ओपी amp स्लीव रेट: वर्किंग एंड इट्स एप्लिकेशन

एक परिचालन एम्पलीफायर (ओपी एएमपी) की स्लीव दर यह है कि आउटपुट वोल्टेज कितनी जल्दी बदल सकता है एक तेजी से बदलते इनपुट सिग्नल के जवाब में बदल सकता है।यह महत्वपूर्ण है क्योंकि यह ओपी amp को विकृति के बिना तेजी से संकेतों को संभालने की अनुमति देता है, विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में संकेतों को स्पष्ट और सटीक रखता है।यह दर, प्रति माइक्रोसेकंड (v/examp) प्रति वोल्ट में मापी जाती है, जहां इनपुट में उच्च-आवृत्ति संकेत या त्वरित परिवर्तन होते हैं।

यह लेख इस बात पर एक विस्तृत नज़र रखता है कि कैसे एम्पलीफायरों में अलग-अलग डिज़ाइन विकल्प, जैसे कि आवृत्ति मुआवजा, आउटपुट स्टेज सेटअप और आंतरिक समाई जैसे, ऑप-एएमपी कैसे काम करते हैं।यह स्लीव रेट और बैंडविड्थ के बीच संतुलन के बारे में भी बात करता है, और विशिष्ट उपयोगों के लिए सही चुनने में मदद करने के लिए विभिन्न एम्पलीफायरों की तुलना करता है।

सूची

चित्रा 1: स्लीव दर माप सर्किट

परिचालन एम्पलीफायरों में स्लीव दर को प्रभावित करने वाले कारक

कई तत्व इस दर को प्रभावित करते हैं, जो ओपी-एएमपी के समग्र प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं।

आवृत्ति मुआवजा विभिन्न परिस्थितियों में एक ऑप-एम्प को स्थिर रखने के लिए महत्वपूर्ण है।इसमें उच्च आवृत्तियों पर दोलनों जैसी समस्याओं से बचने के लिए मुआवजा कैपेसिटर और फीडबैक लूप जैसे आंतरिक भागों का उपयोग करना शामिल है।हालांकि, ये भाग भी धीमा कर देते हैं कि ओपी-एएमपी कितनी जल्दी इनपुट सिग्नल में तेजी से बदलाव का जवाब दे सकता है, जो कि स्लीव दर को सीमित करता है।इसलिए, जब वे स्थिरता के साथ मदद करते हैं, तो वे अचानक बदलावों पर प्रतिक्रिया करने में ऑप-एम्प की गति को भी कम करते हैं।

चित्रा 2: ओपी-एम्प की आवृत्ति मुआवजा

आउटपुट चरण का डिजाइन एक ऑप-एएमपी में एक और मुख्य कारक है जो स्लीव दर को प्रभावित करता है।इस चरण में आउटपुट ट्रांजिस्टर और सर्किट जैसे घटक शामिल हैं जो लोड को चलाने की वर्तमान आवश्यकता प्रदान करते हैं।इन भागों का आकार और डिज़ाइन यह निर्धारित करता है कि किसी भी कनेक्टेड कैपेसिटर को चार्ज या डिस्चार्ज करने के लिए कितना करंट आपूर्ति की जा सकती है जो सीधे स्लीव दर को प्रभावित करता है।उदाहरण के लिए, बड़े ट्रांजिस्टर अधिक वर्तमान प्रदान कर सकते हैं, जिससे आउटपुट वोल्टेज को अधिक तेज़ी से बदल सकता है।इसी तरह, वर्तमान को बढ़ावा देने वाले सर्किट ओपी-एम्प को अचानक इनपुट परिवर्तनों के लिए तेजी से जवाब देने में मदद कर सकते हैं, जिससे स्लीव दर में सुधार होता है।

चित्र 3: ओपी-एम्प आउटपुट स्टेज डिजाइन

एक ओपी-एम्प के अंदर, डिवाइस के संचालन के रूप में अलग-अलग कैपेसिटर स्टोर और रिलीज़ चार्ज। आंतरिक समाई की कुल राशि प्रतिक्रिया और मुआवजा नेटवर्क में, स्लीव दर को प्रभावित करता है।यह कैपेसिटेंस नियंत्रित करता है कि ओपी-एएमपी कितनी जल्दी चार्ज और डिस्चार्ज कर सकता है, यह प्रभावित करता है कि आउटपुट कितनी तेजी से इनपुट परिवर्तनों का पालन कर सकता है। लाभ बैंडविड्थ उत्पाद (GBP) Op-amp की एक सीमा निर्धारित करती है कि आउटपुट कितनी जल्दी इनपुट सिग्नल का पालन कर सकता है, जबकि अभी भी सटीक है।एक उच्च GBP का मतलब है कि OP-AMP सटीकता खोए बिना उच्च आवृत्तियों को संभाल सकता है, जिससे एक बेहतर स्लीव दर हो सकती है।

चित्रा 4: ओपी-एम्पी गेन बैंडविड्थ

परिचालन एम्पलीफायरों में दर विकृति

चित्रा 5: स्लीव रेट

जब एक ऑप-एम्प की स्लीव दर पार हो जाती है, तो आउटपुट सिग्नल में विरूपण स्पष्ट हो जाता है, विशेष रूप से साइन तरंगों के साथ।एक साइन लहर आसानी से बढ़ती है और गिरती है, और सबसे तेज़ परिवर्तन शून्य-क्रॉसिंग पॉइंट पर होता है।यदि साइन वेव की आवृत्ति या ताकत ओप-एम्प के लिए बहुत अधिक है, तो आउटपुट उस चिकनी साइन वेव की तरह नहीं दिखेगा जो अंदर चली गई।आउटपुट तेजी से इनपुट के साथ बनाए रखने के लिए।

यह त्रिकोणीय आउटपुट एक स्पष्ट संकेत है जिसे स्लीव दर विरूपण के रूप में जाना जाता है।इस प्रकार की विरूपण एक समस्या है क्योंकि यह न केवल तरंग के आकार को बदलता है, बल्कि अवांछित आवृत्तियों का भी परिचय देता है जो सर्किट के अन्य भागों को गड़बड़ कर सकते हैं।यह स्थिति स्पष्ट रूप से दिखाती है कि कैसे एक ओपी-एएमपी इनपुट सिग्नल में त्वरित बदलाव के साथ संघर्ष कर सकता है।

स्लीव रेट डिस्टॉर्शन को रोकने के लिए, एक स्लीव रेट के साथ एक ओपी-एम्पी चुनना महत्वपूर्ण है जो आपके एप्लिकेशन में आपके द्वारा अपेक्षित सबसे तेज वोल्टेज परिवर्तन से अधिक है।सही स्लीव दर का पता लगाने के लिए सिग्नल की ताकत और गति दोनों के बारे में सोचें।इस तरह, Op-amp आउटपुट को गड़बड़ किए बिना त्वरित परिवर्तनों को संभाल सकता है।

चित्रा 6: स्लीव दर विरूपण

आवश्यक स्लीव दर की गणना

आवश्यक स्लीव दर की गणना करने के लिए उपयोग किया जाने वाला सूत्र है:

इस सूत्र में:

• संकेत की उच्चतम आवृत्ति है जिसे आप बढ़ाना चाहते हैं (हर्ट्ज, हर्ट्ज में मापा जाता है)।

• उस सिग्नल का शिखर वोल्टेज है (वोल्ट, वी में मापा गया)।

मान लीजिए कि आप एक संकेत को बढ़ाना चाहते हैं जिसमें 5V का पीक वोल्टेज और 25kHz की आवृत्ति है।आप इस प्रकार से स्लीव दर की गणना करेंगे:

जब आप इन मूल्यों को गुणा करते हैं, तो आपको मिलता है:

अंत में, गणना की गई स्लीव दर की तुलना OP-AMP के विनिर्देशों के साथ करें जिसका आप उपयोग करने की योजना बनाते हैं।विरूपण-मुक्त संचालन सुनिश्चित करने के लिए OP-AMP की स्लीव दर कम से कम गणना मूल्य के रूप में अधिक होनी चाहिए।

चित्रा 7: स्लीव रेट फॉर्मूला

यहाँ एक और उदाहरण है।कल्पना कीजिए कि आपको निम्नलिखित विशेषताओं के साथ एक साइनसोइडल सिग्नल चलाने की आवश्यकता है:

• पीक-टू-पीक वोल्टेज: 5V

• अधिकतम आवृत्ति: 1 मेगाहर्ट्ज (प्रति सेकंड 1 मिलियन चक्र)

हमारा लक्ष्य विकृति के बिना इस संकेत को संभालने के लिए एक ओपी amp के लिए आवश्यक न्यूनतम स्लीव दर की गणना करना है।

5V पीक-टू-पीक सिग्नल के लिए मानों को तोड़ने के लिए, हम पहले पीक वोल्टेज की गणना करते हैं।पीक वोल्टेज पीक-टू-पीक वोल्टेज का आधा है।5V के पीक-टू-पीक वैल्यू के साथ सिग्नल के लिए, पीक वोल्टेज () 2.5V होगा, जैसा कि सूत्र द्वारा गणना की गई है:

इसके अतिरिक्त, अधिकतम आवृत्ति () 1 मेगाहर्ट्ज के रूप में प्रदान किया गया है।

स्लीव रेट (SR) इस बात का एक उपाय है कि एक ऑप amp का आउटपुट कितनी जल्दी बदल सकता है।विरूपण से बचने के लिए, सिग्नल के साथ बनाए रखने के लिए स्लीव दर काफी तेज होनी चाहिए।स्लीव दर की गणना करने का सूत्र है:

आइए मानों को सूत्र में डालें:

यह सरल करता है:

तो, यह सुनिश्चित करने के लिए कि आपका ओपी amp विकृति के बिना 1 मेगाहर्ट्ज आवृत्ति पर 5V पीक-टू-पीक सिग्नल को संभाल सकता है, इसमें कम से कम 15.7 V/μs की दर की दर होनी चाहिए।

स्लीव रेट बनाम बैंडविड्थ

ऑपरेशनल एम्पलीफायरों में स्लीव रेट और बैंडविड्थ के बीच संबंध को उच्च-आवृत्ति संकेतों को संभालने की उनकी क्षमता की आवश्यकता होती है।एक उच्च स्लीव दर आउटपुट वोल्टेज को अधिक तेज़ी से बदलने की अनुमति देती है, और कुछ मामलों में एम्पलीफायर के बैंडविड्थ में सुधार कर सकती है।हालांकि, एक तेज स्लीव दर अकेले एक विस्तृत बैंडविड्थ की गारंटी नहीं देती है।बैंडविड्थ ओपी एएमपी के आंतरिक मुआवजे और इसके आंतरिक चरणों के डिजाइन जैसे कारकों द्वारा भी सीमित है।ये बाधाएं इस बात पर प्रकाश डालती हैं कि जबकि स्लीव रेट और बैंडविड्थ दोनों महत्वपूर्ण हैं, वे सीधे एक दूसरे के बराबर नहीं हैं, और दोनों को इष्टतम प्रदर्शन के लिए विचार करने की आवश्यकता है।

सर्किट डिजाइन करते समय, आपको विशिष्ट अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं से मेल खाने के लिए सावधानीपूर्वक स्लीव रेट और बैंडविड्थ को संतुलित करने की आवश्यकता होती है।यदि स्लीव दर बहुत कम है, तो एम्पलीफायर उन संकेतों को विकृत कर सकता है जो तेजी से बदलते हैं, भले ही बैंडविड्थ कागज पर पर्याप्त लगता है।इसके विपरीत, सीमित बैंडविड्थ के साथ एक एम्पलीफायर उच्च-आवृत्ति संकेतों को सटीक रूप से बढ़ाने के लिए संघर्ष करेगा, चाहे इसकी स्लीव दर की परवाह किए बिना।इस अन्योन्याश्रय का मतलब है कि सिग्नल अखंडता के साथ मुद्दों को रोकने के लिए दोनों कारकों का एक साथ मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

एक परिचालन एम्पलीफायर का चयन करने के लिए एक साथ स्लीव दर और बैंडविड्थ दोनों पर विचार करने की आवश्यकता होती है।चुना ओपी amp सिग्नल विरूपण या हानि जैसी समस्याओं से बचने के लिए इनपुट सिग्नल की पूर्ण गतिशील रेंज और आवृत्ति स्पेक्ट्रम को संभालने में सक्षम होना चाहिए।

चित्र 8: बैंडविड्थ और स्लीव रेट

विभिन्न एम्पलीफायरों की दर

आपरेशनल एम्पलीफायर	स्लीव दर (टाइप) (वी/) एस)	मैंक्यू (टाइप) (एमए)	ठेठ आवेदन
LM741	0.5	2.8	सामान्य उद्देश्य, ऑडियो प्रसंस्करण
TL081	13	3.6	ऑडियो और वीडियो एम्पलीफायरों, सक्रिय फिल्टर
Opa2134	20	4	पेशेवर ऑडियो उपकरण, उच्च-निष्ठा amps
LM324	0.5	0.8	उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, सेंसर एम्पलीफायरों
Ad823	30	2.8	हाई-स्पीड सिग्नल कंडीशनिंग, एडीसी ड्राइवर
Ne5532	9	8	ऑडियो प्री-एम्पलीफायर, मिक्सिंग कंसोल
LT1014	0.2	0.35	सटीक इंस्ट्रूमेंटेशन, डीएमएमएस
LM358	0.6	0.7	कम-शक्ति अनुप्रयोग, बैटरी उपकरण
MCP602	2.3	1	पोर्टेबल डिवाइस, फोटोडायोड एम्पलीफायरों
Ada4898	1000	10	उच्च गति संचार, रडार प्रणाली
Opa369	0.05	0.9	कम-पावर पोर्टेबल डिवाइस, सेंसर एम्पलीफायरों
Opa333	0.5	0.17	चिकित्सा इंस्ट्रूमेंटेशन, सटीक सेंसर
Opa277	0.8	2.5	परिशुद्धता एनालॉग प्रसंस्करण, परीक्षण उपकरण
Opa129	1.5	6.5	उच्च-प्रतिबाधा बफरिंग, चिकित्सा उपकरण
Opa350	10	5.5	वीडियो एम्पलीफायरों, केबल ड्राइवर
Opa211	27	3.6	उच्च प्रदर्शन डेटा अधिग्रहण, ऑडियो एम्पलीफायरों
Opa827	25	4.5	ऑडियो preamps, ADC बफ़र्स, DAC आउटपुट एम्पलीफायरों
Opa835	560	3.9	वाइडबैंड एम्पलीफायरों, हाई-स्पीड सिग्नल प्रोसेसिंग
Opa847	6000	20	आरएफ/यदि लाभ ब्लॉक, उच्च गति संचार

निष्कर्ष

स्लीव दर परिचालन एम्पलीफायरों की एक विशेषता है जो प्रभावित करती है कि वे कितनी अच्छी तरह से तेजी से संकेतों को संभालते हैं और संकेत स्पष्टता बनाए रखते हैं।लेख में स्लीव दर को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों पर चर्चा की गई है, जैसे कि आंतरिक मुआवजा, आउटपुट स्टेज डिज़ाइन, और बैंडविड्थ सीमाओं को प्राप्त करना।इसमें आवश्यक स्लीव दर की गणना करने के लिए एक सूत्र शामिल है और स्लीव रेट और बैंडविड्थ के बीच संबंधों की पड़ताल करता है।लेख भी उनकी नींद की दरों के आधार पर एम्पलीफायरों की तुलना करता है और विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए एम्पलीफायर क्षमताओं के मिलान के लिए व्यावहारिक सलाह प्रदान करता है, जो कि स्लीव दर विरूपण जैसे मुद्दों को रोकता है।कुल मिलाकर, यह विस्तृत स्पष्टीकरण ऑप-एम्प्स को बेहतर समझने और इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में सुधार करने में मदद करता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न [FAQ]

1. यदि स्लीव दर अधिक है तो क्या होता है?

जब एक परिचालन एम्पलीफायर (ओपी amp) में एक उच्च स्लीव दर होती है, तो यह अपने इनपुट सिग्नल में परिवर्तन के लिए तेजी से प्रतिक्रिया दे सकता है, जिससे आउटपुट वोल्टेज तेजी से समायोजित करने की अनुमति देता है।यह क्षमता त्वरित सिग्नल प्रोसेसिंग की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए अच्छी है, जैसे कि वीडियो या आरएफ संचार।हालांकि, एक बहुत अधिक स्लीव दर भी चुनौतियां पेश कर सकती है।यह फीडबैक सिस्टम में सर्किट में दोलनों या अस्थिरता का कारण बन सकता है।इसके अलावा, तेजी से संक्रमण सर्किट में अधिक उच्च आवृत्ति शोर का परिचय दे सकते हैं, संभवतः बिजली की आपूर्ति लाइनों या पास के उच्च गति वाले डिजिटल संकेतों से।

2. आप स्लीव दर को कैसे नियंत्रित करते हैं?

एक परिचालन एम्पलीफायर (ओपी एएमपी) में स्लीव दर को नियंत्रित करने में ओपी एएमपी के आंतरिक कॉन्फ़िगरेशन को समायोजित करना या सर्किट डिजाइन को संशोधित करना शामिल है।एक विधि एक निहित स्लीव दर के साथ एक ओपी amp का चयन करना है जो आपके आवेदन की जरूरतों से मेल खाता है, जिससे आप अत्यधिक या अपर्याप्त गति से संबंधित मुद्दों को रोक सकते हैं।एक अन्य तरीका यह है कि अवरोधक या संधारित्र मूल्यों को बदलकर प्रतिक्रिया नेटवर्क को बदल दिया जाए जो यह प्रभावित कर सकता है कि ओपी एएमपी इनपुट परिवर्तनों के लिए कितनी जल्दी प्रतिक्रिया करता है, ओपी एएमपी को प्रतिस्थापित किए बिना फाइन-ट्यून प्रदर्शन के लिए एक व्यावहारिक तरीका प्रदान करता है।बाहरी मुआवजा तकनीक, जैसे कि बाईपास कैपेसिटर या स्नबर सर्किट को जोड़ना, स्थिरता में सुधार और अवांछित दोलनों को कम करके स्लीव दर को प्रबंधित करने में मदद कर सकता है।

3. क्या स्लीव दर एक रैंप दर है?

हां, स्लीव दर को अक्सर एक प्रकार की रैंप दर माना जाता है।यह उस अधिकतम दर का वर्णन करता है जिस पर एक ओपी amp का आउटपुट बदल सकता है, और प्रति माइक्रोसेकंड (v/µs) वोल्ट में व्यक्त किया जा सकता है।यह दर एक रैंप के समान है कि यह सीमित है कि आउटपुट वोल्टेज कैसे बढ़ सकता है या गिर सकता है, बहुत कुछ रैंप चढ़ाई या वंश के कोण को नियंत्रित करता है।

4. स्लीव दर और वृद्धि के समय के बीच क्या अंतर है?

सिग्नल प्रोसेसिंग में स्लीव रेट और राइज़ टाइम संबंधित हैं लेकिन अलग -अलग पैरामीटर हैं।स्लीव रेट मापता है कि एक परिचालन एम्पलीफायर का आउटपुट कितनी जल्दी बदल सकता है, जो सिग्नल आवृत्ति से स्वतंत्र परिवर्तन की अधिकतम दर को दर्शाता है।इसके विपरीत, राइज टाइम उस समय को संदर्भित करता है जब एक निर्दिष्ट कम मूल्य (10%) से अपने अधिकतम आयाम के उच्च मूल्य (90%) तक संक्रमण के लिए एक संकेत के लिए ले जाता है, और यह सिग्नल की आवृत्ति और सिस्टम के समग्र पर निर्भर हैबैंडविड्थ।जबकि स्लीव दर आउटपुट की अधिकतम क्षमता के लिए एक सीमा स्थिति निर्धारित करती है, वृद्धि समय एक अवलोकन योग्य विशेषता है कि एक संकेत उन सीमाओं के भीतर कैसे व्यवहार करता है।

5. स्लीव रेट और सीएमआरआर के बीच क्या संबंध है?

स्लीव रेट और कॉमन-मोड अस्वीकृति अनुपात (CMRR) एक परिचालन एम्पलीफायर (OP AMP) प्रदर्शन के दो अलग-अलग पहलू हैं।स्लीव रेट इस बात से संबंधित है कि ओपी एएमपी इनपुट सिग्नल में बदलाव का जवाब कितनी जल्दी दे सकता है, जबकि सीएमआरआर मापता है कि ओपी एएमपी शोर या हस्तक्षेप को कितनी अच्छी तरह से अस्वीकार कर सकता है जो दोनों इनपुट को समान रूप से प्रभावित करता है।यद्यपि ये दो कारक असंबंधित हैं, वे कुछ स्थितियों में एक -दूसरे को प्रभावित कर सकते हैं।उदाहरण के लिए, उच्च गति वाले सर्किटों में जहां ओपी amp को जल्दी से जवाब देना पड़ता है, एक उच्च स्लीव दर आंतरिक सर्किट में असंतुलन पैदा कर सकती है, जो CMRR को कम कर सकती है और त्रुटियों या विकृतियों का कारण बन सकती है।