उभयप्रतिरोधी प्रवर्धक

बफर (उभयप्रतिरोधी) प्रवर्धक (जिसे कभी-कभी बस बफर कहा जाता है) वह है जो एक परिपथ से दूसरे में विद्युत प्रतिबाधा परिवर्तन प्रदान करता है, संकेत स्रोत को किसी भी धाराओं (या विद्युत दाब, विद्युत उभयरोधी के लिए) से प्रभावित होने से रोकने के उद्देश्य के साथ उत्पादन करता है । संकेत लोड धाराओं से 'प्रतिरोधक' है। दो मुख्य प्रकार के उभयरोधी इस प्रकार हैं : विद्युत दाब उभयरोधी और विद्युत उभयरोधी।

चित्र 1: शीर्ष: आदर्श विद्युत दाब उभयरोधी नीचे: आदर्श विद्युत उभयरोधी

वोल्टेज बफर

विद्युत दाब उभयरोधी प्रवर्धक का उपयोग विद्युत दाब को पहले परिपथ, जिसमें उच्च उत्पाद प्रतिबाधा का स्तर होता है, से दूसरे परिपथ, जिसमें मंद निवेश प्रतिबाधा स्तर होता है, में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। अंतःस्थापित उभयरोधी प्रवर्धक दूसरे परिपथ को पहले परिपथ को अस्वीकार्य रूप से लोड करने और उसके वांछित संचालन में हस्तक्षेप करने से रोकता है, क्योंकि विद्युत दाब उभयरोधी के बिना दूसरे परिपथ का विद्युत दाब पहले परिपथ के उत्पाद प्रतिबाधा से प्रभावित होता है (क्योंकि यह दूसरे परिपथ के निवेश प्रतिबाधा से बड़ा है) )। दीये गए आरेख में आदर्श विद्युत दाब उभयरोधी में, निवेश प्रतिरोध अनंत है और उत्पाद प्रतिरोध शून्य (आदर्श विद्युत दाब स्रोत का उत्पाद प्रतिबाधा शून्य है)। आदर्श उभयरोधी के अन्य गुण हैं: संकेत आयाम की परवाह किए बिना पूर्ण रैखिकता; और निवेश संकेत की गति की परवाह किए बिना तत्काल उत्पाद प्रतिक्रिया ।

यदि विद्युत दाब अपरिवर्तित स्थानांतरित किया जाता है (विद्युत दाब लाभ A_v 1 है), प्रवर्धक 'एकता लाभ उभयरोधी' होगा; इसे 'विद्युत दाब अनुयायी' के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि उत्पाद विद्युत दाब निवेश विद्युत दाब का अनुसरण करता है। हालांकि विद्युत दाब उभयरोधी प्रवर्धक का विद्युत दाब लाभ (लगभग) 1 होता है, इस प्रकार यह काफी विद्युत लाभ और बिजली लाभ प्रदान करता है। यह कहना आम बात है कि विद्युत दाब लाभ के संदर्भ में 1 (या समतुल्य 0 डेसिबल) का लाभ होता है।

उदाहरण के रूप में, थेवेनिन के प्रमेय पर विचार करें | थेवेनिन स्रोत (विद्युत दाब V_A, श्रृंखला प्रतिरोध R_A) रोकनेवाला लोड R_L. विद्युत दाब विभाजन के कारण (जिसे लोडिंग भी कहा जाता है) लोड के पार विद्युत दाब केवल V_A R_L / ( R_L + R_A ) होता है । हालांकि, अगर थेवेनिन स्रोत एकता लाभ उभयरोधी चलाता है जैसे कि चित्रा 1 में (शीर्ष, एकता लाभ के साथ), तो प्रवर्धक के लिए विद्युत दाब निवेश V_A होगा, और बिना विद्युत दाब विभाजन के क्योंकि प्रवर्धक निवेश प्रतिरोध अनंत है। उत्पाद पर आश्रित विद्युत दाब स्रोत विद्युत दाब A . वितरित करता है A_v V_A = V_A लोड करने के लिए, फिर से बिना विद्युत दाब विभाजन के क्योंकि उभयरोधी का उत्पाद प्रतिरोध शून्य है। संयुक्त मूल थवेनिन स्रोत और उभयरोधी का थवेनिन समकक्ष परिपथ आदर्श विद्युत दाब स्रोत V_A थेवेनिन प्रतिरोध के साथ शून्य है ।

विद्युत बफर

विद्युत उभयरोधी प्रवर्धक का उपयोग पहले परिपथ, कम स्तर वाले उत्पाद प्रतिबाधा ,से दूसरे उच्च निवेश प्रतिबाधा स्तर वाले परिपथ में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है । अंतःस्थापित उभयरोधी प्रवर्धक दूसरे परिपथ को पहले परिपथ के विद्युत को अस्वीकार्य रूप से लोड करने और इसके वांछित संचालन में हस्तक्षेप करने से रोकता है। दीये गए आरेख में आदर्श विद्युत उभयरोधी में, उत्पाद प्रतिबाधा अनंत है (एक आदर्श विद्युत स्रोत) और प्रतिबाधा शून्य (एक शॉर्ट परिपथ) है। फिर से, आदर्श उभयरोधी के अन्य गुण हैं: संकेत एम्पलीट्यूड की परवाह किए बिना, पूर्ण रैखिकता; और तत्काल उत्पाद प्रतिक्रिया, संकेत की गति की परवाह किए बिना।

विद्युत उभयरोधी के लिए, यदि विद्युत को अपरिवर्तित स्थानांतरित किया जाए (विद्युत लाभ β_i1 है), प्रवर्धक फिर तो से 'एकता लाभ उभयरोधी' होगा; इस बार 'विद्युत अनुयायी' के रूप में जाना जायेगा क्योंकि उत्पाद विद्युत निवेश विद्युत का अनुसरण करेगा ।

उदाहरण के रूप में, नॉर्टन के प्रमेय पर विचार करें (विद्युत I_A समानांतर प्रतिरोध R_A) रोकनेवाला लोड R_L। विद्युत विभाजन के कारण (जिसे लोडिंग भी कहा जाता है) लोड को दिया गया विद्युत केवल I_A R_A / ( R_L + R_A )। हालांकि, अगर नॉर्टन स्रोत एकता लाभ उभयरोधी चलाता है जैसे कि चित्रा 1 में (नीचे, एकता लाभ के साथ), प्रवर्धक के लिए निवेश विद्युत I_A, कोई विद्युत विभाजन नहीं है क्योंकि प्रवर्धक प्रतिरोध शून्य है। उत्पाद पर आश्रित विद्युत स्रोत लोड को विद्युत β_i I_A =I_A प्रदान करता है लोड करने के लिए, फिर से बिना किसी विद्युत विभाजन के क्योंकि उभयरोधी का उत्पाद प्रतिरोध अनंत है। संयुक्त मूल नॉर्टन स्रोत नॉर्टन समकक्ष परिपथ और उभयरोधी एक आदर्श विद्युत स्रोत है I_A जिसका नॉर्टन प्रतिरोध अनंत है।

वोल्टेज बफर उदाहरण

ऑप-एम्प कार्यान्वयन

एक ट्रांजिस्टर द्वारा बढ़ाया गया विद्युत दाब अनुयायी; संकेत पर बेस वोल्टेज ड्रॉप के बिना आदर्श ट्रांजिस्टर के रूप में भी देखा जा सकता है। यह रैखिक विद्युत दाब नियामकों का मूल परिपथ है

एकता लाभ उभयरोधी प्रवर्धक का निर्माण नकारात्मक प्रतिक्रिया की पूर्ण श्रृंखला (चित्र 2) को एक ऑप-एम्प में जोड़ करके किया जा सकता है, बस इसके उत्पाद को इसके पलटे निवेश से जोड़कर, और संकेत स्रोत को बिना पलटे निवेश से जोड़कर (चित्र 3)। एकता लाभ का यहां तात्पर्य एक विद्युत दाब लाभ (यानी 0 डीबी), लेकिन महत्वपूर्ण विद्युत लाभ अपेक्षित है। इस व्यवस्था प्रारूप में, संपूर्ण उत्पाद विद्युत दाब (चित्र 2 में β = 1) को पलटे निवेश में वापस डाला जाता है। बिना पलटे निवेश विद्युत दाब और पलटे हुए विद्युत दाब के बीच का अंतर op-amp द्वारा बढ़ाया जाता है। यह संबंध op-amp को अपने उत्पाद विद्युत दाब को निवेश विद्युत दाब के बराबर समायोजित करने के लिए मजबूर करता है (V_out V_in का अनुसरण करता है इसलिए परिपथ को op-amp विद्युत दाब अनुयायी नाम दिया गया है)।

इस परिपथ का प्रतिबाधा विद्युत दाब में किसी भी बदलाव से नहीं आता है, बल्कि op-amp के निवेश और उत्पाद प्रतिबाधा से आता है। op-amp का प्रतिबाधा बहुत अधिक है (1 MΩ से 10 TΩ), जिसका अर्थ है कि op-amp का निवेश स्रोत को लोड नहीं करता है और इससे केवल न्यूनतम विद्युत खींचता है। क्योंकि op-amp का उत्पाद प्रतिबाधा बहुत कम है, यह लोड को ऐसे चलाता है जैसे कि यह एक आदर्श विद्युत दाब स्रोत है। उभयरोधी से और उभयरोधी में, दोनों ही जोड़ने संबंध का करते हैं, जो स्रोत में बिजली की खपत को कम करते हैं, अधिक भार से तोड़-मरोड़, क्रॉसस्टॉक और अन्य विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से विकृति।

सिंगल-ट्रांजिस्टर परिपथ

चित्र 4: शीर्ष: बीजेटी विद्युत दाबअनुयायी नीचे: लघु-संकेत, कम आवृत्ति समकक्ष परिपथ संकर-पीआई प्रतिरूप का उपयोग कर रहा है

चित्र 5: शीर्ष: एमओएसएफईटी विद्युत दाब अनुयायी नीचे: लघु-संकेत, कम आवृत्ति समकक्ष परिपथ संकर-पीआई प्रतिरूप का उपयोग कर

अन्य एकता लाभ उभयरोधी प्रवर्धक में आम कलेक्टर व्यवस्था के प्रारूप में द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर शामिल है (उत्सर्जन अनुयायी कहा जाता है क्योंकि उत्सर्जन विद्युत दाब मूल विद्युत दाब, या विद्युत दाब अनुयायी का पालन करता है क्योंकि उत्पाद विद्युत दाब निवेश विद्युत दाब का पालन करता है); कॉमन ड्रेन व्यवस्था के प्रारूप में फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (स्रोत अनुयायी कहा जाता है क्योंकि स्रोत विद्युत दाब द्वार विद्युत दाब का अनुसरण करता है या, फिर से, विद्युत दाब अनुयायी क्योंकि उत्पाद विद्युत दाब निवेश विद्युत दाब का अनुसरण करता है); या समान व्यवस्था के प्रारूप में वैक्यूम ट्यूब (कैथोड फॉलोअर) या अन्य सक्रिय उपकरणों का उपयोग करके। ऐसे सभी प्रवर्धको 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

चित्र 4 में छोटे-संकेत परिपथ का उपयोग करते हुए, परिपथ 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 g_mr_π = (मैं_C /में_T) (में_T /मैं_B) = β संबंध का उपयोग करता है, जो पूर्वाग्रह धाराओं के संदर्भ में इन मापदंडों के मूल्यांकन का अनुसरण करता है।) सामान्य मामले को मानते हुए जहां r_O>> R_L, उभयरोधी में देखने वाला प्रतिबाधा भार R_L से बड़ा है उभयरोधी के कारक (β + 1) के बिना, जो कि पर्याप्त है क्योंकि β बड़ा है। प्रतिबाधा जोडे़ गए r_π द्वारा और भी अधिक बढ़ जाती है, लेकिन अक्सर r_π<< (β + 1)R_L, इसलिए जोडे़ गए r_π से ज्यादा फर्क नहीं पड़ता

MOSFET वोल्टेज अनुयायी का उपयोग कर प्रतिबाधा परिवर्तन

चित्र 5 में छोटे-संकेत परिपथ का उपयोग करते हुए, परिपथ में देखा जाने वाला प्रतिबाधा अब R_L नहीं है बजाय अनंत है (कम आवृत्तियों पर) क्योंकि मोसफेट कोई धारा नहीं खींचता है।

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

सिंगल-ट्रांजिस्टर प्रवर्धक का चार्ट

चालक को लोड से अलग करने के लिए सिंगल-ट्रांजिस्टर प्रवर्धक के कुछ व्यवस्था के प्रारूप को उभयरोधी के रूप में उपयोग किया जा सकता है। अधिकांश डिजिटल अनुप्रयोगों के लिए, एनएमओ विद्युत दाब अनुयायी (आम अपवाहिका) पसंदीदा व्यवस्था का प्रारूप है। इन प्रवर्धको में उच्च प्रतिबाधा होती है, जिसका अर्थ है कि डिजिटल व्यवस्था को बड़े विद्युत की आपूर्ति करने की आवश्यकता नहीं होगी।

Amplifier type	MOSFET (NMOS)	BJT    (npn)	Notes
Common gate/base			विद्युत उभयरोधी के लिए
Common drain/collector			विद्युत दाब लाभ एकता के आसपास होता है, विद्युत दाब उभयरोधी के लिए उपयोग होता है ।

तर्क बफर प्रवर्धक

गैर-रेखीय उभयरोधी प्रवर्धक का उपयोग कभी-कभी डिजिटल परिपथ में किया जाता है जहां 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 संचालित प्रदर्शन, या लंबे तारों, या अन्य कठिन भार के लिए। एकल दोहरे एक पैकेज में कई असतत उभयरोधी प्रवर्धक का होना आम बात है। उदाहरण के लिए, षट् उभयरोधी एक एकल पैकेज है जिसमें 6 असतत उभयरोधी प्रवर्धक होते हैं, और अष्ट उभयरोधी एक एकल पैकेज है जिसमें 8 असतत उभयरोधी प्रवर्धक होते हैं। पलटा हुआ उभयरोधी और बिना पलटा हुआ उभयरोधी क्रमशः उच्च-विद्युत क्षमता सिंगल- NOR या OR गेट्स के साथ प्रभावी रूप से मेल खाते हैं।

स्पीकर सरणी प्रवर्धक

बड़े स्पीकर सरणियों को चलाने के लिए उपयोग किए जाने वाले अधिकांश प्रवर्धक, जैसे कि संगीत समारोह के लिए उपयोग किए जाते हैं, 26-36dB विद्युत दाब लाभ वाले प्रवर्धक हैं जो कम प्रतिबाधा स्पीकर सरणियों में उच्च मात्रा में विद्युत में सक्षम होते हैं जहां स्पीकर समानांतर परिपथ में होते हैं।

संचालित गार्ड

संचालित गार्ड बहुत ही उच्च प्रतिबाधा संकेत लाइन की रक्षा करने के लिए विद्युत दाब उभयरोधी का उपयोग करता है, जो उभयरोधी द्वारा संचालित ढाल के साथ पंक्ति के समान विद्युत दाब के साथ पंक्ति के आसपास होता है, उभयरोधी के आसपास विद्युत दाब मिलान ढाल को महत्वपूर्ण विद्युत को उच्च प्रतिबाधा रेखा में रिसने से रोकता है जबकि ढाल की कम प्रतिबाधा किसी भी पथभ्रष्ट धाराओं को अवशोषित कर सकती है जो संकेत लाइन को प्रभावित कर सकती है।

विद्युत बफर उदाहरण

साधारण एकता लाभ उभयरोधी प्रवर्धकों में आम आधार विन्यास में द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर शामिल हैं, या आम गेटविन्यास में एमओएसएफईटी (विद्युत अनुयायी कहा जाता है क्योंकि उत्पाद विद्युत निवेश विद्युत का पालन करता है)। विद्युत उभयरोधी प्रवर्धक का विद्युत लाभ (लगभग) एक होता है।

सिंगल-ट्रांजिस्टर परिपथ

चित्र 6: द्विध्रुवी विद्युत अनुयायी विद्युत स्रोत द्वारा पक्षपाती है I_E और सक्रिय भार के साथ I_C

चित्र 6 द्विध्रुवीय विद्युत उभयरोधी को विद्युत स्रोत (नामित I_E डीसी उत्सर्जन विद्युत के लिए) के साथ पक्षपाती दिखाता है और अन्य डीसी विद्युत सोर्स को सक्रिय लोड के रूप में चलाना (नामित I_C डीसी एकत्र करनेवाले विद्युत के लिए)। एसी नॉर्टन के प्रमेय द्वारा नॉर्टन प्रतिरोध R के साथ, एसी निवेश संकेत विद्युत i_in को ट्रांजिस्टर के उत्सर्जन आसंधि पर लागू किया जाता है । एसी उत्पाद विद्युत i_out को एक बड़े युग्मन संधारित्र, द्वारा R_L लोड करने के लिए, उभयरोधी के माध्यम से वितरित किया जाता है।यह युग्मन संधारित्र ब्याज की आवृत्तियों पर लघु परिपथ होने के लिए काफी बड़ा है।

चूंकि ट्रांजिस्टर उत्पाद प्रतिरोध परिपथ के निवेश और उत्पाद पक्षों को जोड़ता है, इसलिए उत्पाद से निवेश तक (बहुत छोटा) पश्चवर्ती विद्युत दाब प्रतिक्रिया होती है, इसलिए यह परिपथ एकतरफा नहीं होता है। इसके अलावा, इसी कारण से, निवेश प्रतिरोध उत्पाद लोड प्रतिरोध पर (थोड़ा) निर्भर करता है, और उत्पाद प्रतिरोध निवेश चालक 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
• विद्युत डिफरेंसिंग बफर्ड प्रवर्धकप्रवर्धकों
• नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रवर्धकर
• संचालित ढाल
• वीसीवीएस फिल्टर

संदर्भ

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