टेज इनपुट वी है_A, और बिना वोल्टेज विभाजन के क्योंकि एम्पलीफायर इनपुट प्रतिरोध अनंत है। आउटपुट पर आश्रित वोल्टेज स्रोत वोल्टेज A . वितरित करता है_v V_A = वी_Aलोड करने के लिए, फिर से वोल्टेज विभाजन के बिना क्योंकि बफर का आउटपुट प्रतिरोध शून्य है। संयुक्त मूल थवेनिन स्रोत और बफर का एक थवेनिन समकक्ष सर्किट एक आदर्श वोल्टेज स्रोत V . है_Aशून्य थेवेनिन प्रतिरोध के साथ।

वर्तमान बफर

आम तौर पर एक वर्तमान बफर एम्पलीफायर का उपयोग पहले सर्किट से वर्तमान को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है, जिसमें कम आउटपुट प्रतिबाधा स्तर होता है, उच्च इनपुट प्रतिबाधा स्तर वाले दूसरे सर्किट में। इंटरपोज़्ड बफर एम्पलीफायर दूसरे सर्किट को पहले सर्किट के करंट को अस्वीकार्य रूप से लोड करने और इसके वांछित संचालन में हस्तक्षेप करने से रोकता है। आरेख में आदर्श वर्तमान बफर में, आउटपुट प्रतिबाधा अनंत (एक आदर्श वर्तमान स्रोत) है और इनपुट प्रतिबाधा शून्य (एक शॉर्ट सर्किट) है। फिर से, आदर्श बफर के अन्य गुण हैं: सिग्नल एम्पलीट्यूड की परवाह किए बिना, पूर्ण रैखिकता; और तत्काल आउटपुट प्रतिक्रिया, इनपुट सिग्नल की गति की परवाह किए बिना।

एक वर्तमान बफर के लिए, यदि वर्तमान को अपरिवर्तित स्थानांतरित किया जाता है (वर्तमान लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स) β_i1 है), एम्पलीफायर फिर से एक 'एकता लाभ बफर' है; इस बार 'करंट फॉलोअर' के रूप में जाना जाता है क्योंकि आउटपुट करंट इनपुट करंट का अनुसरण करता है या ट्रैक करता है।

एक उदाहरण के रूप में, नॉर्टन के प्रमेय पर विचार करें (वर्तमान I_Aसमानांतर प्रतिरोध आर_A) एक रोकनेवाला लोड R . चला रहा है_L. वर्तमान विभाजन के कारण (जिसे लोडिंग भी कहा जाता है) लोड को दिया गया करंट केवल I . है_A R_A / ( आर_L + आर_A ) हालांकि, अगर नॉर्टन स्रोत एक एकता लाभ बफर चलाता है जैसे कि चित्रा 1 (नीचे, एकता लाभ के साथ) में, एम्पलीफायर के लिए वर्तमान इनपुट I है_A, कोई वर्तमान विभाजन नहीं है क्योंकि एम्पलीफायर इनपुट प्रतिरोध शून्य है। आउटपुट पर आश्रित करंट सोर्स करंट β . डिलीवर करता है_i I_A = मैं_Aलोड करने के लिए, फिर से वर्तमान विभाजन के बिना क्योंकि बफर का आउटपुट प्रतिरोध अनंत है। संयुक्त मूल नॉर्टन स्रोत और बफर का एक नॉर्टन समकक्ष सर्किट एक आदर्श वर्तमान स्रोत है I_Aअनंत नॉर्टन प्रतिरोध के साथ।

वोल्टेज बफर उदाहरण

ऑप-एम्प कार्यान्वयन

[[Image:Block Diagram for Feedback.svg|thumb|चित्र 2: एक नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रवर्धक|290px [[Image:Op-Amp Unity-Gain Buffer.svg|thumb|चित्रा 3. एक ऑप-एम्प-आधारित एकता लाभ बफर एम्पलीफायर

एक ट्रांजिस्टर द्वारा बढ़ाया गया वोल्टेज अनुयायी; इनपुट सिग्नल पर बेस वोल्टेज ड्रॉप के बिना आदर्श ट्रांजिस्टर के रूप में भी देखा जा सकता है। यह रैखिक वोल्टेज नियामकों का मूल सर्किट है

एक 1 (संख्या) लाभ बफर एम्पलीफायर का निर्माण एक पूर्ण श्रृंखला नकारात्मक प्रतिक्रिया एम्पलीफायर # फीडबैक और एम्पलीफायर प्रकार (छवि 2) को एक ऑप-एम्प में लागू करके किया जा सकता है, बस इसके आउटपुट को इसके इनवर्टिंग इनपुट से जोड़कर, और सिग्नल स्रोत को कनेक्ट करके नॉन-इनवर्टिंग इनपुट (चित्र 3)। यहां एकता लाभ का तात्पर्य एक (यानी 0 डीबी) का वोल्टेज लाभ है, लेकिन महत्वपूर्ण वर्तमान लाभ अपेक्षित है। इस कॉन्फ़िगरेशन में, संपूर्ण आउटपुट वोल्टेज (छवि 2 में β = 1) को इनवर्टिंग इनपुट में वापस फीड किया जाता है। नॉन-इनवर्टिंग इनपुट वोल्टेज और इनवर्टिंग इनपुट वोल्टेज के बीच का अंतर op-amp द्वारा बढ़ाया जाता है। यह कनेक्शन op-amp को अपने आउटपुट वोल्टेज को इनपुट वोल्टेज (V .) के बराबर समायोजित करने के लिए मजबूर करता है_out V . का अनुसरण करता है_in इसलिए सर्किट को op-amp वोल्टेज फॉलोअर नाम दिया गया है)।

इस सर्किट का प्रतिबाधा वोल्टेज में किसी भी बदलाव से नहीं आता है, बल्कि op-amp के इनपुट और आउटपुट प्रतिबाधा से आता है। op-amp का इनपुट प्रतिबाधा बहुत अधिक है (1 ओम|MΩ से 10 teraohm|TΩ), जिसका अर्थ है कि op-amp का इनपुट स्रोत को लोड नहीं करता है और इससे केवल न्यूनतम करंट खींचता है। क्योंकि op-amp का आउटपुट प्रतिबाधा बहुत कम है, यह लोड को ऐसे चलाता है जैसे कि यह एक आदर्श वोल्टेज स्रोत हो। बफर से और दोनों कनेक्शन इसलिए प्रतिबाधा ब्रिजिंग कनेक्शन हैं, जो स्रोत में बिजली की खपत को कम करते हैं, ओवरलोडिंग, क्रॉसस्टॉक और अन्य विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से विकृति।

सिंगल-ट्रांजिस्टर सर्किट

चित्रा 4: शीर्ष: बीजेटी वोल्टेज अनुयायी नीचे: लघु-संकेत, कम आवृत्ति समकक्ष सर्किट हाइब्रिड-पीआई मॉडल का उपयोग कर रहा है

चित्रा 5: शीर्ष: एमओएसएफईटी वोल्टेज अनुयायी नीचे: लघु-संकेत, कम आवृत्ति समकक्ष सर्किट हाइब्रिड-पीआई मॉडल का उपयोग कर

अन्य एकता लाभ बफर एम्पलीफायरों में आम कलेक्टर में द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर शामिल है। आम-कलेक्टर कॉन्फ़िगरेशन (एमिटर अनुयायी कहा जाता है क्योंकि एमिटर वोल्टेज बेस वोल्टेज, या वोल्टेज अनुयायी का पालन करता है क्योंकि आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज का पालन करता है); कॉमन ड्रेन में फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर|कॉमन-ड्रेन कॉन्फ़िगरेशन (एक स्रोत अनुयायी कहा जाता है क्योंकि स्रोत वोल्टेज गेट वोल्टेज का अनुसरण करता है या, फिर से, एक वोल्टेज अनुयायी क्योंकि आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज का अनुसरण करता है); या वैक्यूम ट्यूब (कैथोड फॉलोअर), या अन्य सक्रिय उपकरणों का उपयोग करके समान कॉन्फ़िगरेशन। ऐसे सभी एम्पलीफायरों का वास्तव में एकता से थोड़ा कम लाभ होता है, लेकिन अंतर आमतौर पर छोटा और महत्वहीन होता है।

द्विध्रुवी वोल्टेज अनुयायी का उपयोग करके प्रतिबाधा परिवर्तन

चित्रा 4 में छोटे-सिग्नल सर्किट का उपयोग करते हुए, सर्किट में देखा जाने वाला प्रतिबाधा है

$R_{\rm {in}}={\frac {v_{x}}{i_{x}}}=r_{\pi }+(\beta +1)({r_{\rm {O}}}||{R_{\rm {L}}})$

(विश्लेषण संबंध जी . का उपयोग करता है_mr_π = (मैं_C /में_T) (में_T /मैं_B) = β, जो पूर्वाग्रह धाराओं के संदर्भ में इन मापदंडों के मूल्यांकन का अनुसरण करता है।) सामान्य मामले को मानते हुए जहां r_O>> आर_L, बफर में देखने वाला प्रतिबाधा भार R . से बड़ा है_L(β + 1) के कारक द्वारा बफर के बिना, जो पर्याप्त है क्योंकि β बड़ा है। जोड़ा r . द्वारा प्रतिबाधा और भी अधिक बढ़ जाती है_π, लेकिन अक्सर r_π<< (बी + 1) आर_L, इसलिए जोड़ने से ज्यादा फर्क नहीं पड़ता

MOSFET वोल्टेज अनुयायी का उपयोग कर प्रतिबाधा परिवर्तन

चित्रा 5 में छोटे-सिग्नल सर्किट का उपयोग करते हुए, सर्किट में देखा जाने वाला प्रतिबाधा अब R . नहीं है_Lलेकिन इसके बजाय अनंत (कम आवृत्तियों पर) है क्योंकि MOSFET कोई धारा नहीं खींचता है।

जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, ट्रांजिस्टर की परजीवी धारिता काम में आती है और रूपांतरित इनपुट प्रतिबाधा आवृत्ति के साथ कम हो जाती है।

सिंगल-ट्रांजिस्टर एम्पलीफायरों का चार्ट

ड्राइवर को लोड से अलग करने के लिए सिंगल-ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर के कुछ कॉन्फ़िगरेशन को बफर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। अधिकांश डिजिटल अनुप्रयोगों के लिए, एक NMOS वोल्टेज फॉलोअर (कॉमन ड्रेन) पसंदीदा कॉन्फ़िगरेशन है। इन एम्पलीफायरों में उच्च इनपुट प्रतिबाधा होती है, जिसका अर्थ है कि डिजिटल सिस्टम को एक बड़े करंट की आपूर्ति करने की आवश्यकता नहीं होगी।

Amplifier type	MOSFET (NMOS)	BJT    (npn)	Notes
Common gate/base			Typically used for current buffering
Common drain/collector			Voltage gain is close to unity, used for voltage buffering.

तर्क बफर एम्पलीफायर्स

एक गैर-रेखीय बफर एम्पलीफायर का उपयोग कभी-कभी डिजिटल सर्किट में किया जाता है, जहां एक उच्च धारा की आवश्यकता होती है, शायद इस्तेमाल किए गए लॉजिक परिवार के सामान्य फैन-आउट की तुलना में अधिक फाटकों को चलाने के लिए, या ड्राइविंग डिस्प्ले, या लंबे तारों, या अन्य कठिन भार के लिए। एकल दोहरे इन-लाइन पैकेज में कई असतत बफर एम्पलीफायरों का होना आम बात है। उदाहरण के लिए, हेक्स बफर एक एकल पैकेज है जिसमें 6 असतत बफर एम्पलीफायर होते हैं, और एक ऑक्टल बफर एक एकल पैकेज है जिसमें 8 असतत बफर एम्पलीफायर होते हैं। इनवर्टिंग बफर और नॉन-इनवर्टिंग बफर क्रमशः उच्च-वर्तमान क्षमता सिंगल-इनपुट NOR या OR गेट्स के साथ प्रभावी रूप से मेल खाते हैं।

स्पीकर सरणी एम्पलीफायरों

बड़े स्पीकर सरणियों को चलाने के लिए उपयोग किए जाने वाले अधिकांश एम्पलीफायर, जैसे कि रॉक कॉन्सर्ट के लिए उपयोग किए जाने वाले, 26-36dB वोल्टेज लाभ वाले एम्पलीफायर हैं जो कम प्रतिबाधा स्पीकर सरणियों में उच्च मात्रा में करंट में सक्षम होते हैं जहां स्पीकर समानांतर में वायर्ड होते हैं।

संचालित गार्ड

एक संचालित गार्ड एक बहुत ही उच्च प्रतिबाधा सिग्नल लाइन की रक्षा के लिए एक वोल्टेज बफर का उपयोग करता है, जो एक बफर द्वारा संचालित एक ढाल के साथ लाइन के समान वोल्टेज के साथ लाइन के आसपास होता है, बफर का क्लोज वोल्टेज मिलान शील्ड को महत्वपूर्ण करंट को लीक होने से रोकता है। उच्च प्रतिबाधा रेखा जबकि ढाल की कम प्रतिबाधा किसी भी आवारा धाराओं को अवशोषित कर सकती है जो सिग्नल लाइन को प्रभावित कर सकती है।

वर्तमान बफर उदाहरण

साधारण एकता लाभ बफर एम्पलीफायरों में आम आधार में द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर शामिल हैं। आम-आधार कॉन्फ़िगरेशन, या आम गेट में एमओएसएफईटी | आम-गेट कॉन्फ़िगरेशन (वर्तमान अनुयायी कहा जाता है क्योंकि आउटपुट वर्तमान इनपुट वर्तमान का पालन करता है)। वर्तमान बफर एम्पलीफायर का वर्तमान लाभ (लगभग) एकता है।

सिंगल-ट्रांजिस्टर सर्किट

चित्रा 6: द्विध्रुवी वर्तमान अनुयायी वर्तमान स्रोत I द्वारा पक्षपाती है_Eऔर सक्रिय भार के साथ I_C

चित्रा 6 एक द्विध्रुवीय वर्तमान बफर को वर्तमान स्रोत (नामित I .) के साथ पक्षपाती दिखाता है_Eडीसी एमिटर करंट के लिए) और एक अन्य डीसी करंट सोर्स को एक्टिव लोड के रूप में चलाना (नामित I .)_Cडीसी कलेक्टर करंट के लिए)। एसी इनपुट सिग्नल करंट i_inनॉर्टन प्रतिरोध R . के साथ एक एसी नॉर्टन के प्रमेय द्वारा ट्रांजिस्टर के एमिटर नोड पर लागू किया जाता है_S. एसी आउटपुट करंट i_outबफर द्वारा R . लोड करने के लिए एक बड़े युग्मन संधारित्र के माध्यम से वितरित किया जाता है_L. यह युग्मन संधारित्र ब्याज की आवृत्तियों पर शॉर्ट सर्किट होने के लिए काफी बड़ा है।

चूंकि ट्रांजिस्टर आउटपुट प्रतिरोध सर्किट के इनपुट और आउटपुट पक्षों को जोड़ता है, इसलिए आउटपुट से इनपुट तक एक (बहुत छोटा) बैकवर्ड वोल्टेज फीडबैक होता है, इसलिए यह सर्किट एकतरफा नहीं होता है। इसके अलावा, इसी कारण से, इनपुट प्रतिरोध आउटपुट लोड प्रतिरोध पर (थोड़ा) निर्भर करता है, और आउटपुट प्रतिरोध इनपुट ड्राइवर प्रतिरोध पर काफी निर्भर करता है। अधिक विवरण के लिए सामान्य आधार पर आलेख देखें।

यह भी देखें

• प्रस्तावक
• आम आधार
• आम द्वार*
• आम कलेक्टर*
• आम नाली
• करंट डिफरेंसिंग बफर्ड एम्पलीफायर
• नकारात्मक प्रतिक्रिया एम्पलीफायर
• संचालित ढाल
• वीसीवीएस फिल्टर

संदर्भ

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