संतुलक (कंपेरेटर)

एक संतुलक(कंप्रेटर) कैसे काम करता है, इसका चित्रण

इलेक्ट्रॉनिक्स में, संतुलक (कंप्रेटर) एक ऐसा उपकरण है, जो दो वोल्टेज या धाराओं की आपस में तुलना करता है और निष्कर्ष (आउटपुट) के रूप में एक डिजिटल सिग्नल देता है। इसके साथ यह ये भी दर्शाता हैं कि कौन इनमें बड़ा है। इसमें दो एनालॉग इनपुट टर्मिनल $V_{+}$ तथा $V_{-}$ होते हैं इसके साथ एक बाइनरी डिजिटल आउटपुट $V_{\text{o}}$ भी होता है। इन्हें आप दाईं ओर चित्र में देख सकते है।

आउटपुट $V_{\text{o}}$ को हम कुछ इस प्रकार प्रदर्शित करते हैं।

V_{\text{o}}={\begin{cases}1,&{\text{if }}V_{+}>V_{-},\\0,&{\text{if }}V_{+}<V_{-}.\end{cases}}

एक संतुलक (कंप्रेटर) में एक विशेष उच्च-लाभ अंतर प्रवर्धक (हाई गेन डिफरेन्शियल एम्पलिफायर) होता है। जिसे हम उन उपकरणों में उपयोग करते हैं जो एनालॉग सिग्नल को माप कर डिजिटाइज़ करता हैं, जैसे कि- एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (एडीसी-ADC), और इसी तरह विश्राम ऑसीलेटर(रिलैक्जेशन ऑसीलेटर)।

अंतर वोल्टेज (डिफरेंशियल वोल्टेज)

अंतर वोल्टेज (डिफरेंशियल वोल्टेज) निर्माता के द्वारा दी गयी सीमा के भीतर रहना चाहिए। प्रारंभिक एकीकृत संतुलक, जैसे एलएम (LM) 111 फैमिली, और एलएम (LM) 119 फैमिली कुछ उच्च गति वाले संतुलकों में बिजली आपूर्ति वोल्टेज (±15 V बनाम 36 V) की तुलना में काफी कम अंतर वोल्टेज (डिफरेंशियल वोल्टेज) रेंज की आवश्यकता होती है। रेल-टू-रेल संतुलक ऐसे संतुलक है जो बिजली-आपूर्ति सीमा के भीतर अंतर वोल्टेज (डिफरेंशियल वोल्टेज) को अनुमति देते हैं। जब एक द्विध्रुवी (दोहरी रेल) सप्लाई से संचालित किया जाता है तब-

V_{S-}\leq V_{+},V_{-}\leq V_{S+},

या जब एकध्रुवीय टीटीएल/सीएमओएस बिजली सप्लाई से संचालित होता है तब-

0\leq V_{+},V_{-}\leq V_{\text{cc}}

पी-एन-पी इनपुट ट्रांजिस्टर के साथ विशिष्ट रेल-टू-रेल संतुलक(कंप्रेटर), जैसे एलएम (LM) 139 फैमिली, इनपुट क्षमता को नकारात्मक आपूर्ति रेल से 0.3 वोल्ट तक नीचे गिराने की अनुमति देता है। लेकिन इसे सकारात्मक रेल से ऊपर उठने की अनुमति नहीं देता है।^[1] एलएमएच (LMH) 7322 जैसे विशिष्ट अल्ट्रा-फास्ट संतुलक, इनपुट सिग्नल को नकारात्मक रेल के नीचे और सकारात्मक रेल के ऊपर स्विंग करने की अनुमति देता हैं, हालांकि इसे केवल 0.2 वी तक ही मार्जिन दिया जाता है।^[2] एक आधुनिक रेल-टू-रेल संतुलक का डिफरेंशियल इनपुट वोल्टेज (दो इनपुट के बीच वोल्टेज) केवल बिजली आपूर्ति के पूर्ण स्विंग द्वारा सीमित किया जाता है।

ऑप-एम्प वोल्टेज संतुलक(कंप्रेटर)

सरल ऑप-एम्प (op-amp) संतुलक(कंप्रेटर)

परिचालन प्रवर्धक (एम्पलीफायर) (op-amp) में संतुलित अंतर इनपुट और बहुत अधिक लाभ या गेन होता है। इसमें संतुलक(कंप्रेटर) की तरह विशेषताऐं समान होती है, और इसे कम-प्रदर्शन करने वाले अनुप्रयोगों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता हैं।^[3]

संतुलक(कंप्रेटर) का उपयोग यह जांचने के लिए किया जाता है कि कोई इनपुट कुछ पूर्व निर्धारित मूल्य तक पहुंच गया है या नहीं। ज्यादातर मामलों में एक संतुलक(कंप्रेटर) को एक समर्पित संतुलक(कंप्रेटर) IC का उपयोग करके चालू किया जाता है, लेकिन ऑप-एम्प (op-amp) को एक विकल्प के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। संतुलक(कंप्रेटर) आरेख और ऑप-एम्प (op-amp) आरेख समान प्रतीकों का उपयोग करते हैं।

ऊपर चित्र में एक संतुलक(कंप्रेटर) सर्किट दिखाता है कि यहाँ सर्किट फीडबैक का उपयोग नहीं किया गया है। सर्किट विन और वीआरईएफ के बीच वोल्टेज अंतर को बढ़ाता है, और यह परिणाम को वी आउट V(out) पर आउटपुट के रूप में देता है। यदि विन वीआरईएफ से अधिक है, तो वी आउट V(out) पर वोल्टेज अपने सकारात्मक संतृप्ति स्तर तक बढ़ जाएगा, यानी सकारात्मक पक्ष पर वोल्टेज तक। यदि विन वीआरईएफ से कम है, तो वी आउट V(out) अपने नकारात्मक संतृप्ति स्तर तक गिर जाएगा, नकारात्मक पक्ष पर यह वोल्टेज के बराबर होगा।

व्यवहारिक रूप से यदि हम देखे तो शोर (नॉइस) के प्रति संवेदनशीलता को कम करने के लिए हिस्टैरिसीस वोल्टेज रेंज द्वारा इस सर्किट में सुधार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, चित्र में दिखाया गया सर्किट स्थिर संचालन प्रदान करता है, भले ही विन सिग्नल में कुछ शोर (नॉइस) हो रहा हो।

यह एक परिचालन प्रवर्धक (एम्पलीफायर) और संतुलक(कंप्रेटर) की विशेषताओं में अंतर के कारण है, एक संतुलक(कंप्रेटर) के रूप में एक परिचालन प्रवर्धक (एम्पलीफायर) का उपयोग एक समर्पित संतुलक(कंप्रेटर) का उपयोग करने की तुलना में कई नुकसान प्रस्तुत करता है।^[4]

ऑप-एम्प्स (op-amp) को नकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ रैखिक मोड में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक ऑप-एम्प्स (op-amp) में आमतौर पर संतृप्ति (सेचुरेशन) से एक लंबा पुनर्प्राप्ति समय (रिकवरी टाइम) होता है। लगभग सभी ऑप-एम्प्स (op-amp) में एक आंतरिक क्षतिपूर्ति संधारित्र होता है जो उच्च आवृत्ति संकेतों के लिए स्लीव रेट सीमाएँ लगाता है। इस प्रकार आउटपुट के रूप में, एक ऑप-एम्प्स (op-amp) प्रसार विलंब के साथ एक स्लापी संतुलक(कंप्रेटर) बनाता है जो कि दसियों माइक्रोसेकंड तक हो सकता है।
चूंकि ऑप-एम्प्स (op-amp) में कोई आंतरिक हिस्टैरिसीस नहीं होता है, इसलिए धीमी गति से चलने वाले इनपुट संकेतों को एक बाहरी हिस्टैरिसीस नेटवर्क की आवश्यकता होती है।
एक ऑप-एम्प्स (op-amp) का मौन वर्तमान विनिर्देश केवल तभी मान्य होता है जब प्रतिक्रिया सक्रिय हो। जब इनपुट समान नहीं होते हैं तो कुछ ऑप-एम्प्स (op-amp) एक बढ़ी हुई मौन धारा दिखाते हैं।
एक संतुलक(कंप्रेटर) को अच्छी तरह से सीमित आउटपुट वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो आसानी से डिजिटल तर्क के साथ इंटरफेस करता है। संतुलक(कंप्रेटर) के रूप में ऑप-एम्प्स (op-amp) का उपयोग करते समय डिजिटल तर्क के साथ संगतता सत्यापित की जानी चाहिए।
संतुलक(कंप्रेटर) के रूप में उपयोग किए जाने पर कुछ बहु-खंड ऑप-एम्प्स (op-amp) चरम चैनल-चैनल इंटरैक्शन प्रदर्शित कर सकते हैं।
कई ऑप-एम्प्स (op-amp) में उनके इनपुट के बीच बैक टू बैक डायोड होते हैं। ऑप-एम्प्स (Op-amp) इनपुट आमतौर पर एक दूसरे का अनुसरण करते हैं इसलिए यह ठीक है। लेकिन संतुलक(कंप्रेटर) इनपुट आमतौर पर समान नहीं होते हैं। डायोड इनपुट के माध्यम से अप्रत्याशित करंट पैदा कर सकते हैं।

डिजाइन

एक संतुलक(कंप्रेटर) में एक उच्च लाभ अंतर प्रवर्धक (एम्पलीफायर) होता है जिसका आउटपुट डिजिटल सर्किट में उपयोग किए जाने वाले लॉजिक गेट्स के अनुकूल होता है। लाभ या गेन इतना अधिक है कि इनपुट वोल्टेज के बीच एक बहुत छोटा अंतर आउटपुट को संतृप्त कर देता है, आउटपुट वोल्टेज या तो लो लॉजिक वोल्टेज बैंड या गेट इनपुट के हाई लॉजिक वोल्टेज बैंड में होगा। एनालॉग ऑप एम्प्स का उपयोग संतुलक(कंप्रेटर) के रूप में किया गया है, हालांकि एक समर्पित संतुलक(कंप्रेटर) चिप आमतौर पर एक संतुलक(कंप्रेटर) के रूप में उपयोग सामान्य-उद्देश्य वाले परिचालन प्रवर्धक (एम्पलीफायर) की तुलना में तेज़ गति से होता है, और इसमें अतिरिक्त सुविधाएँ भी हो सकती हैं जैसे कि एक सटीक आंतरिक संदर्भ वोल्टेज, समायोज्य हिस्टैरिसीस, और एक क्लाक गेटेड इनपुट।

एक समर्पित वोल्टेज संतुलक(कंप्रेटर) चिप जैसे एलएम (LM) 339 को डिजिटल लॉजिक इंटरफ़ेस (TTL या CMOS के लिए) के साथ इंटरफेस करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आउटपुट एक बाइनरी स्टेट है जिसका उपयोग अक्सर वास्तविक दुनिया के संकेतों को डिजिटल सर्किटरी में इंटरफेस करने के लिए किया जाता है (एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर देखें)। यदि एक निश्चित वोल्टेज स्रोत निश्चित या कौंसटैंट है, उदाहरण के लिए जैसे सिग्नल पथ में एक डीसी समायोज्य डिवाइस, एक संतुलक(कंप्रेटर) प्रवर्धक (एम्पलीफायर) के कैस्केड के बराबर होती है। ऐसी स्थिति में वोल्टेज लगभग बराबर होता हैं, और आउटपुट वोल्टेज किसी एक लाजिकल स्टेट पर नहीं गिरेगा, इस प्रकार एनालॉग सिग्नल अप्रत्याशित परिणामों के साथ डिजिटल डोमेन में प्रवेश कर जाता है। इस सीमा को यथासंभव छोटा बनाने के लिए, प्रवर्धक (एम्पलीफायर) कैस्केड उच्च लाभ वाला होता है। सर्किट में मुख्य रूप से द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर होते हैं। तथा बहुत उच्च आवृत्तियों के लिए, विभिन्न स्टेटस की इनपुट प्रतिबाधा कम होती है। यह धीमे-धीमे, बड़े पी-एन जंक्शन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की संतृप्ति का मान कम करता है जो लंबे समय तक पुनर्प्राप्ति समय की ओर ले जाता है। तेजी से छोटे (Schottky) डायोड, जैसे कि बाइनरी लॉजिक डिज़ाइन में पाए जाते हैं, वे अपने प्रदर्शन में काफी सुधार करते हैं, हालांकि प्रदर्शन अभी भी एनालॉग सिग्नल का उपयोग करने वाले एम्पलीफायरों वाले सर्किट से कम रहता है। इन उपकरणों के लिए धीमी गति का कोई मतलब नहीं है। फ्लैश एडीसी में अनुप्रयोगों के लिए आठ पोर्ट्स होते हैं जिनमें वितरित होने वाले सिग्नल प्रत्येक प्रवर्धक (एम्पलीफायर) के बाद वोल्टेज और वर्तमान लाभ से मेल खाते है, और प्रतिरोध तब स्तर-शिफ्टर्स के रूप में व्यवहार करता हैं।

एलएम (LM) 339 इसे एक ओपन कलेक्टर आउटपुट के साथ पूरा करता है। जब इनवर्टिंग इनपुट नॉन इनवर्टिंग इनपुट की तुलना में अधिक वोल्टेज पर होता है, तो संतुलक(कंप्रेटर) का आउटपुट नकारात्मक बिजली की आपूर्ति से जुड़ जाता है। जब नॉन इनवर्टिंग इनपुट इनवर्टिंग इनपुट से अधिक होता है, तो आउटपुट 'फ्लोटिंग' स्टेट में होता है (जमीन पर बहुत अधिक प्रतिबाधा होती है)। संतुलक(कंप्रेटर) के रूप में ऑप-एम्प (op-amp) का गेन या लाभ इस समीकरण द्वारा दिया जाता है- V(out)=V(in)

प्रमुख विनिर्देश

जब हम संतुलक(कंप्रेटर) के मूल कार्य की बात करते है तो इसे समझना आसान है, अर्थात् दो वोल्टेज या धाराओं की तुलना करना, एक उपयुक्त संतुलक(कंप्रेटर) का चयन करते समय कई मापदंडों पर विचार किया जाना चाहिए:

गति और शक्ति

सामान्य तौर पर संतुलक(कंप्रेटर) "तेज़ (फ़ास्ट)" होते हैं, उनके सर्किट क्लासिक स्पीड-पावर ट्रेडऑफ़ से प्रतिरक्षित नहीं होते हैं। उच्च गति संतुलक(कंप्रेटर) बड़े अनुपात वाले ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं और इसलिए अधिक बिजली की खपत भी करते हैं। एप्लिकेशन के आधार पर, या तो उच्च गति वाले संतुलक(कंप्रेटर) का चयन करें जो बिजली बचाते है। उदाहरण के लिए,अंतरिक्ष-बचत चिप-स्केल पैकेज (यूसीएसपी-UCSP), डीएफएन (DFN) या एससी (SC) 70 पैकेज जैसे मैक्स (max)9027, एल टी सी (LTC)1540, LPV7215, मैक्स (max)9060 और MCP6541 में नैनो-संचालित संतुलक(कंप्रेटर) अल्ट्रा-लो-पावर, पोर्टेबल अनुप्रयोगों के लिए बहुत अच्छे होते हैं। इसी तरह यदि एक उच्च गति घड़ी संकेत बनाने के लिए एक विश्राम थरथरानवाला सर्किट को लागू करने के लिए एक संतुलक(कंप्रेटर) की आवश्यकता होती है तो कुछ नैनो सेकंड के प्रसार विलंब वाले संतुलक(कंप्रेटर) उपयोग में लाये जा सकते हैं। ADCMP572 (CML आउटपुट), LMH7220 (LVDS आउटपुट), मैक्स (MAX)999 (CMOS आउटपुट / TTL आउटपुट), एल टी (LT)1719 (CMOS आउटपुट / TTL आउटपुट), मैक्स (max)9010 (TTL आउटपुट), और max9601 (PECL आउटपुट) कुछ अच्छे हाई स्पीड संतुलक(कंप्रेटर) के उदाहरण हैं।

हिस्टैरिसीस

एक संतुलक(कंप्रेटर) आम तौर पर अपनी आउटपुट स्थिति बदलता है जब इसके इनपुट के बीच वोल्टेज का मान शून्य वोल्ट के पार हो जाता है। शोर(नॉइस) के कारण छोटे वोल्टेज में उतार-चढ़ाव, हमेशा इनपुट पर मौजूद होता है, जब इनपुट वोल्टेज अंतर शून्य वोल्ट के करीब होता है, तो दो आउटपुट स्थितियों (स्टेट्स) के बीच अवांछनीय तेजी से बदलाव हो सकता है। इस आउटपुट दोलन को रोकने के लिए, कुछ मिलीवोल्ट की एक छोटी हिस्टैरिसीस को कई आधुनिक संतुलक(कंपरेटर्स) में एकीकृत किया गया है। उदाहरण के लिए, एल टी सी (LTC)6702, मैक्स (max)9021 और मैक्स (MAX)9031 में आंतरिक हिस्टैरिसीस है जो उन्हें इनपुट शोर(नॉइस) से दूर करता है। एक स्विचिंग बिंदु के स्थान पर, हिस्टैरिसीस दो स्थितियों का परिचय देता है: जिनमें से एक बढ़ते वोल्टेज के लिए, और दूसरा गिरते वोल्टेज के लिए। उच्च-स्तरीय ट्रिप वोल्टेज मान (VTRIP+) और निम्न-स्तरीय ट्रिप वोल्टेज मान (VTRIP-) के बीच का अंतर हिस्टैरिसीस वोल्टेज (VHYST) के बराबर होता है।

यदि संतुलक(कंप्रेटर) में आंतरिक हिस्टैरिसीस नहीं है या यदि इनपुट शोर(नॉइस) आंतरिक हिस्टैरिसीस से अधिक है तो आउटपुट से संतुलक(कंप्रेटर) के गैर-इनवर्टिंग इनपुट तक सकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करके एक बाहरी हिस्टैरिसीस नेटवर्क बनाया जा सकता है। परिणामी श्मिट ट्रिगर सर्किट अतिरिक्त शोर(नॉइस) प्रतिरक्षा और एक क्लीनर आउटपुट सिग्नल देता है। कुछ संतुलक(कंप्रेटर) जैसे एल एम पी(LMP)7300, एल टी सी (LTC)1540, मैक्स (max)931, मैक्स (MAX)971 और एडीसीएमपी (ADCMP)341 भी एक अलग हिस्टैरिसीस पिन के माध्यम से हिस्टैरिसीस नियंत्रण प्रदान करते हैं। ये संतुलक(कंप्रेटर) फीडबैक या जटिल समीकरणों के बिना प्रोग्राम योग्य हिस्टैरिसीस को जोड़ना संभव बनाते हैं। एक समर्पित हिस्टैरिसीस पिन का उपयोग करना भी सुविधाजनक है यदि स्रोत प्रतिबाधा अधिक है क्योंकि इनपुट हिस्टैरिसीस नेटवर्क से अलग हैं। जब हिस्टैरिसीस जोड़ा जाता है तो एक संतुलक(कंप्रेटर) हिस्टैरिसीस बैंड के भीतर संकेतों को हल नहीं कर सकता है।

आउटपुट प्रकार

एक कम-शक्ति वाला सीएमओएस (CMOS) क्लॉक्ड संतुलक(कंप्रेटर)

चूंकि संतुलक(कंप्रेटर) के पास केवल दो आउटपुट अवस्थाएँ होती हैं, उनका आउटपुट या तो शून्य के पास या फिर आपूर्ति वोल्टेज के पास होता है। बाइपोलर रेल-टू-रेल संतुलक(कंप्रेटर) में एक कॉमन-एमिटर आउटपुट के रूप में होता है जो आउटपुट और प्रत्येक रेल के बीच एक छोटा वोल्टेज ड्रॉप पैदा करता है। इस ड्रॉप का मान एक संतृप्त ट्रांजिस्टर के कलेक्टर-टू-एमिटर वोल्टेज के बराबर है। जब आउटपुट धाराएं कम होती हैं, तो सीएमओएस (CMOS) रेल-टू-रेल संतुलक(कंप्रेटर) के आउटपुट वोल्टेज, जो एक संतृप्त एमओएसएफईटी (MOSFET) पर निर्भर होते हैं, उनके द्विध्रुवी समकक्षों की तुलना में रेल वोल्टेज के करीब होते हैं।^[5] आउटपुट के आधार पर, संतुलक(कंपरेटर्स) को ओपन-ड्रेन(open-drain) या पुश-पुल के रूप में भी वर्गीकृत किया जा सकता है। ओपन-ड्रेन(open-drain) आउटपुट स्टेट या चरण के साथ तुलनाकर्ता एक सकारात्मक आपूर्ति के लिए बाहरी पुल-अप रोकने में उपयोग में लाया जाता हैं जो तार्किक रूप से उच्च स्तर को परिभाषित करता है। मिश्रित-वोल्टेज सिस्टम डिज़ाइन के लिए ओपन-ड्रेन(open-drain) संतुलक(कंप्रेटर) अधिक उपयुक्त हैं। चूंकि आउटपुट में तर्क उच्च स्तर के लिए उच्च प्रतिबाधा है, इसलिए एक ही बस में कई संतुलक(कंपरेटर्स) को जोड़ने के लिए ओपन-ड्रेन(open-drain) संतुलक(कंप्रेटर) का भी उपयोग किया जा सकता है। पुश-पुल आउटपुट को पुल-अप रेसिस्टर की आवश्यकता नहीं होती है और यह ओपन-ड्रेन(open-drain) आउटपुट के विपरीत, करंट को भी सोर्स कर सकता है।

आंतरिक संदर्भ

संतुलक(कंपरेटर्स) का सबसे अधिक उपयोग एक वोल्टेज और एक स्टेबल रिफ्रेंस या स्थिर संदर्भ के बीच तुलना करने में किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए टीएल (TL)431 का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अधिकांश संतुलक (कंप्रेटर) निर्माता ऐसे संतुलक(कंप्रेटर) प्रदान करते हैं जिसमें एक रिफ्रेंस या संदर्भ वोल्टेज चिप पर एकीकृत होता है। रिफ्रेंस या संदर्भ और संतुलक(कंप्रेटर) को एक चिप में मिलाने से न केवल स्थान की बचत होती है, बल्कि बाहरी रिफ्रेंस या संदर्भ वाले संतुलक(कंप्रेटर) की तुलना में कम आपूर्ति प्रवाह भी होता है। रिफ्रेंसेस या संदर्भों की विस्तृत श्रृंखला वाले आईसी उपलब्ध हैं जैसे कि मैक्स (max)9062 (200 mV रिफ्रेंस या संदर्भ), एल टी (LT)6700 (400 mV रिफ्रेंस या संदर्भ), ADCMP350 (600 mV रिफ्रेंस या संदर्भ), मैक्स (MAX)9025 (1.236 V रिफ्रेंस या संदर्भ), मैक्स (max)9040 (2.048 V रिफ्रेंस या संदर्भ), TLV3012 (1.24 V रिफ्रेंस या संदर्भ) और TSM109 (2.5 V रिफ्रेंस या संदर्भ)।

निरंतर बनाम क्लॉक्ड

एक निरंतर संतुलक(कंप्रेटर) किसी भी समय "1" या "0" आउटपुट दे सकता है इसके साथ जब भी इसके इनपुट पर उच्च या निम्न सिग्नल लागू होगा तो ऐसी स्थिति में इनपुट अपडेट होने पर जल्दी से बदल जाएगा। हालांकि, कई अनुप्रयोगों को केवल कुछ उदाहरणों पर संतुलक(कंप्रेटर) आउटपुट की आवश्यकता होती है, जैसे ए/डी (A/D) कन्वर्टर्स और मेमोरी में इसका उपयोग किया जाता है। केवल निश्चित अंतराल पर एक संतुलक(कंप्रेटर) को स्ट्रोब करके, उच्च सटीकता और कम शक्ति को एक क्लॉक (या गतिशील) संतुलक(कंप्रेटर) संरचना के साथ प्राप्त किया जा सकता है, जिसे लैच्ड संतुलक(कंप्रेटर) भी कहा जाता है। अक्सर लॉक किए गए संतुलक(कंप्रेटर) एक घड़ी के उच्च होने पर "पुनर्जनन चरण (रेजनरेशन फेज)" के लिए मजबूत सकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करते हैं, और घड़ी के कम होने पर यह स्टेप रीसेट हो जाता है। यह एक निरंतर संतुलक(कंप्रेटर) के विपरीत है, जो केवल कमजोर सकारात्मक प्रतिक्रिया को नियोजित कर सकता है क्योंकि ऐसी स्थिति में कोई रीसेट अवधि नहीं होती है।

अनुप्रयोग

नल डिटेक्टर

एक अशक्त संसूचक (नल डिटेक्टर) यह पहचानता है कि कब दिया गया मान शून्य है। संतुलक(कंप्रेटर), आदर्श रूप से नल डिटेक्टर की पहचान करके तुलना करने के लिए उपयोगी हैं, क्योंकि इसका मान संतुलित इनपुट और नियंत्रित आउटपुट सीमा के साथ एक बहुत ही उच्च लाभ प्रवर्धक (एम्पलीफायर) के बराबर होता हैं। नल डिटेक्टर सर्किट दो इनपुट वोल्टेज- अज्ञात वोल्टेज और रिफ्रेंस वोल्टेज या संदर्भ वोल्टेज की आपस में तुलना करते है, जिसे आमतौर पर वीयू (VU) और वीआर (VR) कहा जाता है। रिफ्रेंस वोल्टेज या संदर्भ वोल्टेज आमतौर पर गैर-इनवर्टिंग इनपुट धनात्मक (+ve) होता है, जबकि अज्ञात वोल्टेज आमतौर पर इनवर्टिंग इनपुट ऋणात्मक (-ve) होता है। (एक सर्किट या आरेख आउटपुट के रूप में संकेत के अनुसार इनपुट प्रदर्शित करेगा जब एक विशेष इनपुट दूसरे से अधिक होता है।)। जब तक इनपुट लगभग बराबर नहीं होगा तब तक आउटपुट या तो धनात्मक (+ve) या ऋणात्मक (-ve) होता है, उदाहरण के लिए ± 12 वी. एक नल डिटेक्टर के मामले में उद्देश्य यह पता लगाना है कि इनपुट वोल्टेज लगभग बराबर है, जो अज्ञात वोल्टेज का मान देता है क्योंकि रिफ्रेंस वोल्टेज या संदर्भ वोल्टेज ज्ञात है।

एक नल डिटेक्टर के रूप में एक संतुलक(कंप्रेटर) का उपयोग करते समय, सटीकता को सीमित करना जरूरी होता है; जब भी प्रवर्धक (एम्पलीफायर) के लाभ से गुणा वोल्टेज अंतर का परिमाण वोल्टेज सीमा के भीतर होता है, तो आउटपुट का मान शून्य हो जाता है। उदाहरण के लिए, यदि लाभ 106 है, और वोल्टेज सीमा ±6 वी है, तो वोल्टेज अंतर 6 μV से कम होने पर शून्य का आउटपुट दिया जाएगा। इसे माप में मूलभूत अनिश्चितता के रूप में संदर्भित किया जा सकता है।^[6]

शून्य-क्रॉसिंग डिटेक्टर

इस प्रकार के डिटेक्टर के लिए, एक संतुलक(कंप्रेटर) हर बार एक एसी पल्स ध्रुवीयता को बदलता है। संतुलक(कंप्रेटर) का आउटपुट हर बार जब पल्स अपनी ध्रुवीयता बदलता है, तो आउटपुट धनात्मक पल्स के लिए HI (उच्च) होता है और नकारात्मक पल्स के लिए LO (निम्न) इनपुट सिग्नल वर्ग होता है।^[7]

विश्राम ऑसिलेटर

एक संतुलक(कंप्रेटर) का उपयोग विश्राम (रिलैक्सेशन) ऑस्किलेटर बनाने के लिए किया जा सकता है। यह धनात्मक और ऋणात्मक दोनों प्रतिक्रिया का उपयोग करता है। धनात्मक प्रतिक्रिया एक श्मिट ट्रिगर कॉन्फ़िगरेशन है। तथा ट्रिगर अपने आप में एक बिस्टेबल मल्टीवीब्रेटर है। हालाँकि, RC सर्किट द्वारा ट्रिगर में जोड़ी गई धीमी ऋणात्मक प्रतिक्रिया के कारण सर्किट अपने आप दोलन करता है। यही कारण है कि, आरसी (RC) सर्किट के अतिरिक्त हिस्टेरेटिक बिस्टेबल मल्टीवीब्रेटर को एक अस्थिर मल्टीवीब्रेटर में बदल देता है।^[8]

स्तर शिफ्टर (लेवेल शिफ्टर)

राष्ट्रीय अर्धचालक एलएम (LM) 393

इस सर्किट को एलएम (LM) 393, टी एल वी (TLV) 3011 या मैक्स (max)9028 के रूप में ओपन-ड्रेन आउटपुट के साथ केवल एक संतुलक(कंप्रेटर) की आवश्यकता होती है। सर्किट एक उपयुक्त पुल अप वोल्टेज का उपयोग करके अनुवाद किए जाने वाले वोल्टेज को चुनने में बहुत लचीलापन (फ्लैक्सबिलिटी) प्रदान करता है। यह मैक्स (max)972 जैसे संतुलक(कंप्रेटर) का उपयोग करके द्विध्रुवी ± 5 वोल्टेज लाजिक या तर्क को एकध्रुवीय 3 वोल्टेज लाजिक या तर्क में अनुमति देता है।^[5]

एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स

जब एक संतुलक(कंप्रेटर) यह बताता है कि कोई इनपुट वोल्टेज किसी दिए गए थ्रेशोल्ड से ऊपर है या नीचे है, तो यह अनिवार्य रूप से 1-बिट क्वांटीजेशन या परिमाणीकरण कर रहा है। इस फ़ंक्शन का उपयोग लगभग सभी एनालॉग से डिजिटल कन्वर्टर्स (जैसे फ्लैश, पाइपलाइन, क्रमिक सन्निकटन, डेल्टा-सिग्मा मॉड्यूलेशन, फोल्डिंग, इंटरपोलिंग, डुअल-स्लोप और अन्य) में अन्य उपकरणों के संयोजन में मल्टी-बिट क्वांटीजेशन परिमाणीकरण प्राप्त करने के लिए किया जाता है।^[9]

विंडो डिटेक्टर

संतुलक(कंप्रेटर) का उपयोग विंडो डिटेक्टर के रूप में भी किया जा सकता है। एक विंडो डिटेक्टर में, एक संतुलक(कंप्रेटर) का उपयोग दो वोल्टेज की तुलना करने और यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि दिया गया इनपुट वोल्टेज, वोल्टेज से अधिक है या कम।

निरपेक्ष-मूल्य डिटेक्टर

संतुलक(कंप्रेटर) का उपयोग एब्स्यलूट वैल्यू डिटेक्टर या पूर्ण-मूल्य डिटेक्टर बनाने के लिए किया जा सकता है। एक एब्स्यलूट वैल्यू डिटेक्टर में, दो संतुलक(कंप्रेटर) और एक डिजिटल लॉजिक गेट का उपयोग दो वोल्टेज के एब्स्यलूट वैल्यूज़ या निरपेक्ष मूल्यों की तुलना करने के लिए किया जाता है।^[10]

यह भी देखें

निरंतर अंश भेदभावकर्ता
डिजिटल संतुलक(कंप्रेटर)
फ्लैश एडीसी
LM-श्रृंखला एकीकृत परिपथों की सूची § विभेदक तुलनित्र
छँटाई नेटवर्क
शून्य क्रॉसिंग थ्रेसहोल्ड डिटेक्टर

संदर्भ (रिफ्रेंस)

↑ LM139/LM239/LM339/LM2901/LM3302 datasheet. Texas Instruments. August 2012. Retrieved 2014-07-02.
↑ LMH7322 datasheet. Texas Instruments. March 2013. Retrieved 2014-07-02.
↑ Malmstadt, Enke and Crouch, Electronics and Instrumentation for Scientists, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., 1981, ISBN 0-8053-6917-1, Chapter 5.
↑ Ron Mancini, "Designing with comparators," EDN, March 29, 2001.
↑ ^5.0 ^5.1 AN886, Maxim Integrated Products, Selecting the Right Comparator.
↑ Malmstadt, Howard V.; Enke, Christie G.; Crouch, Stanley R. (January 1981), Electronics and Instrumentation for Scientists, The Benjamin/Cummings Publishing Co, pp. 108–110, ISBN 978-0-8053-6917-5
↑ Electronics and Instrumentation for Scientists. Malmstadt, Enke, and Crouch, The Benjamin/Cummings Publishing Co., In., 1981, p.230.
↑ Paul Horowitz and Winfield Hill: The Art of Electronics, Cambridge University Press, Second edition, Cambridge 1989, pp.284–285.
↑ Phillip Allen and Douglas Holberg: CMOS Analog Circuit Design, Oxford University Press, Second edition, Oxford 2002.
↑ Iranmanesh, S., Rodriguez-Villegas, E. (June 2016). "CMOS implementation of a low power absolute value comparator circuit". IEEE Newcas: 1–4. doi:10.1109/NEWCAS.2016.7604807. ISBN 978-1-4673-8900-6. S2CID 10810576.{{cite journal}}: CS1 maint: uses authors parameter (link)

This article incorporates public domain material from Federal Standard 1037C. General Services Administration. Archived from the original on 2022-01-22.

बाहरी संबंध

[1] LM139/LM239/LM339/LM2901/LM3302 datasheet. Texas Instruments. August 2012. Retrieved 2014-07-02.

[2] LMH7322 datasheet. Texas Instruments. March 2013. Retrieved 2014-07-02.

[3] Malmstadt, Enke and Crouch, Electronics and Instrumentation for Scientists, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., 1981, ISBN 0-8053-6917-1, Chapter 5.

[4] Ron Mancini, "Designing with comparators," EDN, March 29, 2001.

[test-5] 5.0 ^5.1 AN886, Maxim Integrated Products, Selecting the Right Comparator.

[6] Malmstadt, Howard V.; Enke, Christie G.; Crouch, Stanley R. (January 1981), Electronics and Instrumentation for Scientists, The Benjamin/Cummings Publishing Co, pp. 108–110, ISBN 978-0-8053-6917-5

[7] Electronics and Instrumentation for Scientists. Malmstadt, Enke, and Crouch, The Benjamin/Cummings Publishing Co., In., 1981, p.230.

[8] Paul Horowitz and Winfield Hill: The Art of Electronics, Cambridge University Press, Second edition, Cambridge 1989, pp.284–285.

[9] Phillip Allen and Douglas Holberg: CMOS Analog Circuit Design, Oxford University Press, Second edition, Oxford 2002.

[10] Iranmanesh, S., Rodriguez-Villegas, E. (June 2016). "CMOS implementation of a low power absolute value comparator circuit". IEEE Newcas: 1–4. doi:10.1109/NEWCAS.2016.7604807. ISBN 978-1-4673-8900-6. S2CID 10810576.{{cite journal}}: CS1 maint: uses authors parameter (link)

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