نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر: سرکٹ، ڈیریویشن، ٹرانسفر فنکشن، بمقابلہ انورٹنگ سمنگ اور اس کی ایپلی کیشنز

آپریشنل یمپلیفائر مختلف ترتیبوں میں دستیاب ہیں۔ اے خلاصہ یمپلیفائر ان اقسام میں سے ایک ہے، جو کم از کم دو یا اس سے اوپر کے ان پٹ پر دستیاب وولٹیج کو ایک ہی o/p وولٹیج میں ملانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ انورٹنگ op-amp میں ایک واحد ان پٹ وولٹیج ہوتا ہے جو الٹا ان پٹ ٹرمینل کو فراہم کیا جاتا ہے۔ اگر ہم الٹنے والے ان پٹ ٹرمینل کو کئی ان پٹ ریزسٹرز دیتے ہیں، تو ہر ان پٹ اصل ان پٹ ریزسٹر ویلیو کے برابر ہے، جسے سمنگ ایمپلیفائر کہا جاتا ہے۔ یہ یمپلیفائر وولٹیج کو شامل کرنے اور گھٹانے کا عمل کرتا ہے۔ خلاصہ امپلیفائر کی دو قسمیں ہیں؛ الٹا اور غیر الٹا۔ یہ مضمون ایک پر مختصر معلومات فراہم کرتا ہے۔ غیر الٹنے والا سمنگ یمپلیفائر کام کرنا، اور اس کی ایپلی کیشنز۔

نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر کیا ہے؟

ایک قسم کی Op-Amp سرکٹ کنفیگریشن جو ایک ہی فیز یا polarity کے ساتھ سمڈ آؤٹ پٹ فراہم کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے اسے Non-inverting summing amplifier کہا جاتا ہے۔ اس قسم کے سمنگ ایمپلیفائر ڈائریکٹ کپلنگ تکنیک کا استعمال کرتے ہیں، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ سورس سگنلز منسلک ہیں اور Op-Amp سے ڈائریکٹ ہیں۔

اس قسم کی op-amp کی ترتیب میں، op-amp کے inverting ان پٹ کو گراؤنڈ کیا جاتا ہے۔ غیر الٹا ان پٹ ان پٹ وولٹیج کے ساتھ ریزسٹر کے ذریعے یا براہ راست منسلک ہوتا ہے۔ اس نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کا تعین درج ذیل فارمولے سے کیا جا سکتا ہے:

Vout = (1+Rf/R1)*Vin

جہاں 'Rf' فیڈ بیک ریزسٹر ہے، 'R1' ان پٹ ریزسٹر ہے اور Vin لاگو ان پٹ وولٹیجز کا مجموعہ ہے۔

نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر کام کر رہا ہے۔

ایک نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر i/p سگنلز کا ایک خلاصہ o/p فراہم کرتا ہے جس میں اسی طرح کی قطبیت (یا) مرحلہ بھی شامل ہے۔ اس یمپلیفائر میں متعدد ان پٹ ذرائع اور ایک واحد آؤٹ پٹ ہے جہاں یہ ان پٹ اس کے غیر الٹنے والے ٹرمینل سے ریزسٹرس کے ذریعے جڑے ہوتے ہیں۔

ہر ان پٹ سگنل براہ راست ایک ریزسٹر سے جڑا ہوتا ہے جبکہ ہر ریزسٹر کا دوسرا سرا صرف op-amp کے نان انورٹنگ ٹرمینل سے جڑا ہوتا ہے۔ اس کے بعد، سمنگ جنکشن ایک فیڈ بیک ریزسٹر کے ذریعے GND سے منسلک ہوتا ہے۔ لہذا یہ ترتیب صرف آپریشنل ایمپلیفائر کو مختلف ان پٹ وولٹیجز کو شامل کرنے کی اجازت دیتا ہے جس کا فیصلہ ایک ریزسٹر کی قدروں کے مطابق مناسب وزن کے ساتھ ہوتا ہے۔

اس یمپلیفائر کا کل آؤٹ پٹ تمام منسلک ان پٹ وولٹیجز کا مجموعہ ہے جہاں انفرادی وزن مساوی ان پٹ کے ساتھ منسلک ریزسٹرس پر منحصر ہوتا ہے۔ لہذا اس یمپلیفائر کا ان پٹ اور آؤٹ پٹ 0° کے ساتھ مرحلے میں ہے۔

Op Amp کا استعمال کرتے ہوئے نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر

نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر سرکٹ ڈایاگرام نیچے دکھایا گیا ہے۔ یہ ایمپلیفائر کنفیگریشن نان انورٹنگ ایمپلیفائر کی طرح ہے۔ اس یمپلیفائر کے ان پٹ وولٹیجز Op Amp کے نان انورٹنگ ان پٹ ٹرمینل کو دیے جاتے ہیں۔ اس یمپلیفائر کے آؤٹ پٹ کو انورٹنگ ان پٹ ٹرمینل کو وولٹیج ڈیوائیڈر بائیس فیڈ بیک کے ذریعے واپس دیا جاتا ہے۔ اس سرکٹ میں صرف آسانی کے لیے تین ان پٹ ہیں، لیکن ان پٹ کی تعداد بھی شامل کی جا سکتی ہے۔ اس یمپلیفائر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کا حساب ذیل میں زیر بحث ہے۔

اگر ان پٹ وولٹیج جیسا کہ 'VIN' تمام ان پٹ سگنلز کا مجموعہ ہے، تو یہ op-amp کے غیر الٹا پن پر فراہم کیا جا سکتا ہے۔ مندرجہ بالا نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر سرکٹ سے، ہم ان پٹ پن VIN کے ساتھ اس یمپلیفائر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کی گنتی کر سکتے ہیں اور فیڈ بیک ڈیوائیڈر میں Rf اور Ri ریزسٹرس استعمال کیے جاتے ہیں۔ تو آؤٹ پٹ وولٹیج اس طرح بن جائے گا؛

VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))

جب بھی اس ایمپلیفائر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کا پتہ لگایا جائے تو ہمیں VIN ویلیو کا فیصلہ کرنا ہوگا۔ اگر ان پٹ کے تین اہم ذرائع V1، V2 اور V3 ہیں، اور ان پٹ مزاحمتیں ہیں؛ R1، R2 اور R3 پھر متعلقہ چینل کے ان پٹ VIN1، VIN2 اور VIN3 ہیں جب دوسرے مساوی چینلز گراؤنڈ ہوتے ہیں۔ اس طرح،

VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3

یہاں، جب ورچوئل گراؤنڈ آئیڈیا لاگو نہیں ہوتا ہے، تمام چینلز باقی چینلز کو متاثر کرتے ہیں۔ سب سے پہلے، ہمیں VIN کے VIN1 حصے کا حساب لگانا ہوگا اور آسان ریاضی سے؛ ہم آسانی سے VIN2 اور VIN3 کی باقی دو قدریں حاصل کر سکتے ہیں۔

جب بھی V2 اور V3 کو VIN1 پر گراؤنڈ کیا جاتا ہے، تو ان کے مساوی ریزسٹرس کو وولٹیج ڈیوائیڈر نیٹ ورک کی شکل کے طور پر نظر انداز نہیں کیا جا سکتا۔ نتیجتاً،

VIN1 = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))]

اسی طرح، ہم دیگر دو VIN2 اور VIN3 قدروں کا حساب لگا سکتے ہیں۔

VIN2 = V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))]
VIN3 = V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]

لہذا،

VIN = VIN1 + VIN2 + VIN3

VIN = V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]۔

آخر میں، ہم آؤٹ پٹ وولٹیج کو اس طرح شمار کر سکتے ہیں؛

VOUT = VIN (1 + (Rf / Ri))

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) {V1 [(R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))] + V2 [(R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3) ))] + V3 [(R1 || R2) / (R3 + (R1 || R2))]}

اگر ہم اسپیشل مساوی وزنی حالت پر غور کریں جہاں بھی تمام ریزسٹرس ایک جیسی اقدار کے ساتھ ہوں، اس کے بعد VOUT ہے:

VOUT = (1 + (Rf / Ri)) ((V1 + V2 + V3)/3)

ضروری وولٹیج حاصل کرنے کے لیے بنیادی طور پر اس یمپلیفائر کو ڈیزائن کر کے نان انورٹنگ سمنگ سرکٹ ڈیزائن سے رابطہ کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، ان پٹ ریزسٹرز کا انتخاب کیا جاتا ہے جتنا ممکن ہو اس قسم کے آپریشنل ایمپلیفائر کے استعمال کے لیے۔

نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر ٹرانسفر فنکشن

تین ان پٹ کے ساتھ نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر سرکٹ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ اگر ہم یمپلیفائر میں تین ان پٹ سگنلز شامل کرنا چاہتے ہیں تو پھر تین ان پٹ نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر کے ٹرانسفر فنکشن کو ذیل میں زیر بحث لایا گیا ہے۔

سپرپوزیشن تھیوریم کا استعمال کرتے ہوئے، پہلے، ہم اس سرکٹ کے اندر صرف 'V1' چھوڑیں گے، اور V2 اور V3 نے R2 اور R3 ریزسٹرس کو GND سے جوڑ کر صفر کر دیا ہے۔

ایک کامل آپریشنل ایمپلیفائر کے لیے، غیر الٹنے والے ٹرمینل کے ان پٹ کرنٹ کو صفر سمجھا جاتا ہے۔ لہذا، R1، R2 اور R3 ریزسٹرس متوازی طور پر R2 اور R3 ریزسٹرس کے ذریعے ایک وولٹیج کم کرنے والا بنائیں گے۔ تو 'Vp' ہے؛

Vp = V1 R2 || R3/ R1+ R2|| R3

جہاں R2 کے ساتھ || R3 ہم نے دیکھا ہے کہ متوازی R2 اور R3 کی قدریں۔

V1 ان پٹ سورس کے ساتھ، آپریشنل ایمپلیفائر کی آؤٹ پٹ کو VOUT1 کے ذریعے نوٹ کیا جا سکتا ہے اور اسے اس طرح لکھا جا سکتا ہے؛

VOUT1 = Vp [1+ Rf2/Rf1]

VOUT1 مساوات میں Vp قدر کو بدل کر، ہم حاصل کر سکتے ہیں۔

VOUT1 = V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

اسی طرح، ہم VOUT2 اور VOUT3 لکھ سکتے ہیں جب صرف ان پٹ سگنلز ہوں؛ V2 اور V3 اسی طرح۔

VOUT2 = V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) [1+ Rf2/Rf1]

VOUT3 = V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) [1+ Rf2/Rf1]

مندرجہ بالا VOUT1، VOUT2 اور VOUT3 مساوات کو شامل کرنے سے، تین ان پٹ سگنلز سمیت ایک غیر تبدیل کرنے والے یمپلیفائر کا ٹرانسفر فنکشن اس طرح بن جائے گا؛

VOUT = [1+ Rf2/Rf1] V1 (R2 || R3/ R1+ R2|| R3) + V2 (R1 || R3/ R2+ R1|| R3) + V3 (R1 || R2/ R3+ R1|| R2) .

Inverting اور Non-Inverting Summing Amplifier کے درمیان فرق

Inverting اور Non-Inverting Summing Amplifiers کے درمیان بنیادی فرق ذیل میں زیر بحث ہے۔

فوائد

دی نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر کے فوائد مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• یہ خلاصہ یمپلیفائر وولٹیج حاصل مثبت ہے۔
• آؤٹ پٹ سگنل فیز کو الٹائے بغیر حاصل کیا جا سکتا ہے۔
• اس کی ان پٹ مائبادا قیمت زیادہ ہے۔
• وولٹیج کا فائدہ متغیر ہے۔
• اس یمپلیفائر میں، اعلیٰ مائبادا مماثلت حاصل کی جا سکتی ہے۔

دی غیر الٹا سمنگ ایمپلیفائر کے نقصانات مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• اس یمپلیفائر میں ایک اہم خرابی ہے جہاں ان پٹ میں سے کسی ایک کو الگ کرنے کی صورت میں منسلک باقی چینل کے لیے سرکٹ کا فائدہ دوگنا ہوگا۔
• یہ تجویز نہیں کی جاتی ہے کہ تمام ان پٹس کو الگ کرتے ہوئے غیر الٹی پنوں کے تیرنے سے دور جائیں۔
• ان پٹ اور دیگر ان پٹ کے درمیان ممکنہ مداخلت شدت کی بدلتی ہوئی مقدار کے ساتھ موجود ہو سکتی ہے۔
• تیسرا ان پٹ متعارف کرانے کے نتیجے میں پہلے دو چینلز کے اندر نفع میں کمی واقع ہو سکتی ہے، جس کے خاص اطلاق کی بنیاد پر مضمرات ہو سکتے ہیں۔
• اگر کسی بھی ذریعہ سے کوئی لنک ہے جس میں ایک متغیر آؤٹ پٹ مائبادی قدر ہے، تو یہ باقی دو چینلز کے ایمپلیفیکیشن کو متاثر کرتا ہے، جو کہ مقبول نہیں ہو سکتا۔

درخواستیں

دی نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائرز کی ایپلی کیشنز مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• Noninverting summing op-amp سرکٹس لاگو ہوتے ہیں جہاں کہیں زیادہ ان پٹ رکاوٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔
• ان سرکٹس کو وولٹیج کے پیروکار کے طور پر صرف ایک انورٹر کی طرح الٹنے والے ان پٹ کو o/p فراہم کر کے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
• یہ سرکٹس مخصوص جھرنے والے سرکٹس کو الگ کرنے میں مدد کرتے ہیں۔
• یہ یمپلیفائر ایک ہی مرحلے یا قطبیت کے ساتھ لاگو کردہ ان پٹ سگنلز کے لیے ایک خلاصہ آؤٹ پٹ فراہم کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

اس طرح، یہ غیر الٹی سمنگ کا ایک جائزہ ہے۔ یمپلیفائر، سرکٹس، اخذ ، اختلافات، منتقلی کی تقریب، فوائد، نقصانات، اور ان کے اطلاقات۔ یہ سمنگ ایمپلیفائر کی ایک قسم ہے جس میں +ve نان انورٹنگ ان پٹ میں کئی ان پٹ ہوتے ہیں۔ سمنگ ایمپلیفائر کو ایک نان انورٹنگ سمنگ ایمپلیفائر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے جس کے ذریعے مختلف ان پٹ سگنلز کو ریزسٹرس میں صرف op-amp کے نان انورٹنگ ان پٹ سے جوڑ کر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

اس سمنگ ایمپلیفائر کا آؤٹ پٹ وولٹیج ان پٹ وولٹیجز کی مقدار ہے، جو ریزسٹر کی قدروں سے متعصب ہے۔ اس ایمپلیفائر کے ہر ان پٹ سگنل کو صرف ایک ریزسٹر سے جوڑا جا سکتا ہے جبکہ ہر ریزسٹر کے بقیہ ٹرمینل کو آپریشنل ایمپلیفائر کے نان انورٹنگ ٹرمینل سے جوڑا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد، سمنگ جنکشن ایک فیڈ بیک ریزسٹر کے ذریعے GND سے منسلک ہوتا ہے۔ لہذا، یہ انتظام آپریشنل ایمپلیفائر کو ریزسٹر ویلیوز کے ذریعے طے شدہ مناسب وزن کے ذریعے مختلف ان پٹ وولٹیجز کو شامل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، سمنگ ایمپلیفائر کیا ہے؟