परजीवी धारिता

परजीवी धारिता एक अपरिहार्य और सामान्यतः अवांछित धारिता है जो एक इलेक्ट्रॉनिक घटक या परिपथ के हिस्सों के बीच केवल एक दूसरे से निकटता के कारण उपस्थित होता है। जब अलग-अलग वोल्टेज पर दो विद्युत संवाहक एक-दूसरे के करीब होते हैं, तो उनके बीच विद्युत क्षेत्र के कारण उन पर विद्युत आवेश जमा हो जाता है; यह प्रभाव धारिता है.

सभी व्यावहारिक परिपथ तत्वों जैसे इंडक्टर्स, डायोड और ट्रांजिस्टर में आंतरिक धारिता होता है, जिसके कारण उनका व्यवहार आदर्श परिपथ तत्वों से अलग हो सकता है। इसके अतिरिक्त, किन्हीं दो संवाहकों के बीच हमेशा कुछ धारिता होती है; यह तारों या मुद्रित परिपथ बोर्ड के निशानों जैसे निकट दूरी वाले संवाहकों के साथ महत्वपूर्ण हो सकता है। प्रारंभ करनेवाला या अन्य घाव घटक के मोड़ों के बीच परजीवी धारिता को प्रायः स्व-धारिता के रूप में वर्णित किया जाता है। हालाँकि, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स में, आत्म-धारिता शब्द अधिक सही ढंग से एक अलग घटना को संदर्भित करता है: किसी अन्य वस्तु के संदर्भ के बिना एक प्रवाहकीय वस्तु की धारिता।

उच्च आवृत्ति परिपथ में परजीवी धारिता एक महत्वपूर्ण समस्या है और प्रायः इलेक्ट्रॉनिक घटकों और परिपथ की ऑपरेटिंग आवृत्ति और बैंडविड्थ को सीमित करने वाला कारक है।

विवरण

जब अलग-अलग क्षमता वाले दो कंडक्टर एक-दूसरे के समीप होते हैं, तो वे एक-दूसरे के विद्युत क्षेत्र से प्रभावित होते हैं और कैपेसिटर की तरह विपरीत विद्युत आवेश जमा करते हैं। संवाहकों के बीच विभव v को बदलने के लिए संवाहकों को चार्ज या डिस्चार्ज करने के लिए उनमें या बाहर धारा i की आवश्यकता होती है।

$i=C{\frac {dV}{dt}}\,$

जहां C संवाहकों के बीच की धारिता है। उदाहरण के लिए, एक प्रारंभ करनेवाला प्रायः ऐसे कार्य करता है जैसे कि इसमें एक समानांतर संधारित्र सम्मिलित हो, क्योंकि इसकी वाइंडिंग काफी दूरी पर होती है। जब कुंडली के आर-पार संभावित अंतर उपस्थित होता है, तो एक-दूसरे के निकट स्थित तार अलग-अलग क्षमता पर होते हैं। वे एक संधारित्र की प्लेटों की तरह कार्य करते हैं, और चार्ज जमा करते हैं। कॉइल में वोल्टेज में किसी भी बदलाव के लिए इन छोटे 'संधारित्र' को चार्ज और डिस्चार्ज करने के लिए अतिरिक्त विद्युत धारा की आवश्यकता होती है। जब वोल्टेज केवल धीरे-धीरे बदलता है, जैसे कम-आवृत्ति परिपथ में, अतिरिक्त धारा सामान्यतः नगण्य होती है, लेकिन जब वोल्टेज तेजी से बदलती है तो अतिरिक्त धारा बड़ी होती है और परिपथ के संचालन को प्रभावित कर सकती है।

परजीवी धारिता को कम करने के लिए उच्च आवृत्तियों के लिए कॉइल्स को प्रायः बास्केट-वुंड किया जाता है।

प्रभाव

कम आवृत्तियों पर परजीवी धारिता को सामान्यतः नजरअंदाज किया जा सकता है, लेकिन उच्च आवृत्ति परिपथ में यह एक बड़ी समस्या हो सकती है। विस्तारित आवृत्ति प्रतिक्रिया वाले एम्पलीफायर परिपथ में, आउटपुट और इनपुट के बीच परजीवी धारिता एक फीडबैक पथ के रूप में कार्य कर सकती है, जिससे परिपथ उच्च आवृत्ति पर दोलन कर सकता है। ये अवांछित दोलन परजीवी दोलन कहलाते हैं।

उच्च आवृत्ति एम्पलीफायरों में, परजीवी धारिता आवारा प्रेरकत्व के साथ संयोजन कर सकती है जैसे कि घटक गुंजयमान परिपथ बनाते हैं, जिससे परजीवी दोलन भी होते हैं। सभी इंडक्टर्स में, परजीवी धारिता प्रारंभ करनेवाला को स्वयं-गुंजयमान बनाने के लिए कुछ उच्च आवृत्ति पर इंडक्शन के साथ प्रतिध्वनित होगा; इसे स्व-अनुनाद आवृत्ति कहा जाता है। इस आवृत्ति के ऊपर, प्रारंभ करनेवाला में वास्तव में संधारित्र प्रतिक्रिया होती है।

ऑप एम्प्स के आउटपुट से जुड़ी लोड परिपथ की धारिता उनकी बैंडविड्थ को कम कर सकती है। उच्च-आवृत्ति परिपथ के लिए विशेष डिज़ाइन तकनीकों की आवश्यकता होती है जैसे कि तारों और घटकों, गार्ड रिंग, ग्राउंड प्लेन, पावर प्लेन, इनपुट और आउटपुट के बीच परिरक्षण, लाइनों की समाप्ति और अवांछित धारिता के प्रभाव को कम करने के लिए स्ट्रिपलाइन को सावधानीपूर्वक अलग करना।

निकट दूरी वाले केबलों और कंप्यूटर बसों में, परजीवी संधारित्र कपलिंग क्रॉसस्टॉक का कारण बन सकती है, जिसका अर्थ है कि एक परिपथ से सिग्नल दूसरे परिपथ में चला जाता है, जिससे हस्तक्षेप और अविश्वसनीय संचालन होता है।

इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन ऑटोमेशन कंप्यूटर प्रोग्राम, जिनका उपयोग वाणिज्यिक मुद्रित परिपथ बोर्डों को डिज़ाइन करने के लिए किया जाता है, दोनों घटकों और परिपथ बोर्ड निशानों के परजीवी धारिता और अन्य परजीवी प्रभावों की गणना कर सकते हैं, और उन्हें परिपथ ऑपरेशन के सिमुलेशन में सम्मिलित कर सकते हैं। इसे परजीवी निष्कर्षण कहते हैं.

मिलर धारिता

Main article: मिलर प्रभाव

इनवर्टिंग एम्प्लीफाइंग उपकरणों के इनपुट और आउटपुट इलेक्ट्रोड के बीच परजीवी धारिता, जैसे कि ट्रांजिस्टर के आधार और कलेक्टर के बीच, विशेष रूप से अस्पष्ट करने वाला है क्योंकि यह डिवाइस के लाभ से गुणा हो जाता है। यह मिलर धारिता (जॉन मिल्टन मिलर, 1920 द्वारा पहली बार वैक्यूम ट्यूबों में नोट किया गया) ट्रांजिस्टर और वैक्यूम ट्यूब जैसे सक्रिय उपकरणों के उच्च आवृत्ति प्रदर्शन को सीमित करने वाला प्रमुख कारक है। 1920 के दशक में नियंत्रण ग्रिड और प्लेट के बीच परजीवी समाई को कम करने के लिए स्क्रीन ग्रिड को ट्रायोड वैक्यूम ट्यूब में जोड़ा गया था, जिससे टेट्रोड का निर्माण हुआ, जिसके परिणामस्वरूप ऑपरेटिंग आवृत्ति में काफी वृद्धि हुई।

एक एम्पलीफायर के इनपुट और आउटपुट के बीच परजीवी धारिता Z = C का प्रभाव

दाईं ओर, आरेख दर्शाता है कि मिलर धारिता कैसे आती है। मान लीजिए कि दिखाया गया एम्पलीफायर A के वोल्टेज लाभ के साथ एक आदर्श इनवर्टिंग एम्पलीफायर है, और Z = C इसके इनपुट और आउटपुट के बीच एक धारिता है। एम्प्लीफायर का आउटपुट वोल्टेज है

$v_{\text{o}}=-Av_{\text{i}}\,$

यह मानते हुए कि एम्पलीफायर में स्वयं उच्च इनपुट प्रतिबाधा है, इसलिए इसका इनपुट धारा नगण्य है, इनपुट टर्मिनल में धारा है

$i_{\text{i}}=C{d \over dt}(v_{\text{i}}-v_{\text{o}})\,$

$i_{\text{i}}=C{d \over dt}(v_{\text{i}}+Av_{\text{i}})\,$

$i_{\text{i}}=C(1+A){dv_{\text{i}} \over dt}\,$

तो एम्पलीफायर के इनपुट पर धारिता है

$C_{\text{M}}=C(1+A)\,$

एम्पलीफायर के लाभ से इनपुट धारिता को गुणा किया जाता है। यह मिलर धारिता है. यदि इनपुट सर्किट में R_i, की जमीन पर प्रतिबाधा है, तो (कोई अन्य एम्पलीफायर ध्रुव नहीं मानते हुए) एम्पलीफायर का आउटपुट है

$V_{\text{o}}={\frac {A}{1+j\omega R_{\text{i}}C_{\text{M}}}}V_{\text{i}}\,$

एम्प्लिफायर की बैंडविड्थ उच्च आवृत्ति रोल-ऑफ द्वारा सीमित है

$f={1 \over 2\pi R_{\text{i}}C_{\text{M}}}={1 \over 2\pi R_{\text{i}}C(1+A)}\,$

तो बैंडविड्थ कारक (1 + A), से कम हो जाता है, जो डिवाइस का लगभग वोल्टेज लाभ है। आधुनिक ट्रांजिस्टर का वोल्टेज लाभ 10 - 100 या उससे भी अधिक हो सकता है, इसलिए यह एक महत्वपूर्ण सीमा है।

यह भी देखें

• परजीवी तत्व (विद्युत नेटवर्क)
• डिकूपलिंग संधारित्र