செயற்படு பெருக்கி

செயற்பாட்டுப் பெருக்கி (operational amplifier) அல்லது வினை மிகைப்பி என்பது நேரடியாகப் பிணிந்த (coupled) உயர் ஈட்ட மின்னனியல் மின்னழுத்த மிகைப்பியாகும். இதன் உள்ளீடு இருமுனைகளின் மின்னழுத்த வேறுபாட்டு உள்ளீடாகும். இதன் வெளியீடு ஒரு முனையிலேயே அமையும். இந்த உருவமைப்பில், இது தரை சார்ந்த வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை, உள்ளீட்டு முனைகளில் உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாட்டை விட நூறாயிர மடங்கு மிகுத்து தருகிறது.

இவை முதலில் ஒப்புமைக் கணினிகளுக்காக உருவாக்கப்பட்டன. இதில் இவை நேரியல், நேரிலா, அலைவெண்சார் சுற்றதர்களில் கணித வினைகளை நிறைவேற்றின .

வினை மிகைப்பியின் பன்முகப் பயன்பாட்டு இயல்பு, இதை ஒப்புமைச் சுற்றதர்களின் அடிப்படைக் கட்டமைப்பு உறுப்பாக்கியது. எதிர்நிலைப் பின்னூட்ட்த்தைப் பயன்படுத்தி, இதன் பான்மை, ஈட்டம், உள்ளீட்டு, வெளியீட்டு மறிப்பு, குறிகையைக் கையாளும் பட்டையகலம் ஆகியவற்றைப் புறச்சுற்றதரின் உறுப்புகளைச் சார்ந்தே கணிக்கலாம். இவை மிகைப்பியின் வெப்பநிலைக் கெழுக்களையோ தொழிலகச் செய்நுட்பங்களையோ சார்ந்தமைவதில்லை.

வினை மிகைப்பியின் தொகுச்சுற்றமைப்புச் சில்லுகள்

நடப்பில் உள்ள வினை மிகைப்பி ஒரு குறிகையின் வீச்சைப் பல மடங்காக மிகைப்படுத்தி தரும். மேலும், வினை மிகைப்பி கூட்டல், தொகையிடல், வகையிடல் போன்ற கணிதவினைகளையும் ஏரண வினைகளையும் செய்யும். ஆகையால்தான் வினை மிகைப்பி மின்சுற்றதர் உறுப்புகளில் மிகவும் அடிப்படையான உறுப்பாகும்.

வினை மிகைப்பிகள் இன்று நுகர்வாளர் பயன்கருவிகளிலும் தொழிலக, அறிவியல் கருவிகளிலும் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படும் மின்னனியல் சுற்றதர் உறுப்பாகும். பல செந்தரத் தொகுசுற்றதர் வினை மிகைப்பிகள் திரள்முறையாக்கத்தால் சில உரூபாய்களுக்கே விறகப்படுகின்றன; என்றாலும், சில சிறப்பு வினைகளைச் செய்யும் தரக்குறிப்பு உள்ள தொகு அல்லது கலப்புவகை வினை மிகைப்பிகள் நூறு அமெரிக்க டாலர் விலையில் விற்கின்றன. ஆனால், இவை மிகவும் குறைவான எண்ணிக்கையிலேயே தேவைப்படுவனவாகும். இவை தனி உறுப்பாகவோ சிக்கலான தொகு சுற்றதர்களின் அடிப்படைக் கூறுகளாகவோ வணிகமுறையில் பொட்டணம் கட்டிப் போக்குவரத்து செய்யப்படுகின்றன.

வினை மிகைப்பி ஒருவகை வேறுபாட்டு மிகைப்பி மட்டுமே ஆகும். பிறவகை வேறுபாட்டு மிகைப்பிகளில் முழு வேறுபாட்டு மிகைப்பி (இது வினை மிகைப்பியை ஒத்ததே என்றாலும் இதில் இருவேறு வெளியீடுகள் அமைகின்றன), கருவி மிகைப்பி (வழக்கமாக இது மூன்று வினை மிகைப்பிகளாஇ ஆனதாகும்), தனிப்படுத்தும் மிகைப்பி (இது கருவி மிகைப்பியை ஒத்ததே என்றாலும் இயல்பு வினை மிகைப்பி இயக்கத்தை அழிக்கும் பொது மின்னழுத்தக் குறிகைகளை ஏற்கும் பொறுதி கொண்டதாகும்), எதிர்நிலைப் பின்னூட்ட மிகைப்பி (வழக்கமாக இதுஒன்று அல்லது அதற்கும் மேற்பட்ட வினை மிகைப்பிகளாலும் தடைசார் பின்னூட்ட வலையாலும் ஆனதாகும்) ஆகியவற்றை உள்ளடக்கும்.

வினை மிகைப்பி வரலாறு

திரிதடையம் ஒரு மிகைப்பியாக செயல்பட முடியும். இன்றைய அரைக்கடத்தி திரிதடையத்துக்கு இணையாக அதற்கு முன் இருந்தது வெற்றிடக்குழல் (vacume tube) ஆகும். வெற்றிடக்குழலை கண்டுபிடித்தவர் டிபாரசுட்டு (DeForest) ஆவார், அவரே பின்னூட்ட மிகைப்பியையும் கண்டுபிடித்தார் என்பர். எனினும் பின்னூட்ட மிகைப்பி ஆர்ம்சுட்டிராங்கின் கண்டுபிடிப்பு என்ற கருதலும் உண்டு.

இன்று வினை மிகைப்பி தொகுசுற்றமைப்புச் சில்லாகவும் கிடைக்கின்றது. வினை மிகைப்பியின் சில்லுகள் 1960 களில் பரவலான பயன்பாட்டுக்கு வந்தன. இச்சில்லுகளுக்கு தரப்படுத்தப்பட்ட வடிவமைப்பு உண்டு.

வினை மிகைப்பியின் இயக்கம்

எதிர்ப்பின்னூட்டமில்லாத வினை மிகைப்பி (ஒப்பிடுவான்)

மிகைப்பியின் வேறுபாட்டு உள்ளீடுகளில் V₊ மின்னழுத்தமுள்ள நே மி உள்ளீடும் V₋ எதிர்மின்னழுத்தமுள்ள அலையாக்க உள்ளீடும் அமையும்; கருத்தியலாக வினை மிகைப்பி இந்த இருமின்னழுத்தங்களுக்கு இடையில் அமையும் வேறுபாட்டு மின்னழுத்தத்தையே மிகுக்கிறது. இது உள்ளீட்டு வேறுபாட்டு மின்னழுத்தம் எனப்படுகிறது. வினை மிகைப்பியின் வெளிய்யீட்டு மின்னழுத்தம் V_out பின்வரும் சமன்பாட்டால் தரப்படுகிறது.

$V_{\text{out}}=A_{\text{OL}}(V_{+}-V_{-}),$

இங்கு, A_OL என்பது மிகைப்பியின் மின்னனியல் திறந்த கண்ணி ஈட்டம் ஆகும். இங்கு திறந்த கண்ணி வெளியீட்டில் இருந்து உள்ளீட்டுக்குப் பின்னூட்டம் இல்லாமையைக் குறிக்கிறது.

திறந்த கண்ணி மிகைப்பி

A_OL இன் மதிப்பு மிகவும் பேரளவாக அமைகிறது (தொகுசுற்றதர் வினை மிகைப்பிகளுக்கு இது 100,000 ஆகவோ அல்லது அதற்கும் கூடுதலாகவோ அமையும்); எனவே, V₊, V₋ ஆகிய மின்னழுத்தங்களுக்கு இடையில் உள்ள மிகவும் சிறிய மின்னழுத்த வேறுபாடு கூட மிகைப்பியின் வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை மின்னழுத்த வழங்கல் மதிப்பளவுக்கு மிகுக்கிறது. வழங்கல் மின்னழுத்த்த்துக்குச் சமமான அல்லது கூடுதலான நிலைமை மிகைப்பியின் தெவிட்டல் நிலை அல்லது நிறைவு நிலை எனப்படும். A_OL மதிப்பளவு தொழிலகச் செயல்முறைகளால் கட்டுபடுத்தப்பாடுவதில்லை என்பதால் திறந்த க்ண்ணி மிகைப்பியை தனித்த வேறுபாட்டு மிகைப்பியாகப் பயன்படுத்தமுடியாது.

எதிர்நிலைப் பின்னூட்டமோ (வேறுபாட்டு வினை மிகைப்பி) நேர்நிலைப் பின்னூட்டமோ (மீளாக்க மிகைப்பி) இல்லாதபோது வினை மிகைப்பி ஒப்பிடுவானாகச் செயல்படுகிறது. நேரடியாகவோ R_g எனும் தரை தடையாலோ அலையாக்க உள்ளீட்டை தரையின் மதிப்பில்(0 V) இறுத்தும்போது, நே மி உள்ளீட்டு மீனழுத்தம் V_in நேர்மதிப்புடன் அமையும். வெளியீட்டு மின்னழுத்தமும் பெரும நேர்மதிப்பில் இருக்கும்; V_in மதிப்பு எதிர்மதிப்பில் இருந்தால், வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் பெரும எதிர்மதிப்பில் இருக்கும். வெளியீட்டில் இருந்து எந்தவொரு உள்ளீட்டுக்கும் பின்னூட்டம் இல்லாததால், இது திறந்த கண்ணி சுற்ரதர் ஆகும். இது ஒப்பிடுவானாகச் செயல்படும்.

இணைந்த கண்ணி மிகைப்பி

எதிர்நிலைப் பின்னூட்டம் உள்ள வினை மிகைப்பி (நே மி மிகைப்பி அல்லது அலையாக்காத மிகைப்பி)

முன்கணித்த இயக்கம் வேண்டியபோது, எதிர்நிலைப் பின்னூட்டம் வெளிய்யீட்டு மின்னழுத்தத்தின் ஒரு பகுதி அலையாக்க உள்ளீட்டுக்குத் தரப்படுகிறது. இணைந்த கண்னிப் பின்னூட்டம் சுற்றதரின் ஈட்டத்தைப் பெரிதும் குறைக்கிறது. எதிர்ப்பின்னூட்டம் ப்யன்படும்போது, சுற்றதரின் ஒட்டுமொத்த ஈட்டம் பின்னூட்ட வலையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இது மிகைப்பியின் இயக்கப் பான்மையைச் சர்ந்த்ருப்பதில்லை. பின்னூட்டவலையின் உறுப்புகள் மிகைப்பியின் உள்ளீட்டு மறிப்போடு ஒப்பிடும்போது மிகச் சிறியனவாக அமைகின்றன.வினை மிகைப்பியின் திறந்த கண்னி துலங்கல் மதிப்பாகிய A_OL சுற்றதர்ச் செயல்திறத்தை பெரிதும் தாக்குவதில்லை.

வினை மிகைப்பியின் பான்மைகள்

கருத்தியலான வினை மிகைப்பிகள்

சில நடைமுறை தடை அளவுருபுகளுடன் அமைந்த வினை மிகைப்பியின் சமன்சுற்றதர் விளக்கப்படம்.

மேலும் படிக்க

• Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits; 4th Ed; Sergio Franco; McGraw Hill; 672 pages; 2014; வார்ப்புரு:ISBN.
• Op Amps For Everyone; 4th Ed; Ron Mancini; Newnes; 304 pages; 2013; வார்ப்புரு:ISBN. (3 MB PDF of older edition) வார்ப்புரு:Webarchive
• Operational Amplifiers - Theory and Design; 2nd Ed; Johan Huijsing; Springer; 430 pages; 2011; வார்ப்புரு:ISBN. (7 MB PDF)
• Small Signal Audio Design; 1st Ed; Douglas Self; Focal Press; 556 pages; 2010; வார்ப்புரு:ISBN.
• Lessons in Electric Circuits - Volume III - Semiconductors; 2009. (Chapter 8 is 59 pages) (4 MB PDF)
• Linear Circuit Design Handbook; 1st Ed; Hank Zumbahlen; Newnes; 960 pages; 2008; வார்ப்புரு:ISBN. (35 MB PDF)
• Op Amp Applications Handbook; 1st Ed; Walter Jung; Newnes; 896 pages; 2004; வார்ப்புரு:ISBN. (17 MB PDF)
• Op Amps For Everyone; 1st Ed; Ron Mancini; 464 pages; 2002; Texas Instruments SLOD006B. (2 MB PDF)
• Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits; 3rd Ed; Sergio Franco; 672 pages; 2002; வார்ப்புரு:ISBN.
• Op Amps and Linear Integrated Circuits; 1st Ed; James Fiore; Cengage Learning; 616 pages; 2000; வார்ப்புரு:ISBN.
• Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits; 6th Ed; Robert Coughlin; Prentice Hall; 529 pages; 2000; வார்ப்புரு:ISBN.
• Op-Amps and Linear Integrated Circuits; 4th Ed; Ramakant Gayakwad; Prentice Hall; 543 pages; 1999; வார்ப்புரு:ISBN.
• Basic Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits; 2nd Ed; Thomas Floyd and David Buchla; Prentice Hall; 593 pages; 1998; வார்ப்புரு:ISBN.
• Troubleshooting Analog Circuits; 1st Ed; Bob Pease; Newnes; 217 pages; 1991; வார்ப்புரு:ISBN.
• IC Op-Amp Cookbook; 3rd Ed; Walter Jung; Prentice Hall; 433 pages; 1986; வார்ப்புரு:ISBN.
• Engineer's Mini-Notebook – OpAmp IC Circuits; Forrest Mims III; Radio Shack; 49 pages; 1985; ASIN B000DZG196. (4 MB PDF)
• Analog Applications Manual; Signetics; 418 pages; 1979. (Chapter 3 is 32 pages) (32 MB PDF)

வெளி இணைப்புகள்

• Op Amp Circuit Collection வார்ப்புரு:Webarchive- National Semiconductor Corporation
• Operational Amplifiers - Chapter on All About Circuits
• Loop Gain and its Effects on Analog Circuit Performance - Introduction to loop gain, gain and phase margin, loop stability
• Simple Op Amp Measurements How to measure offset voltage, offset and bias current, gain, CMRR, and PSRR.
• Operational Amplifiers வார்ப்புரு:Webarchive. Introductory on-line text by E. J. Mastascusa (Bucknell University).
• Introduction to op-amp circuit stages, second order filters, single op-amp bandpass filters, and a simple intercom
• MOS op amp design: A tutorial overview
• Operational Amplifier Noise Prediction (All Op Amps) வார்ப்புரு:Webarchive using spot noise
• Operational Amplifier Basics வார்ப்புரு:Webarchive
• History of the Op-amp from vacuum tubes to about 2002. Lots of detail, with schematics. IC part is somewhat ADI-centric.
• Loebe Julie historical OpAmp interview by Bob Pease
• www.PhilbrickArchive.org வார்ப்புரு:Spaced ndashA free repository of materials from George A Philbrick / Researches - Operational Amplifier Pioneer
• What’s The Difference Between Operational Amplifiers And Instrumentation Amplifiers?, Electronic Design Magazine

Datasheets / Databooks

• LM301, Single BJT OpAmp, Texas Instrumentsவார்ப்புரு:Dead link
• LM324, Quad BJT OpAmp, Texas Instruments
• LM741, Single BJT OpAmp, Texas Instruments
• NE5532, Dual BJT OpAmp, Texas Instruments (NE5534 is similar single)
• TL072, Dual JFET OpAmp, Texas Instruments (TL074 is Quad)