Op-Amp and Its Applications MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Op-Amp and Its Applications - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

एक ऑपरेशनल प्रवर्धक एक इंटीग्रेटेड परिपथ है जो कमजोर विद्युत संकेतों को बढ़ा सकता है। एक ऑपरेशनल प्रवर्धक में दो इनपुट पिन और एक आउटपुट पिन होता है। इसकी मूल भूमिका दो इनपुट पिन के बीच वोल्टेज अंतर को बढ़ाना और आउटपुट करना है।

OP-AMP इंटीग्रेटर:

OP-AMP इंटीग्रेटर के आउटपुट वोल्टेज के लिए व्यंजक इस प्रकार है:

\({V_0} = - \frac{1}{{{R_1}{C_f}}}\mathop \smallint \limits_0^t {V_{in}}dt\)

जहाँ,

Vin = इनपुट वोल्टेज

Vo = आउटपुट वोल्टेज

Cf = फीडबैक संधारित्र

R1 = इनपुट प्रतिरोध

VA, VB = आभासी ग्राउंड विभव

I = इनपुट धारा

Additional Information OP-AMP अवकलक:

OP-AMP अवकलक के आउटपुट वोल्टेज के लिए व्यंजक इस प्रकार है:

\({V_0} = - {R_f}C\frac{{d{V_{in}}}}{{dt}}\)

Vin = इनपुट वोल्टेज

Vo = आउटपुट वोल्टेज

Rf = फीडबैक प्रतिरोध

C = इनपुट धारिता

VA, VB = आभासी ग्राउंड बिंदु

Important Points

प्रतिरोध और संधारित्र की स्थिति बदलकर OP-AMP इंटीग्रेटर को अवकलक में और इसके विपरीत परिवर्तित किया जा सकता है।

सही विकल्प 1 है।

अवधारणा:

ऑप-ऐम्प के विभिन्न चरण और ट्रांजिस्टर का विन्यास नीचे दिखाया गया है:

चित्र से, यह स्पष्ट है कि दूसरा चरण, जो एक मध्यवर्ती चरण है, द्वि इनपुट संतुलित आउटपुट विभेदक प्रवर्धक से बना है।

अवधारणा:

ऑप-ऐम्प वोल्टेज लाभ की गणना

• एक नॉन-इन्वर्टिंग ऑप-ऐम्प विन्यास में, वोल्टेज लाभ प्रतिपुष्टि नेटवर्क में प्रतिरोधों के अनुपात द्वारा निर्धारित किया जाता है।
• एक नॉन-इन्वर्टिंग ऑप-ऐम्प का वोल्टेज लाभ (A_V) सूत्र द्वारा दिया गया है:
• A_V = 1 + (R_f / R_in), जहाँ R_f प्रतिपुष्टि प्रतिरोध है और R_in इनपुट और इन्वर्टिंग टर्मिनल के बीच प्रतिरोध है।

दिया गया है:

• प्रतिपुष्टि प्रतिरोध, R_f = 20 kΩ;
• इनपुट और इन्वर्टिंग टर्मिनल के बीच प्रतिरोध, R_in = 4 kΩ;

एक नॉन-इन्वर्टिंग ऑप-ऐम्प के वोल्टेज लाभ के सूत्र का उपयोग करके:

A_V = 1 + (R_f / R_in)

दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करें:

A_V = 1 + (20 kΩ / 4 kΩ)

A_V = 1 + 5

A_V = 6

इसलिए, वोल्टेज लाभ का मान 6 है। इस प्रकार, सही विकल्प 6 है।

व्याख्या:

विवृत-लूप विभेदन प्रवर्धक

परिभाषा: एक विवृत-लूप विभेदन प्रवर्धक एक इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक है जो किसी भी पुनर्भरण लूप के बिना दो निवेश वोल्टेज के बीच के अंतर को बढ़ाता है। इसका उपयोग विभिन्न अनुरूप परिपथ में छोटे अंतर संकेतों को बढ़ाने के लिए आमतौर पर किया जाता है। शब्द "विवृत-लूप" इंगित करता है कि प्रवर्धक के निवेश पर वापस निर्गम से कोई पुनर्भरण पथ नहीं है।

अन्य विकल्पों का विश्लेषण:

विकल्प 1: "निवेश केवल निवेशी टर्मिनल पर लगाया जाता है।" यह कथन गलत है क्योंकि एक विवृत-लूप विभेदन पुनर्भरण को सही ढंग से संचालित करने के लिए निवेश को निवेशी और अनिवेशी दोनों टर्मिनलों पर लगाने की आवश्यकता होती है। केवल एक टर्मिनल पर निवेश लगाने से प्रवर्धक अंतर प्रवर्धन नहीं कर पाएगा।

विकल्प 2: "निवेश केवल अनिवेशी टर्मिनल पर लगाया जाता है।" विकल्प 1 के समान, यह कथन गलत है। एक विवृत-लूप विभेदन प्रवर्धक को वांछित फलन करने के लिए निवेशी और अनिवेशी दोनों टर्मिनलों पर निवेश की आवश्यकता होती है।

विकल्प 4: "टर्मिनलों पर लगाए गए निवेश के बावजूद निर्गम हमेशा शून्य होता है।" यह कथन गलत है क्योंकि, एक विवृत-लूप विभेदन प्रवर्धक में, निर्गम निवेश वोल्टेज के बीच के अंतर पर अत्यधिक निर्भर करता है। उच्च लब्धि को देखते हुए, एक छोटा निवेश अंतर भी एक पर्याप्त निर्गम वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है।

व्याख्या:

एक ऑपरेशनल प्रवर्धक (ऑप-ऐम्प) का खुला-लूप लाभ उस आवर्धन कारक को संदर्भित करता है जो परिपथ में किसी बाहरी पुनर्भरण को लागू किए बिना प्रदान करता है। यह लाभ आमतौर पर ऑप-ऐम्प के लिए बहुत अधिक होता है, जो उन्हें बहुत छोटे इनपुट सिग्नल को बहुत बड़े आउटपुट सिग्नल में बढ़ाने की अनुमति देता है। दी गई समस्या में, ऑप-ऐम्प का खुला-लूप लाभ (A_OL) 10⁵ (100,000) है, और इनपुट वोल्टेज (V_in) 100 मिलीवोल्ट (0.1 वोल्ट) है।

खुले-लूप विन्यास में आउटपुट वोल्टेज (V_out) की गणना करने का सूत्र इस प्रकार दिया गया है:

V_out = A_OL × V_in

दी गई मानों को प्रतिस्थापित करना:

V_out = 10⁵ × 0.1 V

V_out = 100,000 × 0.1 V

V_out = 10,000 V

हालांकि, ऑप-ऐम्प की बिजली आपूर्ति वोल्टेज पर विचार करना आवश्यक है। इस मामले में, ऑप-ऐम्प में ±15 वोल्ट की बिजली आपूर्ति है। इसका मतलब है कि ऑप-ऐम्प द्वारा प्रदान किया जा सकने वाला अधिकतम आउटपुट वोल्टेज +15 वोल्ट तक सीमित है और न्यूनतम आउटपुट वोल्टेज -15 वोल्ट तक सीमित है, चाहे गणना किया गया मान कुछ भी हो।

चूँकि गणना किया गया आउटपुट वोल्टेज (10,000 V) ऑप-ऐम्प के अधिकतम आपूर्ति वोल्टेज से बहुत अधिक है, इसलिए वास्तविक आउटपुट वोल्टेज अधिकतम आपूर्ति वोल्टेज तक सीमित होगा, जो +15 वोल्ट है।

इसलिए, आउटपुट वोल्टेज का सही मान 15 V है।

Important Information

अन्य विकल्पों का विश्लेषण:

• विकल्प 1 (10⁴ V): यह बिजली आपूर्ति सीमा पर विचार किए बिना गणना का परिणाम है। यह मान अव्यावहारिक है क्योंकि यह ऑप-ऐम्प के आपूर्ति वोल्टेज से अधिक है।
• विकल्प 3 (0 V): यह मान सही होगा यदि इनपुट वोल्टेज 0 V था या यदि ऑप-ऐम्प संचालित नहीं था। हालाँकि, यहाँ कोई भी स्थिति लागू नहीं होती है।
• विकल्प 4 (100 V): यह मान बिजली आपूर्ति सीमा पर विचार नहीं करता है और ऑप-ऐम्प द्वारा प्रदान किए जा सकने वाले अधिकतम आउटपुट वोल्टेज से भी बहुत अधिक है।

दिया गया आंकड़ा परिशुद्धता दिष्टकारी का प्रतिनिधित्व करता है।

परिशुद्धता दिष्टकारी

समाकलक

अवकलित्र

संकलन प्रवर्धक

वोल्टेज अनुगामी :
 

धनात्मक शिखर संसूचक:
 

अर्धतरंग दिष्टकारी:
​ 

संकल्पना:

CMRR (सामान्य मोड अस्वीकरण अनुपात)को विभेदी-मोड वोल्टेज लाभ (Ad) और सामान्य -मोड वोल्टेज लाभ (Ac) के रुप में परिभाषित किया जा सकता है।

गणितीय रुप से, dB में इसे निम्न रुप से अभिव्यक्त किया जा सकता है:

\(CMRR = 20\log \left| {\frac{{{A_d}}}{{{A_{cm}}}}} \right| \)    ----(1)

Ad = विभेदी लाभ

A_cm = सामान्य -मोड लाभ

गणना:

दिया गया है:

Ad = 20000

CMRR = 80 dB

समीकरण 1 से;

\(80= 20\log \frac{{{20000}}}{{{A_{cm}}}}\)

\(\log \frac{{{20000}}}{{{A_{cm}}}}=4\)

हल करने पर हमें मिलता है,

A_cm = 2

निम्नलिखित IC 741 के मूल विनिर्देश हैं:

1) शक्ति आपूर्ति: 5 V के न्यूनतम वोल्टेज की आवश्यकता होती है और यह 18 V तक वोल्टेज का सामना कर सकता है। 

2) इनपुट प्रतिबाधा: लगभग 2 MΩ

3) आउटपुट प्रतिबाधा: लगभग 75 MΩ

4) वोल्टेज लाभ: निम्न आवृत्तियों के लिए 200,000 

5) इनपुट ऑफसेट: 2 mV और 6 mV के बीच की सीमा

6) द्रुत घूर्णन दर: 0.5 V/µS

सही उत्तर विकल्प 2 है।

संकल्पना:

I/O उपकरणों को जोड़ने के लिए एकल BUS संरचना का उपयोग किया जाता है। एक सामान्य बस का उपयोग एकल बस अभिविन्यास में बाह्य उपकरणों और CPU के बीच संचार के लिए किया जाता है। एकल सामान्य बस के उपयोग के कारण इसमें कमियां हैं।​

• सभी इकाइयाँ एक ही बस से जुड़ी हुई हैं, इसलिए यह अंतःसंबंधन का एकमात्र साधन प्रदान करती है। एकल बस संरचना में सादगी और निम्न लागत के फायदे होते हैं।
• क्योंकि एक ही समय में केवल दो इकाइयाँ डेटा पारेषण में भाग ले सकती हैं, एकल बस संरचनाओं में प्रतिबंधित गति का दोष होता है।
• यह एक मध्यस्थ तंत्र के उपयोग के साथ-साथ इकाइयों की बलित प्रतीक्षा की आवश्यकता है।
• एक उदाहरण प्रक्रमक और प्रिंटर के बीच संचार है।

इस प्रकार सही उत्तर एकल BUS संरचना है।

Additional Information

•  MULTIBUS II सामान्य उद्देशीय 8-, 16-, और 32-बिट माइक्रो कंप्यूटर प्रणाली को डिजाइन करने के लिए एक खुली प्रणाली बस स्थापित्य है।

समाकलक:

• ऑप-एम्प समाकलक एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर परिपथ है जो समाकलन का गणितीय संचालन करता है।
• हम समय के साथ इनपुट वोल्टेज में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया देने के लिए आउटपुट में परिवर्तन कर सकते हैं क्योंकि ऑप-एम्प समाकलक एक आउटपुट वोल्टेज का उत्पादन करता है जो इनपुट वोल्टेज के समाकलन के समानुपाती होता है।

महत्वपूर्ण:

योजी एम्पलीफायर:

• योजी एम्पलीफायर मूल रूप से एक ऑप-एम्प परिपथ है जो कई इनपुट संकेतों को एक एकल आउटपुट के रूप में संयोजित कर सकता है जो कि लागू इनपुट का भारित योग है।
• ऑप-एम्प एम्पलीफायर है, लेकिन एक ऑप-एम्प भी योजी संचालन कर सकता है। हम इनपुट संकेतों की संख्या को संयोजित करने और इनपुट संकेतों के भारित योग के रूप में एकल आउटपुट उत्पन्न करने के लिए एक ऑप-एम्प परिपथ डिजाइन कर सकते हैं।

सटीक दिष्टकारी:

• सटीक दिष्टकारी, जिसे सुपर डायोड के रूप में भी जाना जाता है, ऑपरेशनल एम्पलीफायर के साथ प्राप्त एक विन्यास है, जिसमें परिपथ एक आदर्श डायोड और दिष्टकारी की तरह व्यवहार करता है।
• यह उच्च परिशुद्धता के साथ संकेत के संसोधन के लिए बहुत उपयोगी है। एक सटीक दिष्टकारी की मदद से उच्च-परिशुद्धता वाला संकेत संसोधन बहुत आसानी से किया जा सकता है।

अवकलक:

• मूल ऑपरेशनल एम्पलीफायर अवकलक परिपथ एक आउटपुट संकेत का उत्पादन करता है जो इनपुट संकेत का पहला व्युत्पत्तिक होता है।
• अवकलक में इनपुट संकेत संधारित्र पर लागू किया जाता है। संधारित्र किसी भी DC सामग्री को अवरुद्ध करता है, इसलिए एम्पलीफायर योजी बिंदु X पर कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट वोल्टेज शून्य होता है।
• संधारित्र केवल AC प्रकार के इनपुट वोल्टेज परिवर्तन को गुजरने की अनुमति देता है और इसकी आवृत्ति इनपुट सिग्नल के परिवर्तन की दर पर निर्भर होती है।

एक परिपथ को रैखिक कहा जाता है यदि इसके इनपुट और आउटपुट के बीच एक रैखिक संबंध मौजूद है। इसी तरह, एक परिपथको गैर-रैखिक कहा जाता है यदि इसके इनपुट और आउटपुट के बीच एक गैर-रैखिक संबंध मौजूद है।

Op-Amp का रैखिक अनुप्रयोग:

• विपरित प्रवर्धक
• वोल्टेज से धारा परिवर्तक
• वोल्टेज अनुगामी
• समाकलक अवकलन
• उपकरण एम्प्लीफायर
• लघुगुणक और प्रतिलघुगुणक एम्प्लीफायर

Op-Amp के गैर-रैखिक अनुप्रयोग:

• श्मिट ट्रिगर
• सैंपल और धारण परिपथ
• जीरो क्रॉसिंग डिटेक्टर
• शून्य पारगमन संसूचक
• बहुकंपक: अनवस्थित, एक स्थितिक, द्विस्थितिक
• Op-Amp के संयोजन के साथ परिशुद्ध दिष्टकारी या सुपर डायोड

वोल्टेज अनुगामी:

• वोल्टेज अनुगामी एक op-amp परिपथ है जिसका आउटपुट वोल्टेज सीधे इनपुट वोल्टेज का पालन करता है अर्थात् आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज के समकक्ष होता है। 
• op-amp परिपथ कोई प्रवर्धन प्रदान नहीं करता है, इसलिए इसका वोल्टेज लाभ एकल होता है। 
• वोल्टेज अनुगामी का प्रयोग एक बफर ऐम्प्लीफायर, पृथक ऐम्प्लीफायर, एकल लाभ ऐम्प्लीफायर के रूप में किया जाता है क्योंकि आउटपुट इनपुट का पालन करता है। 
• वोल्टेज अनुगामी कोई परिवर्तन या प्रवर्धन प्रदान नहीं करता है लेकिन केवल प्रतिरोध करता है।

विशेषताएं:

• उच्च इनपुट प्रतिबाधा 
• निम्न आउटपुट प्रतिबाधा 
• उच्च धारा लाभ और शक्ति लाभ
• एकल वोल्टेज लाभ

व्युत्पत्ति:

वोल्टेज अनुगामी परिपथ एक गैर-इनवर्टिंग ऐम्प्लीफायर जिसमें ऋणात्मक फीडबैक होता है।

गैर-इनवर्टिंग ऐम्प्लीफायर की लब्धि को निम्न द्वारा दिया जाता है:

\(A = 1 + \frac{{{R_f}}}{{{R_1}}}\)

वोल्टेज अनुगामी के लिए Rf, 0 है

इसलिए लाभ (A) = 1

अवधारणा:

एक प्रवर्धक के लिए वोल्टेज लाभ (Av) को आउटपुट वोल्टेज से इनपुट वोल्टेज के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, अर्थात

\(A_v=\frac{V_0}{V_{in}}\)

V0 = आउटपुट वोल्टेज

Vin = इनपुट वोल्टेज

गणना:

दिया गया है कि: Av = 500, और V0 = 5 V

\(500=\frac{5}{V_{in}}\)

Vin = 1/100 V

Vin = 10 mV

विपरीत ऐम्प्लीफायर

विपरीत ऐम्प्लीफायर के विन्यास को यहाँ नीचे दर्शाया गया है:

लाभ को निम्न रूप में परिभाषित किया गया है:

\(\frac{{{V_0}}}{{{V_{in}}}} = - \frac{{{R_f}}}{R}\)

यदि प्रतिबाधा Rf और R परिमाण और चरण में बराबर हैं, तो बंद-लूप वोल्टेज लाभ -1 है और इनपुट सिग्नल आउटपुट पर 180° चरण स्थानांतरण से गुजरेगा। इसलिए, ऐसे परिपथ को चरण इन्वर्टर भी कहा जाता है। 

विश्लेषण:

यदि इनपुट निम्न रूप में दिया गया है:

तो आउटपुट इनपुट का 180° स्थानांतरित किस्म है। 

अतः विकल्प 1 सही है। 

गैर-विपरीत ऐम्प्लीफायर:

गैर-विपरीत ऐम्प्लीफायर का विन्यास यहाँ नीचे दर्शाया गया है। 

लाभ को निम्न रूप में परिभाषित किया गया है:

\(\frac{{{V_0}}}{{{V_{in}}}} = 1 + \frac{{{R_f}}}{R}\)

RC युग्मित प्रवर्धक में, उच्च C_c के साथ आवृत्ति प्रतिक्रिया में सुधार किया जा सकता है। संधारित्र C_c युग्मन संधारित्र है जो दो चरणों को जोड़ता है और चरणों के बीच DC हस्तक्षेप को रोकता है और प्रचालन बिंदु की शिफ्ट को नियंत्रित करता है।