Peak वोल्टेज

एक आवधिक तरंग के रूप में सक्रिय संवेदक को इसके अधिकतम सकारात्मक आयाम और इसके अधिकतम नकारात्मक आयाम के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है। एक साइनसोइडल संकेत के लिए, यह मान दो बार आयाम है, या इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट करने के लिए, इनपुट, इनपुट करने के लिए,

वोल्टेज मापन में Op Amps की भूमिका

ऑपरेशनल एम्पलीफायर एनालॉग सिग्नल कंडीशनिंग के कार्य-दर्शक हैं। पीक-टू-पीक माप सर्किट में, वे तीन प्राथमिक कार्यों की सेवा करते हैं: सिग्नल स्रोत को लोड करने से रोकने के लिए इनपुट को बफर करना, कमजोर संकेतों को एक मापने योग्य स्तर तक बढ़ाना और न्यूनतम त्रुटि के साथ सटीक सुधार या चोटी का पता लगाने को लागू करना। आधुनिक op amps अत्यंत कम इनपुट पूर्वाग्रह धाराओं, चौड़े बैंडविड्थ और उच्च गति वाली दरों की पेशकश करते हैं, जिससे उन्हें कम आवृत्ति वाले ऑडियो से लेकर उच्च गति वाले डेटा स्ट्रीम तक सब कुछ उपयुक्त बना दिया जाता है।

सिग्नल विश्लेषण के लिए Op Amps की प्रमुख विशेषताएं

  • ]उच्च खुला-लूप लाभ - प्रतिक्रिया आधारित चोटी डिटेक्टरों के सटीक कार्यान्वयन को सक्षम बनाता है, जिससे गैर-रेखीयता के कारण होने वाली त्रुटियों को कम किया जा सकता है।
  • Wide बैंडविड्थ और slew rate - विरूपण के बिना उच्च आवृत्ति तरंगों के तेजी से चलने वाले किनारों को सही ढंग से ट्रैक करने के लिए आवश्यक।
  • ] कम इनपुट ऑफसेट वोल्टेज और drift - डीसी त्रुटियों को कम करने के लिए जो अन्यथा मापा चोटी मान को स्थानांतरित करेगा।
  • ]उच्च सामान्य मोड अस्वीकृति अनुपात (CMRR) - अंतर संकेतों को मापने के दौरान सामान्य मोड शोर को अस्वीकार करता है, शोर वातावरण में सटीकता में सुधार करता है।
  • ]Rail-to-rail इनपुट/output क्षमता - सर्किट को उन संकेतों को संभालने की अनुमति देता है जो आपूर्ति रेल के करीब स्विंग करते हैं, जो उपयोग करने योग्य माप सीमा को बढ़ाते हैं।

जब एक चोटी-टू-पीक डिटेक्टर के लिए एक op amp का चयन करते हैं, तो इंजीनियर अक्सर ] एनालोग डिवाइसेस के पैरामीट्रिक खोज उपकरण या ]Texas Instruments' op amp चयन मार्गदर्शिका ] सिग्नल आवृत्ति, आयाम और सटीकता आवश्यकताओं के लिए डिवाइस विशेषताओं से मिलान करने के लिए।

एक सक्रिय पीक-to-पीक मापन सर्किट डिजाइन करना

दो लोकप्रिय वास्तुकला सक्रिय चोटी के लिए मौजूद हैं -to-peak माप: डायोड-कैपेसिटर चोटी डिटेक्टर और सटीक पूर्ण-तरंग करनेवाला एक चोटी-होल्ड सर्किट के बाद। प्रत्येक की ताकत और व्यापार-बंद है।

बेसिक पीक डिटेक्टर सर्किट

क्लासिक पीक डिटेक्टर एक op amp, एक डायोड और एक फीडबैक पाश में एक संधारित्र का उपयोग करता है। op amp डायोड को ड्राइव करता है, संधारित्र को इनपुट सिग्नल के चरम वोल्टेज पर चार्ज करता है। डायोड की फॉरवर्ड ड्रॉप को op amp के ओपन-लूप लाभ द्वारा मुआवजा दिया जाता है, जो आम तौर पर कुछ मिलीवोल्ट्स को त्रुटि को कम करता है। संधारित्र में एक रीसेट स्विच या एक डिस्चार्ज प्रतिरोधी सर्किट को नए चोटियों को ट्रैक करने की अनुमति देता है। हालांकि, यह कॉन्फ़िगरेशन डायोड के रिवर्स रिकवरी टाइम से पीड़ित होता है, जो अधिकतम ऑपरेटिंग आवृत्ति को सीमित करता है। एक Schottky डायोड को जोड़ना या तेजी से रिकवरी डायोड का उपयोग करके संधारित्र (Astream संधारित्र) के बाद में आवृत्ति रेंज को धक्का दे सकता है।

प्रेसिजन पूर्ण-वेव रेक्टिफायर दृष्टिकोण

उन अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें सकारात्मक और नकारात्मक शिखर पहचान की आवश्यकता होती है, एक सटीक पूर्ण तरंग रेक्टिफायर जो अलग सकारात्मक और नकारात्मक शिखर-धारा सर्किट के साथ मिलकर सही चोटी-to-peak वोल्टेज पैदा करता है। पूर्ण-तरंग रेक्टिफायर, अक्सर दो op amps और कुछ डायोड के साथ बनाया गया, एक द्विध्रुवीय तरंग का उत्पादन करता है जिसका आयाम मूल संकेत के पूर्ण मूल्य के बराबर होता है। बाद में चोटी-धारा सर्किट इस सुधारित संकेत की अधिकतम संख्या को कैप्चर करता है, जो शिखर-to-peak मान के अनुरूप होता है। यह विधि डायोड आगे वोल्टेज को गतिशील रूप से छोड़ देती है और ऑडियो और कम-आरएफ आवृत्तियों पर अच्छी तरह काम करती है।

कम पास फ़िल्टरिंग और होल्ड डायनेमिक्स

दोनों डिजाइनों में, एक कम-पास फ़िल्टर (अक्सर एक साधारण आरसी चरण) के बाद संधारित्र संकेत के एसी घटक के कारण किसी भी लहर को चिकना कर सकता है, खासकर जब बड़े पैमाने पर क्रेस्ट फैक्टर के साथ टोन को मापता है। कट-ऑफ आवृत्ति को मौलिक रूप से फ़िल्टर करने के लिए पर्याप्त रूप से सेट किया जाना चाहिए जबकि अभी भी सर्किट को आयाम परिवर्तन के जवाब देने की अनुमति देता है। अंगूठे का एक विशिष्ट नियम 1/10 वें पर फिल्टर कोने को सबसे कम अपेक्षित सिग्नल आवृत्ति पर सेट करना है। फिल्टर डिजाइन व्यापार-बंद के विस्तृत विवरण के लिए, देखें पिक डिटेक्टर सर्किट पर इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन का लेख ]]]]।

Op Amp-based Peak-to-Peak डिटेक्टरों के लाभ और सीमा

सक्रिय चोटी-to-peak माप सर्किट निष्क्रिय डायोड-कैपेसिटर विधियों पर स्पष्ट सुधार प्रदान करते हैं, लेकिन वे चुनौतियों के बिना नहीं हैं।

लाभ

  • ]उच्च सटीकता - Op amp प्रतिक्रिया लगभग डायोड फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप को समाप्त करती है, जो सावधानीपूर्वक घटक चयन के साथ 0.5% से नीचे की त्रुटियों को प्राप्त करती है।
  • ]Negligible load - एक op amp (10]]8]]]]] Ω या अधिक) की उच्च इनपुट प्रतिबाधा संकेत स्रोत से लगभग कोई वर्तमान नहीं है।
  • ]Flexible gain स्केलिंग - बाह्य प्रतिरोधक माप रेंज को संकेत आयाम के अनुरूप होने की अनुमति देते हैं, जिससे माइक्रोवोल्ट-स्तर का पता लगाने और वोल्ट-स्तर की हैंडलिंग दोनों को सक्षम किया जा सकता है।
  • ]Fast track – उच्च गति वाले op amps (slew rate > 50 V/μs), सर्किट सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ तक पहुंचने वाले संकेतों के शिखर पर कब्जा कर सकता है या कुछ मेगाहर्ट्ज़ भी।

सीमा

  • Component संवेदनशीलता - प्रतिरोधी सहिष्णुता, संधारित्र रिसाव, और op amp ऑफसेट वोल्टेज सभी माप त्रुटि में योगदान करते हैं। प्रेसिजन प्रतिरोधक (0.1%) और कम रिसाव संधारित्र अक्सर आवश्यक होते हैं।
  • ] तापमान drift – Op amp ऑफसेट वोल्टेज और डायोड विशेषताओं तापमान के साथ बदल जाते हैं। Chopper-स्थिर ओप amps drift को कम कर सकते हैं लेकिन लागत में वृद्धि कर सकते हैं।
  • Hold-time बनाम लहर व्यापार बंद - एक बड़े पकड़ संधारित्र तरंग अस्वीकृति में सुधार करता है लेकिन तेजी से आयाम परिवर्तन को ट्रैक करने की सर्किट की क्षमता को कम करता है। सक्रिय निर्वहन सर्किट या नमूना-और-हैकने वाली शीर्षता को समय-समय पर चलने वाले संकेतों के लिए आवश्यक किया जा सकता है।
  • ]]पावर सप्लाई आवश्यकताओं - द्विध्रुवी इनपुट को संभालने के लिए दोहरी-आपूर्ति op amps आम हैं, हालांकि एकल-आपूर्ति रेल-टू-रेल op amps उपयुक्त स्तर-शिफ्टिंग के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है।

सिग्नल विश्लेषण में अनुप्रयोग

सक्रिय चोटी से पीक माप सर्किट कई इंजीनियरिंग विषयों में तैनात हैं। नीचे विस्तार उदाहरण हैं।

ऑडियो इंजीनियरिंग

ऑडियो मिश्रण कंसोल और परीक्षण उपकरण में, पीक-टू-पीक माप तात्कालिक संकेत जोर की सटीक रीडिंग प्रदान करता है, जो क्लिपिंग या क्षणिक अधिभार का पता लगाने के लिए RMS मानों की तुलना में अधिक जानकारीपूर्ण है। Op amp-based शिखर डिटेक्टर VU मीटर, स्पेक्ट्रम विश्लेषकों और कंप्रेसर/सीमित सर्किट में पाया जा सकता है। तेजी से प्रतिक्रिया समय इंजीनियरों को संकेत चोटियों की पहचान करने की अनुमति देता है जो डाउनस्ट्रीम एम्पलीफायरों में विरूपण का कारण बन सकता है।

वायरलेस संचार

RF पावर माप अक्सर एक मॉडुलेटेड कैरियर के लिफाफे का पता लगाने पर निर्भर करता है। एक सटीक चोटी-टू-पीक डिटेक्टर के बाद एक ADC द्वारा प्रेषित शक्ति स्तर की वास्तविक समय निगरानी को सक्षम बनाता है, जिससे एम्पलीफायर संतृप्ति से बचने और नियामक उत्सर्जन सीमाओं के अनुपालन को सुनिश्चित करने में मदद मिलती है। op amp पोस्ट-amplification के साथ Schottky डायोड डिटेक्टर सेलुलर बेस स्टेशन परीक्षण और इन-फील्ड स्पेक्ट्रम विश्लेषण में आम हैं।

चिकित्सा उपकरण

इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ECG) और इलेक्ट्रोएन्सेफालोग्राम (EEG) संकेतों में छोटे-amplitude इलेक्ट्रिकल गतिविधि (मिलिवोल्ट्स) होती है जिन्हें बढ़ाया और विश्लेषण किया जाना चाहिए। पीक-टू-पीक वोल्टेज माप चिकित्सकों को हृदय आर-वेवों की ताकत या मस्तिष्क-वेव लय के आयाम का आकलन करने में मदद करता है। कम-noise op amps जैसे Analog डिवाइस AD8421] अक्सर इन फ्रंट-एंड चरणों में कार्यरत होते हैं ताकि आवश्यक सिग्नल-टू-नोइस अनुपात प्राप्त हो सके।

औद्योगिक सेंसर

एक्सेलेरोमेटर और दबाव ट्रांसड्यूसर एसी सिग्नल का उत्पादन करते हैं, जिनका शिखर-से-पीक आयाम कंपन की तीव्रता या दबाव भिन्नता के बराबर होता है। भविष्यवाणियों में, op amp-आधारित शिखर डिटेक्टर माइक्रोकंट्रोलर को डेटा खिलाते हैं जो कंपन सुरक्षित सीमा से अधिक होने पर अलार्म ट्रिगर करते हैं। एक विस्तृत तापमान रेंज (-40 °C से +85 °C) पर काम करने की क्षमता इन सर्किटों को फैक्ट्री फ्लोर वातावरण के लिए उपयुक्त बनाती है।

निष्कर्ष

परिचालन एम्पलीफायर सटीक, तेज और लचीला चोटी के निर्माण के लिए अपरिहार्य हैं - पीक वोल्टेज माप सर्किट। चाहे एक सरल डायोड-कैपेसिटर पीक डिटेक्टर या नमूने-and-hold के साथ एक अधिक परिष्कृत परिशुद्धता पूर्ण-तरंग करनेवाला के रूप में कार्यान्वित किया जाए, सक्रिय दृष्टिकोण निष्क्रिय विकल्प पर सटीकता और बैंडविड्थ में चुंबकीय सुधार के आदेशों को वितरित करता है। ध्यान से ओप amp, डायोड और समर्थन घटकों का चयन करके, इंजीनियर माप प्रणाली बना सकते हैं जो जानबूझकर आरएफ वाहकों के लिए कम आवृत्ति ऑडियो से लेकर संकेतों के आयाम को कैप्चर करते हैं। चूंकि संकेत विश्लेषण संचार, चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक्स और औद्योगिक नियंत्रण में नवाचार को जारी रखता है, इन सर्किटों में ओप amp की भूमिका समान बनी हुई है।