செயல்படு மிகைப்பிகள்  வகைபாடு

செயல்படு மிகைப்பிகள் (செம்மிகைப்பிகள்-Op Amps) தொடர்முறை மின்னணுவியல் (analog electronics) உபயோகங்களில் ஒரு முக்கியமான உறுப்பு ஆகும். குறிகைச் செயலாக்கம் (signal processing) குறிப்பாக மருத்துவக் கருவிகள், ஏதேனும் வடிக்கட்டிகள், அலைவரைவிகள் (oscilloscopes), தேட்ட அட்டைகள் (probe cards) போன்றவற்றில் தேவைப்படுகின்றன. இந்த மூலசாதனங்கள் இரு வகைகளில் கிடைக்கின்றன- மின்னழுத்தப் பின்னூட்டு செம்மிகைப்பிகள் (voltage feedback op-amps-VFB) மற்றும் மின்னோட்டப் பின்னூட்டுச் செம்மிகைப்பிகள் (current feedback op-amps-CFB). இந்த இரண்டு பெயர்களும் குழப்பமாக இருக்கும். இந்த கட்டுரையில் வித்தியாசங்களைச் சந்திப்போம். செம்மிகப்பிகளில் எல்லோரும் புரிந்துகொள்வது மின்னழுத்தப் பின்னூட்டிச் செம்மிகைப்பிகள் (VFB). இதுதான் பாடங்களில் கற்பிக்கப்படுகிறது. ப்ரபலமான உபயோகங்களில் காணலாம்.

VFB செம்மிகைப்பியின் உள்ளீட்டுக் கூற்றிலுள்ள (Input Stage) திரிதடையங்கள் சமச்சீராக (symmetrical) அமைக்கப்பட்டிருக்கும். இவ்விருதிரிதடைய அமைப்பு வேறுபாடு இணை (differential pair) என அழைக்கப்படுகிறது. இந்தச் செம்மிகைப்பியின் இரு உள்ளீடுகள்-புரட்டும் முனை (inverting terminal) மற்றும் புரட்டா முனை (non-inverting terminal) திரிதடையங்களின் அடிவாய்களில் (bases) இணைக்கப்பட்டன. உள்ளீட்டுக் கூற்றில் இரண்டுத் திரிதடையங்களும் ஒரே சாருகை மின்னோட்டத்தில் (bias voltage) இயக்கப்படுகின்றன. இது சில்லு தயாரிப்பு முறைகளில் உறுதிபடுத்தப்படுகிறது. VFBயின் புரட்டும் உள்ளீட்டு முனை அதிக மின் எதிர்ப்பை அளிக்கிறது. இதன் காரணமாக அந்த முனையில் மின்னழுத்தப் பின்னூட்டு (voltage feedback) ஏற்படுகிறது. VFB செம்மிகப்பியின் இரண்டு உள்ளீடுகளிலும் மின்தடை அதிகமாக இருக்கும். இந்த வேறுபாடு இணையின் சமச்சீர் காரணத்தால் இந்த VFB செம்மிகைப்பிகளின் மின்னழுத்தப் பெய்ர்ச்சி (voltage offset) CFB செம்மிகைப்பிகளைவிடக் குறைவானது. VFB செம்மிகைப்பிகளில் சம உள்ளீடு எதிர்ப்பு வீதமும் (common mode rejection ratio-CMRR) மற்றும் திறன் மாறுபாடு எதிர்ப்பு வீதம் (power supply rejection ratio) அதிகமானது. CMRR மற்றும் PSRR எண்கள் ஒரு செம்மிகைப்பியில் அதிகமாக இருப்பது உன்னதம்.

மின்னோட்டப் பின்னூட்டு மிகைப்பிகளின் (CFB) முதல் கூறு நிஜத்தில் ஒரு மின்னழுத்த இடையகம் (voltage buffer) ஆகும். இந்த இடையகத்தின் உள்ளீடு, வெளியீடு முறையே புரட்டா, புரட்டும் முனைகளுக்கு இணையதாக கருதலாம். இதன் கட்டமைப்பு அடிப்படையிலே சமச்சீரற்றதாக (asymmetrical) இருக்கிறது. புரட்டும் உள்ளீட்டு முனை திரிதடையங்களின் அடிவாய்க்கும்; புரட்டா உள்ளீட்டு முனை திரிதடையங்களின் உமிழ்வாய்க்கும் (emitter) இணைக்கப்படிருக்கின்றன. இவ்விரண்டு முனைகளும் NPN, PNP இருவகையான திரிதடையங்களில் இணைகின்றன. இவ்விரண்டு திரிதடையங்களின் சாருகை மின்னழுத்தங்கள் மின்னோட்டங்களில் எப்பொழுதும் வேறுபாடுகள் இருக்கும். இதனால், மின்னோட்ட மின்னழுத்தப் பெயர்ச்சிகளCFB செம்மிகைப்பிகளில் VFBஐவிட அதிகமாக இருக்கும். புரட்டா முனையின் அதாவது இடையகத்தின் உள்ளீட்டின் மின் எதிர்ப்பு குறைவாகவும் புரட்டும் முனை அதாவது இடையகத்தின் வெளியீட்டின் மின் எதிர்ப்பு அதிகமாகவும் இருக்கும். ஆகையால் புரட்டும் முனையின் உள் மின்னோட்டம் புரட்டா முனையைவிட 2 இலிருந்து 5 வரை அதிகமாகும் (இது பின்னூட்டுப் பிணையத்தை பொறுத்து). இடையகத்தின் கற்றை அகலம் (band-width) CFBயில் மற்ற கூற்றுக்களைவிட அதிகமாகும். மின்னழுத்த இடையகத்திற்கு அடுத்ததாக அமையும் கூறு ஒரு மின்னோட்டப் பிம்பப்படுத்தி (current mirror) ஆகும். அதிலிருந்து வெளிவரும் மின்னோட்டம் ஒரு உயர் மின்எதிர்ப்பு கணுவில் (node) விடப்படுகிறது. இந்த மின்னோட்டப் பிம்பப்படுத்தி மற்றும் உயர் மின்எதிர்ப்பு கணு கூட்டாக ஒரு குறுக்கு எதிர்ப்புகை மிகைப்பி (trans-impedence amplifier) ஆக செயல்பட்டு வருகிறது. இம்மிகைப்பி CFB உள்ளீடு முனைகளுக்கிடையே திகழும் பிழை மின்னோட்டத்தை (error current) பெருக்கிறதSு.

VFB செம்மிகைப்பியில் Q3யின் உமிழ்வாய் மின்னோட்டம் VFB செம்மிகப்பியின் திருப்பு வீதத்தை (slew rate) உறுதிபடுத்துகிறது. ஆனால் CFB செம்மிகைப்பிகளில் திருப்பு மின்னோட்டத் தேவைகள் புரட்டும் முனை மூலம் வெளியிலிருந்தும் பூர்த்தி செய்யப்படுகிறது. ஆகையால் CFB செம்மிகைப்பிகளின் திருப்பு வீதம் VFBஐவிட பல்மடங்கு அதிகமாகிறது.

அடுத்தப் பக்கம்>>>...

(c) பதிப்புரிமை தொழில்நுட்பம் இணையஇதழ்/COPYRIGHT THOZHILNUTPAM.COM