ඔප් ඈම්ප් සහ  ඇනලොග් - ඩිජිටල් හුවමාරුව

  

සාමාන්යෙන් ගනිතයේ සාමාන්ය ගනිත කර්ම ගැන ඔයාල දන්නව ඇති, ඒකියන්නෙ එකතු කිරීම , අඩු කිරීම, වැඩි කිරීම , බෙදීම, ගුන කිරීම, අවකලනය, අනුකලනය වගේ ඒව 

මේ ජාතියෙ අයි.සී වලට ඔප් ඈම්ප් කියන්නෙ ඔන්න ඔය කිව්ව ගනිත කර්ම මේකෙන් කරගන්න පුලුවන් වෙන හින්ද, ඔප් ඈම්ප් කියල කිව්වට මේකෙ දිග නම ඔපරේශනල් ඇම්ප්ලිෆයර්ස්, සින්හලෙන් කියන්නෙ කාරකාත්මක වර්ධක කියල, මේවල නම මෙහෙම තිබ්බට මේව වෙලද පොලේ වෙන්නෙ ඉතාමත් සුලු මුදුලක්


හරි, අපි දැන් බලමු මොනවටද මේව ගන්නෙ කියල
මන් මුලින්ම කිව්වනි, මේවට ගනිත කර්ම කරන්න පුලුවන් කියල ඒකියන්නෙ පරිගනක,ගනක යන්ත්‍ර වල ප්‍රධාන මෙහෙයුම් උපාංගක් තමයි මේ ඔප් ඈම්ප්, 
ඊට අමතරව, තාන මාන එහෙම නැත්නම් ටෝන් කන්ට්‍රෝලින් වලට මේක නැතුවම බෑ, 

හරි දැන් අපි බලමු, ඔප් ඈම්ප් වල ගුනාංග ,ඒත් මුලින්ම  කියන්නෙ මේකෙ තියන සමහර ඒව ඔයාලගෙ පරාසයේ අහල නැතුව ඇති, ඒත් පුලුවන් තරම් සරලව කියන්නම් 

හරි ඔප් ඈම්ප් වල විශාල විවෘත පුඩු වෝල්ටීයතා ලාබයක් තියනව ,ඒකියන්නෙ loop profit  එක සෑහෙන්න වැඩී. 741 ඈම්ප් එකෙත් මේ අගය 20 000කට කිට්ටුයි. 

ආයෙ, ප්‍රධාන ප්‍රතිරෝදය ඉතා විශාල වීම සාමාන්යෙන් මේ අගයත් , 10^6Ω වල ඉදන් 10^8Ω  වලට කිට්ටු වෙනව , ඒත් සමහර ඈම්ප් වල මේ අගය 10^15Ω වන අවස්තාත් තියනව, 

ඒවගේම ප්‍රතිධාන ප්‍රතිරෝදය ඉතාමත් කුඩයි, සාමාන්යෙන් මේ අගය 20Ω- 80Ω අතර වෙනව  

ඒවගේම ප්‍රත්යාවර්තක තරංග වර්දනයට ඔප් ඈම්ප් සුවිශේශී හපන්කම් දක්වනව , කලාප පලල එහෙම නැත්නම් බෑන්ඩ් විත් එක අදික පරාසයක තියනව, ඒ කියන්නෙ 0 ඉදන් 100khz වෙන තරංග ගානක් වත් නැතුව හසුරවන්න මේවට පුලුවන්  

ඒත් ම්න් මේ කියපු ලක්ශන සපුරල තියෙන්නෙ පරිපූරක වර්ධක විතරයි.

(ideal-op amp) ප්‍රායෝගිකව භාවිත කරද්දි මේ අගයන් සුලුවශයෙන් වෙනස් වෙනව  

හරි දැන් බලමු කොහොමද මේ වර්දකය හැදිල තියෙන්නෙ කියල , මේ වර්දක හැදිල තියෙන්නෙ ප්‍රදාන පියවර  3ක එකතුවකින් 

පලවෙනි පියවර තමා ආන්තර වර්දකය( differential amp) , දෙවෙනි එක තමා යැතුම්- හැයුම් කොටස ( push- pull amp)  , තුන් වෙනි එක තමා ට්‍රාන්සිස්ටර් ඈම්ප් එක මේකෙන් තමා සිග්නල් අවුට් කරන්නෙ ( transister amp)  

හරි , වැඩි විස්තර ඕනෙනෑ දැනට 

දැන් බලමු මොනවද මේවල තියන අග්‍ර මොනවද කියල  

එකින් එක මේවල ක්‍රියාකාරීත්වය හා වෝල්ටීයතා කියල දෙන්නම්,

මන් පහසුව සදහා මේ පරිපතයේ සම්මත ආකාරයට ඇද ගන්නම්  

හරි, දැන් පේනව ඇති උඩ රූපසටහනේ අග්‍ර 8ක් තිබුනට සම්මත සටහනේ තියෙන්නෙ අග්‍ර 5යි.

ඒකට හේතුව තමයි 1 හා 5 අග්‍ර සාමාන්ය භාවිතයේදී යොදා නොගැනීම ,1හා 5 අග්‍ර තියෙන්නෙ පිටපැනුම් අභිශුන්ය (off set null) නැති කරන්න, කොටින්ම කිව්වොත් අඩු වැඩි වෝල්ටේජ්  නැති කරන්න, එන් සී කියන එකන්ම් දන්නව ඇතිනේ. nc කියන්නෙ not connected  , සම්බන්ද වී නෑ කියන එක   

හරි දැන් පිලිවෙලින් අග්‍ර ටික සහ ක්‍රියාවලි ටික විස්තර කරගෙන යන්නම්   

2 වන අග්‍රය තමා inverting input pin 

මේකට තමයි අපවර්තනය කරන -  වෝල්ටීයතා ප්‍රදානය සම්බන්ද කරන්නෙ  

3 වන අග්‍රය තමා non inverting input මේකට සම්බන්ද කරන්නෙ අපවර්තනය නොකරන + වෝල්ටීයතා ප්‍රදානය   

4 වන අග්‍රය තමා මේකට අවශය්ය  විදුලිය ලබා දෙන - vs pin එක 

6 වන අග්‍රය තමා ප්‍රතිදානය නැත්නම් output pin එක 

7 වන අග්‍රය තමා විදුලිය ලබා දෙන +vs pin එක   

දැන් ප්‍රශ්නයක් ඇති වෝල්ටීයතා වර්ග   2ක් තියෙන්නෙ ඇයි කියල , ඒකට හේතුව තමයි op amp ගොඩක් වෙලාවට නිර්මානය කරල තියෙන්නෙ ද්විත්ව බල සැපයුමකින් ක්‍රියාකරන්න .

ඒකියන්නෙ විබව ශුන්ය මට්ටමක 0v (gnd) ඉදල +vs හා - vs විදිහට බලය ලබා ගන්න.  

දැන් බලමු , op amp  එකට තරංග ලබා දීම හා එහි ක්‍රියාවලි ටික , මුලින්ම කිව්ව වගේම amp  එකක් කියන්නෙ තරංගක් විශාල කිරීමට ගන්න දෙයක් කියල

හරි අපි මුලින් සරල ධාරා තරංගයක් දීල බලමු . ද්විත්ව බල සැපයුමක 0v වලට v2 සම්බන්ද කරල v1 වලට +0.1mv ලබා දෙමු,  

මෙහි A ලෙස දක්වල තියෙන්නෙ මුලින් කිව්ව ලූප් ප්‍රොෆිට් එක ඒකියන්නෙ මෙ සම්බන්ද කිරීමෙදි, වෝල්ටියතාවෙ වෙනසක් නැතුව වොල්ටීයතා ලාබයත් එක්කම ලබා ගන්න පුලුවන්,

දෙවෙනි ක්‍රමයේදි  මුලින් කරපු ක්‍රමයෙ විලෝමය කරල බලමු. ඒකියන්නෙ v1 = 0v , v2 = +0.1mv කරමු.

ඔබට පැහැදිලි ඇති මෙහිදි වෝල්ටීයතාව මාරු වී ඇති බව, එනම් +0.1mv ලබා දුන් විට ප්‍රතිදානය වන්නේ A+ (-0.1mv) වේ.  

එසේම ප්‍රත්යාවර්ත තරංගක් ලබා දුන් විට මේ හා සමානම ක්‍රියාවලියක් op amp විසින් සිදුකරයි,නමුත් ප්‍රත්යාවර්ත තරංග වල +,- දෝලනය වීම අදික වේගයෙන් සිදු වන නිසා එහිදී +,- වෙනුවට කලාව (phase) අංශක 180 කින් හැරවීම op Amp විසින් සිදු කරනු ලබයි. එය පහත රූප සටහනින් දක්වා ඇත.

දැන් ඔබට තේරුම් ගැනීමට වඩාත් පහසුවන ලෙස බැටරි වලින් ද්විත්ව බල සැපයුමක් ලබා දී , සම්මත සමීකරන කිහිපය හා සංතෘප්ත හා අසංතෘප්ත අවස්තා පිලිබද කෙටියෙන් සාකච්චා කරමු.

මෙහිදී ඔබට පෙනෙනවා ඇති invert හා non invert වල වෙනස තුලින් op amp ක්‍රියා කරන බව , එම නිසා මෙහිදී මුලු ප්‍රතිදාන සමීකරනය ඒ ඇසුරෙන් ගොඩ නැගිය හැකිය. එවිට ,

Vout= A(v1- v2) වේ. 

මුලින් සදහන් කල ආකාරයට ලූප් ප්‍රොෆිට් අතිවිශාල නිසා , සපයන කුඩා වෝල්ටීයතා පව අති විශාල ලෙස වර්දනය වී op amp  අස්තාවර මට්ටමට පත්වේ.  එම නිසා භාහිර ප්‍රතිරෝදක පද්දති මගින් v1 හා v2 තව දුරටත් අවප්‍රමානය කිරීම ප්‍රායෝගික පරිපත වලදී උපයෝගී කරගනී.  

මෙම අවස්තාවෙ වර්දකය රේඛීය ලෙස ක්‍රියාකරන නිසා +vs වලට වඩා 2v අඩු වන අතර -vs වලට වඩා 2v වැඩිවේ. එසේ වන්නේ සැපයුම් වෝල්ටීයතාවට වඩා vout නොඉක්මන  නිසාය. 

A සදහා අගය 10^5 ලෙස ගතහොත් පරාස අගය පහත පරිදි වේ. 

මෙම ක්‍රියාවලිය සිදුවන්නේ op amp  වල තිබෙන සංතෘප්ත අසංතෘප්ත අවස්තාවල ක්‍රියා කාරීත්වය මත්යි. මෙය කියවීමට ඔබ භාවිත කරන , ජංගම දුරකතන , ලැප්ටොප් ආදියේ බැටරි දර්ශක ක්‍රියාකරන්නේ මෙම ක්‍රියාවලිය උපයෝගී කොට ගෙනයි . 

ඊලගට අප inverting op amp පිලිබද විමසා බලමු . non inverting amp පිලිබද සාකච්චා  නොකරන්නේ එය එතරම් ප්‍රායෝගික තලයේ භාවිත නොවන නිසාවෙනි,  

කලින් ලෙසම A අගය සහිත op amp එකක් මෙහිදීත් යොදා ගනිමු.  

මෙහිදී non inverting pin එක 0v කර ප්‍රදානය Rx නම් ප්‍රතිරෝදකය හරහා සිදු කරමු . ප්‍රතිපෝශන ප්‍රතිරෝදක මෙම ක්‍රමයේදී යොදා ගන්නා අතර එය අප  Rq  ලෙස නම් කරමු.  ප්‍රදානය සදහා ac තරංගයක් යොදා ගනිමින් එවිට ලැබෙන loop profit එක සදහා සමීකරනයක් ගොඩ නගමු.

   

මෙයින් op amp වල න්යායාත්මක කොටස් අවසන් වන අතර ඉතිරි ක්‍රම දෙක වන ,op amp follower හා differentional amp  සාකච්චා කිරීමට අදහස් නොකරමි. අවශ්යන්ම් ඊමේල් පනිවිඩයක් යොමු කිරීම මගින් ඔබට ඒ ගැනද දැනුවත් විය හැකිය.

ඉහත සාකච්චා කල ඉන්වර්ටින් ඈම්ප්   ඇනලොග් - ඩිජිටල් හුවමාරුව සදහා අතිශය වැදගත් වන අතර එය හොදින් වටහා ගැනීමට උත්සහ කරන්න   

දැන් අප digital signal converting සදහා op amp  ක්‍රියාකාරීත්වය විමසා බලමු..  

ඔබ දැනටමත් දන්නවා , ඩිජිටල් සිග්නල් එකක් තීරනය වෙන්නෙ අගයන් දෙකකින් ඒ කියන්නෙ 0 හා 1 

මේ ආකාරයේ ඩිජිටර් සිග්නල් විවිද වශයෙන් පවතිනවා. 2bit, 4 bit , 8 bit , 16 bit වශයෙන් ප්‍රතමයෙන් මේවා  encoder එකකින් පෙරිමකට ලක්  කරනවා , ඊට පසුව මේවා කලින් නිශ්චිත තෝරාගන්නා ලද ප්‍රතිරෝදක පද්දතියක් වෙතට යොමු කිරීම, සිද්ද වෙනව . ඊට පස්සෙ වෙන්නෙ op amp එකෙන් අපි කලින් කතා කරපු කාර්ය ටික සිදුකරන එක

මේ ක්‍රමයේදිත් ගොඩක් වෙලාවට භාවිත කරන්නෙ කලින් කතා කරපු inverting op amp ක්‍රියාවලිය ඒකියන්නෙ ප්‍රතිපෝශන ප්‍රතිරෝදකයක් භාවිත කිරීම. එහෙම කරන්න හේතුව තමයි , තරංගයේ ස්තාවර බව පවත්වා ගන්න. 

මේ ප්‍රතිරෝදක පද්දතිය හදල තියෙන්නෙ 2 බල වල ආකාරයට ඒකට හේතුව තමයි digital  ක්‍රමය භාවිත කරන්නේ 2 බල , භාවිත කරන ප්‍රතිරෝදක ගාන bit ගාන අනුව වෙනස් වෙනව 4 bit වුනොත් ප්‍රතිරෝදක 4යි, 16 බිට් වුනොත් 16යි අන්න ඒ විදිහට 

ඒ වගේම කර්චොප් 2 යොදාගෙන පහසුවෙන්ම එක් එක් පුඩුව වටා වෝල්ටීයතාව සොයාගෙන මුලු වෝල්ටීයතාව 

පිලිවෙලින් , හරයට 2 බල වල ගුනිත යොදාගෙන පහසුවෙන් සොයාගන්නට පුලුවන් , එම වෝල්ටීයතාවයම තමයි op amp එකෙන් වර්දනය කරන්නෙ , දැන් පැහැදිලියි නේද 

මේවා පිලිබද කිසියම්  හෝ ගැටලුවක් වේ ,නම් කමෙන්ට් එකක් ලෙස හෝ ඊමේල් මගින් දැනුම් දෙන්න.

මෙහි ගෞරවය මාගෙ ගුරුභවතුන් වන , ශ්‍රී නුවන් කම්පියුටර්ස් අධිපති ඉංජිනේරු දිනේශ් ශ්‍රී නුවන් අමරතුංග හා ක්‍රිස්ටෝපර් ගමගේ යන මහත්වරුන්ට හිමිවිය යුතුය.

Hasindu Rathnayake

( Audio machine Technology (pvt) ltd.)

උපුටා ගැනීම තහනම්.

සියලු හිමිකම් ඇවිරිනි.