करंट-फीडबैक ऑपरेशनल एम्पलीफायर
करंट-फीडबैक ऑपरेशनल एंप्लीफायर (सीएफओए या सीएफए) एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक है जिसका इनवर्टिंग इनपुट पारंपरिक वोल्टेज-फीडबैक ऑपरेशनल प्रवर्धक (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 प्रवर्धक, 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 सीएफए को 1987 में कॉमलिनियर और एलांटेक (डिजाइनर बिल ग्रॉस) दोनों द्वारा पेश किया गया था। वे आम तौर पर वीएफए के समान पिन व्यवस्था के साथ उत्पादित होते हैं, जिससे सर्किट डिजाइन की अनुमति होने पर दो प्रकारों को रीवायरिंग के बिना इंटरचेंज किया जा सकता है। सरल कॉन्फ़िगरेशन में, जैसे कि रैखिक प्रवर्धकों में, बिना किसी सर्किट संशोधन के वीएफए के स्थान पर 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 विभेदक प्रवर्धक कॉन्फ़िगरेशन सीएफए के साथ भी काम करता है, लेकिन सामान्य-मोड अस्वीकृति अनुपात वीएफए की तुलना में से कम है।
ऑपरेशन
दिखाए गए योजनाबद्ध का संदर्भ लेते 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। प्रतिरोधक R1-R4 शांत पूर्वाग्रह स्थितियों को स्थापित करते हैं और उन्हें ऐसे चुना जाता है कि Q1 और Q2 की संग्राहक धाराएँ समान हों। अधिकांश डिज़ाइनों में, निष्क्रिय प्रतिरोधक बायसिंग के बजाय सक्रिय बायसिंग सर्किट्री का उपयोग किया जाता है, और ऑफसेट को कम करने के लिए इनवर्टिंग इनपुट की तरह गैर-इनवर्टिंग इनपुट को भी कम प्रतिबाधा बनने के लिए संशोधित किया जा सकता है।
कोई संकेत लागू न होने पर, वर्तमान दर्पण Q3/Q4 और Q5/Q6 के कारण, Q4 और Q6 की संग्राहक धाराएं परिमाण में बराबर होंगी यदि Q1 और Q2 की संग्राहक धाराएं भी परिमाण में समान हैं। इस प्रकार, बफर के इनपुट में कोई करंट प्रवाहित नहीं होगा (समकक्ष रूप से, बफर के इनपुट पर कोई वोल्टेज मौजूद नहीं होगा)। व्यवहार में, डिवाइस बेमेल के कारण, कलेक्टर धाराएं असमान होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप बफर के इनपुट में अंतर प्रवाहित होता है और इसके आउटपुट पर ऑफसेट होता है। इसे इनपुट पूर्वाग्रह को समायोजित करके या ऑफसेट नलिंग सर्किट्री जोड़कर ठीक किया जाता है।
नीले रंग में चिह्नित अनुभाग (Q3-Q6) एक I-to-V कनवर्टर बनाता है। Q1 और Q2 के संग्राहक धाराओं में कोई भी परिवर्तन (गैर-इनवर्टिंग इनपुट पर सिग्नल के परिणामस्वरूप) Q4 और Q6 के संग्राहकों के जंक्शन पर वोल्टेज में समतुल्य परिवर्तन के रूप में प्रकट होता है। Cs एक स्थिरता संधारित्र है जो यह सुनिश्चित करता है कि सर्किट सभी परिचालन स्थितियों के लिए स्थिर रहे। सीएफए की विस्तृत ओपन-लूप बैंडविड्थ के कारण, सर्किट के दोलन में टूटने का उच्च जोखिम होता है। सीएस यह सुनिश्चित करता है कि आवृत्तियाँ, जहां दोलन शुरू हो सकते हैं, क्षीण हो जाएं, खासकर जब कम बंद-लूप लाभ के साथ चल रहा हो।
आउटपुट चरण (मैजेंटा में) एक बफर है जो वर्तमान लाभ प्रदान करता है। इसमें एकता का वोल्टेज लाभ है (योजनाबद्ध में +1)।
वोल्टेज-फीडबैक प्रवर्धक तुलना
आंतरिक रूप से क्षतिपूर्ति वाले वीएफए बैंडविड्थ पर आंतरिक प्रमुख ध्रुव क्षतिपूर्ति संधारित्र का प्रभुत्व होता है, जिसके परिणामस्वरूप निरंतर लाभ/बैंडविड्थ सीमा होती है। सीएफए में एक प्रमुख ध्रुव मुआवजा संधारित्र भी होता है, लेकिन वोल्टेज फीडबैक के बजाय वर्तमान फीडबैक का उपयोग करने के कारण, परिणामी ओपन लूप प्रतिक्रिया अलग होती है। वीएफए स्थिरता ओपन लूप गेन और फीडबैक गेन के अनुपात पर निर्भर करती है; सीएफए स्थिरता ओपन लूप ट्रांसिमपेडेंस और फीडबैक प्रतिरोध के अनुपात पर निर्भर करती है। वीएफए में लाभ/बैंडविड्थ निर्भरता होती है; सीएफए में ट्रांसिमपेडेंस/प्रतिक्रिया प्रतिरोध निर्भरता होती है।
वीएफए में, गतिशील प्रदर्शन लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद और स्लीव दर द्वारा सीमित होता 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 इसमें आवारा नोड-कैपेसिटेंस के प्रभाव की संभावना कम होती है। जब उच्च गति वाली पूरक द्विध्रुवी प्रक्रियाओं का उपयोग करके निर्मित किया जाता है, तो सीएफए वीएफए की तुलना में तेज परिमाण के आदेश हो सकते हैं। इसका मुख्य कारण अधिकांश वीएफए को एकता लाभ पर स्थिरता के लिए मुआवजा दिया जाना है। विघटित वीएफए सीएफए के समान 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 की तुलना में सीएफए का प्रमुख लाभ है।[1]
सीएफए के नुकसान में खराब इनपुट ऑफसेट वोल्टेज और इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान विशेषताएं शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, डीसी लूप लाभ आम तौर पर परिमाण के लगभग तीन दशमलव क्रम से छोटा होता है। सीएफए में इनवर्टिंग इनपुट करंट शोर बहुत अधिक होता है। अधिकतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए सीएफए सर्किट को फीडबैक प्रतिरोध के एक विशिष्ट मूल्य का उपयोग करना चाहिए। फीडबैक प्रतिरोध का कम मूल्य एम्पलीफायर को दोलन करा सकता है। सीएफए सर्किट में कभी भी आउटपुट और इनवर्टिंग इनपुट पिन के बीच सीधी कैपेसिटेंस शामिल नहीं होनी चाहिए क्योंकि इससे अक्सर दोलन होता है। सीएफए मध्यम सटीकता आवश्यकताओं के साथ बहुत उच्च गति अनुप्रयोगों के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त हैं।[2]
तेज़ वीएफए का विकास जारी है, और इस लेखन के समय वीएफए कम यूएचएफ रेंज में गेन-बैंडविड्थ उत्पादों के साथ उपलब्ध हैं। हालाँकि, सीएफए अपने वीएफए समकक्षों की तुलना में एक ऑक्टेव से अधिक लाभ-बैंडविड्थ उत्पादों के साथ उपलब्ध हैं और अपने लाभ-बैंडविड्थ उत्पादों के बहुत करीब एम्पलीफायर के रूप में काम करने में भी सक्षम हैं।
यह भी देखें
करंट-फीडबैक ऑपरेशनल प्रवर्धक एक प्रकार का करंट नियंत्रित वोल्टेज स्रोत (CCVS) है।
- Transimedance प्रवर्धक, एक आदर्श वर्तमान नियंत्रित वोल्टेज स्रोत (CCVS)
- नॉर्टन प्रवर्धक, एक अंतर वर्तमान इनपुट के साथ एक वर्तमान नियंत्रित वोल्टेज स्रोत (CCVS)।
- ऑपरेशनल प्रवर्धक और इंस्ट्रूमेंटेशन प्रवर्धक, वोल्टेज-नियंत्रित वोल्टेज स्रोत (वीसीवीएस)
- परिचालन ट्रांसकंडक्शन प्रवर्धक, 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.
