ஒரு மைக்ரோஃபோனின் மிக மெல்லிய சமிக்ஞையை ஒலிபெருக்கி அளவுக்கு எப்படிப் பெருக்குகிறது? வெப்பநிலை ஒரு வரம்பைத் தாண்டியதும் தானியங்கி அலாரம் எப்படி இயங்குகிறது? இவற்றின் மையத்தில் செயற்பாட்டுப் பெருக்கி (op-amp) உள்ளது.
1. இலட்சிய op-amp இயல்புகள்
Op-amp = மிக உயர் இலாபம் கொண்ட ஒரு வேறுபாட்டுப் பெருக்கி (differential amplifier). இரு உள்ளீடுகள்: தலைகீழ் (inverting, −) மற்றும் தலைகீழற்ற (non-inverting, +).
- முடிவிலி உள்ளீட்டு மின்தடை (infinite input impedance) → உள்ளீட்டில் மின்னோட்டம் பாயாது.
- பூச்சிய வெளியீட்டு மின்தடை.
- மிக உயர் திறந்த-சுழற்சி இலாபம் (open-loop gain).
மெய்நிகர் நிலம் (virtual earth)
எதிர்வினையுடன் (feedback) இணைக்கப்படும்போது, இரு உள்ளீடுகளும் கிட்டத்தட்ட சம மின்னழுத்தத்தில் இருக்கும். தலைகீழ் அமைப்பில் − உள்ளீடு "மெய்நிகர் நிலம் (virtual earth)" எனப்படும் (≈ 0 V).
2. இரு அடிப்படை அமைப்புகள்
Gain
inverting: A = −R_f/R_in · non-inverting: A = 1 + R_f/R_in3. தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
எ.கா. தரப்பட்ட தரவுகள்: தலைகீழ் பெருக்கி, R_f = 100 kΩ, R_in = 10 kΩ.
படி 1: A = −R_f/R_in.
படி 2: A = −100/10.
இறுதி முடிவு: A = −10 (10 மடங்கு, தலைகீழ்).
Op-amp பயன்பாடுகள்: பெருக்கி, ஒப்பீட்டாளர் (comparator), கூட்டி (summing amplifier), integrator.
தேர்வாளர் குறிப்பு
- தலைகீழ் இலாபத்தில் எதிர்க்குறி (−) மறக்காதே.
- உள்ளீட்டில் மின்னோட்டம் பாயாது (infinite impedance).
- இலாபம் R_f, R_in-ஐ மட்டுமே சார்ந்தது (open-loop gain அல்ல).
4. தேர்வுப் பாணி வினா
வினா
திறந்த-சுழற்சி இலாபம் மிக உயர்ந்திருந்தும், ஏன் feedback தேவைப்படுகிறது?
விடையைக் காண்க
feedback இல்லாமல் op-amp உடனே நிறைவுறும் (saturate). எதிர்வினை மின்தடைகள் (R_f, R_in) இலாபத்தைக் கட்டுப்படுத்தி, நிலையான, துல்லியமான பெருக்கலை அளிக்கின்றன.
🎯 MCQ பயிற்சி — 20 கேள்விகள்
விடையைத் தெரிவுசெய்யவும் — பின்னர் ஒவ்வொரு விருப்பத்துக்கும் ஏன் சரி / தவறு எனும் விளக்கமும் ஆழமான விளக்கமும் (deep explanation) தோன்றும்.
Q1 / 20
★★★★★
ஒரு செயற்பாட்டுப் பெருக்கி (op-amp) என்பது?
(1) ஒரு டயோடு / a diode
இல்லை.
(2) அதி-உயர் பெருக்கம், வேறுபாட்டு (differential) IC பெருக்கி / a very high-gain differential IC amplifier
சரி.
(3) ஒரு மின்தேக்கி / a capacitor
இல்லை.
(4) ஒரு டிரான்சிஸ்டர் / a transistor
அதன் கூட்டு.
(5) ஒரு மின்மாற்றி / a transformer
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Op-amp = ஒரு ஒருங்கிணைந்த வட்டச் சாதனம் (IC); இரு உள்ளீடுகள் (+ inverting−), ஒரு வெளியீடு, மிக அதிக திறந்த-வளைய பெருக்கம் (≈10⁵), வேறுபாட்டு உள்ளீடு (V_out = A(V_+ − V_−)).
Q2 / 20
★★★★★
ஒரு இலட்சிய op-amp-இன் உள்ளீட்டு தடை & வெளியீட்டு தடை?
(1) இரண்டும் 0 / both 0
தவறு.
(2) உள்ளீடு ∞, வெளியீடு 0 / input ∞, output 0
சரி.
(3) உள்ளீடு 0, வெளியீடு ∞ / input 0, output ∞
தலைகீழ்.
(4) இரண்டும் ∞ / both ∞
இல்லை.
(5) இரண்டும் சமம் / both equal
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): இலட்சியம்: Z_in = ∞ (உள்ளீட்டில் மின்னோட்டம் எடுக்காது), Z_out = 0 (வெளியீடு சுமையில் வீழ்ச்சியின்றி), A = ∞, bandwidth = ∞.
Q3 / 20
★★★★★
ஒரு "இலட்சிய" op-amp-இன் திறந்த-வளைய பெருக்கம் A?
(1) 1
இல்லை.
(2) மிக அதிகம் (∞) / very large (∞)
சரி.
(3) 0
இல்லை.
(4) 100
மட்டுமே ஒரு உண்மை மதிப்பு.
(5) −1
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): திறந்த-வளையத்தில் A → ∞; உண்மை IC-களில் 10⁵–10⁶. மீள்-உள்ளீடு (feedback) மூலம் நடைமுறை பெருக்கம் சிறிய துல்லியமான மதிப்பாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.
Q4 / 20
★★★★★
"மெய்நிகர் குறுக்கிணைப்பு" (virtual short) — மீள்-உள்ளீட்டுடன் இலட்சிய op-amp-இல்?
(1) V_+ = V_− / V_+ = V_−
சரி — virtual short.
(2) V_+ = 0
இல்லை.
(3) V_− = V_out
இல்லை.
(4) V_+ = V_out
இல்லை.
(5) V_+ ≠ V_−
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): எதிர்-மீள்-உள்ளீடு வெளியீட்டை இரு உள்ளீடுகளும் சமமாகும் அளவில் ஒழுங்குபடுத்துகிறது (V_out = A(V_+−V_−), A→∞ எனில் V_+ ≈ V_−). "மெய்நிகர்" — உண்மை குறுக்கிணைப்பு இல்லை, ஆனால் மின்னழுத்தம் சமம்.
Q5 / 20
★★★★★
தலைகீழ் பெருக்கி (inverting amplifier) பெருக்கம்?
(1) 1 + R_f/R_in
அது தலைகீழ் அல்லாதது.
(2) −R_f/R_in
சரி.
(3) R_in/R_f
தலைகீழ்.
(4) +R_f/R_in
அடையாளம் தவறு.
(5) −R_in/R_f
தலைகீழ்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): தலைகீழ்: V_+ = 0, virtual short → V_− = 0 ("மெய்நிகர் நிலம்"). R_in வழியே I = V_in/R_in; அதே I R_f வழியே → V_out = −I R_f = −(R_f/R_in) V_in. பெருக்கம் = −R_f/R_in.
Q6 / 20
★★★★★
தலைகீழ் அல்லாத (non-inverting) பெருக்கி பெருக்கம்?
(1) −R_f/R_in
அது தலைகீழ்.
(2) 1 + R_f/R_in
சரி.
(3) R_f/R_in
நேர் ஆனால் "1+" விடுபட்டது.
(4) 1 − R_f/R_in
இல்லை.
(5) R_in/(R_f+R_in)
அது பிரிப்பான்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): V_in நேராக + உள்ளீட்டுக்கு; − உள்ளீடு R_f, R_in பிரிப்பான். Virtual short: V_− = V_in. V_in = V_out · R_in/(R_f+R_in) → V_out/V_in = 1 + R_f/R_in. அடையாளம் நேர், ≥ 1.
Q7 / 20
★★★★☆
R_f = 100 kΩ, R_in = 10 kΩ, V_in = 0.2 V. தலைகீழ் வெளியீடு?
(1) −2 V
சரி — −(100/10)×0.2.
(2) +2 V
அடையாளம்.
(3) −0.02 V
தவறு.
(4) −20 V
அதிக பெருக்கம்.
(5) +0.2 V
மாறாதது.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): V_out = −(R_f/R_in) V_in = −(100/10)(0.2) = −10 × 0.2 = −2 V.
Q8 / 20
★★★★☆
வோல்ட்டேஜ் பின்தொடர்பாளி (voltage follower / buffer) பெருக்கம்?
(1) 0
இல்லை.
(2) +1
சரி — unity gain.
(3) −1
இல்லை.
(4) +R_f/R_in
இல்லை.
(5) ∞
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Buffer: வெளியீடு நேராக − உள்ளீட்டுடன் இணைக்கப்பட்டது (R_f=0, R_in=∞) → V_out = V_in. பயன்: அதி-உயர் உள்ளீட்டு தடை + குறை வெளியீட்டு தடை → இம்பெடன்ஸ் தனிமைப்படுத்தல் (high-impedance source-ஐ low-impedance load-உடன் இணைக்க).
Q9 / 20
★★★★☆
ஒப்பீட்டாளர் (comparator) — மீள்-உள்ளீடு இல்லாமல் op-amp என்ன செய்யும்?
(1) linear amplifier
இல்லை — saturated.
(2) ஒப்பீட்டாளர் (V_+ > V_− → +saturation; V_+ < V_− → −saturation) / comparator
சரி.
(3) மின்தேக்கி
இல்லை.
(4) மின்மாற்றி
இல்லை.
(5) ஒலிபெருக்கி
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): திறந்த-வளையத்தில் A மிக அதிகம்: V_+ சிறிது > V_− → V_out = +V_sat; சிறிது < → −V_sat. இரு உள்ளீடுகளை ஒப்பிடுகிறது → ஒப்பீட்டாளர் (analog → digital, threshold detection).
Q10 / 20
★★★★☆
Op-amp-க்கு பொதுவாக எந்த வழங்கல் தேவை?
(1) ஒற்றை +5 V
சாத்தியம் ஆனால் சிறப்பு.
(2) இரட்டை (dual) +V_CC, −V_EE / dual supply +V_CC, −V_EE (or single)
சரி.
(3) மாறுதிசை AC
இல்லை.
(4) மிக உயர் DC
இல்லை.
(5) எதுவும் இல்லை
இயங்காது.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): பாரம்பரியமாக ±V_CC (உ-ம். ±15 V) — வெளியீடு நேர்/எதிர் கொள்ள. நவீன rail-to-rail op-amps ஒற்றை +V_CC-இல் செயல்படும்.
Q11 / 20
★★★★☆
ஒரு கூட்டி (summing amplifier) என்பது?
(1) இரு உள்ளீடுகளின் வேறுபாட்டை வெளியிடுகிறது
அது differential.
(2) பல உள்ளீடுகளின் (வெயிட்டிங்-உடன்) கூட்டுத்தொகையை வெளியிடுகிறது / outputs the (weighted) sum of several inputs
சரி.
(3) மட்டும் ஒற்றை உள்ளீடு
இல்லை.
(4) LDR உள்ளது
இல்லை.
(5) ஒளி தருகிறது
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): கூட்டி: பல R_1, R_2,…-இலிருந்து V_1, V_2,… ஒரே − உள்ளீட்டுக்கு (virtual ground). V_out = −R_f(V_1/R_1 + V_2/R_2 + …). audio mixer, DAC, analog கணினியில் பயன்.
Q12 / 20
★★★☆☆
ஒரு integrator-இல் R_f இடத்தில் என்ன?
(1) ஒரு டயோடு / a diode
இல்லை.
(2) ஒரு மின்தேக்கி C / a capacitor C
சரி.
(3) ஒரு சுருள் / an inductor (only)
அது differentiator-க்கு.
(4) ஒன்றும் இல்லை / nothing
இல்லை.
(5) ஒரு டிரான்சிஸ்டர் / a transistor
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Integrator = தலைகீழ் வடிவம் + மீள்-உள்ளீட்டில் C. V_out = −(1/RC) ∫ V_in dt. Differentiator: R_in இடத்தில் C.
Q13 / 20
★★★☆☆
வெளியீடு V_out எத்தனை வரம்புக்குள்?
(1) எல்லையற்றது / infinite
இல்லை.
(2) மூல மின்னழுத்தங்களுக்குள் (≈±V_CC) / within the supply rails (≈±V_CC)
சரி.
(3) +1 V மட்டுமே
இல்லை.
(4) −5 V மட்டுமே
இல்லை.
(5) +V_in
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): வெளியீடு ±V_sat (V_CC, V_EE-க்கு சிறிது குறை)-க்கு மேல் செல்லாது. கணக்கீட்டுப்படி V_out வரம்பை மீறினால் வெளியீடு "clipping" அடைகிறது (saturated).
Q14 / 20
★★★☆☆
Op-amp-இன் இரு உள்ளீடுகளில் V_+ = 2 V, V_− = 1.999 V, திறந்த-வளையம் A = 10⁵, ±15 V வழங்கல்.
(1) +0.1 V
தவறு.
(2) ≈+14 V (saturated)
சரி.
(3) −14 V
தவறு.
(4) 100 V
அளவை மீறி.
(5) 0 V
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): V_out = A(V_+−V_−) = 10⁵ × 0.001 = 100 V → ஆனால் வழங்கல் ±15 V → வெளியீடு ≈+V_sat ≈ +14 V (saturated). ஒப்பீட்டாளர் நடத்தை.
Q15 / 20
★★★☆☆
எதிர் மீள்-உள்ளீடு (negative feedback) பயன்?
(1) அதிக சிதைவு / more distortion
எதிர்மாறு.
(2) நிலையான பெருக்கம், குறை சிதைவு, பரந்த bandwidth / stable gain, less distortion, wider bandwidth
சரி.
(3) சிறிய bandwidth / smaller bandwidth
எதிர்மாறு.
(4) சாதனத்தை சேதப்படுத்தும் / damages the chip
இல்லை.
(5) ஒளி தருகிறது / emits light
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): எதிர் மீள்-உள்ளீடு பெருக்கத்தை A → A/(1+Aβ) ≈ 1/β ஆகக் குறைத்து, கூறு-மாறாத மதிப்புகளால் தீர்மானிக்கப்படச் செய்கிறது → துல்லியமான, நிலையான பெருக்கம்; குறை சிதைவு; விரிந்த bandwidth.
Q16 / 20
★★★★☆
தலைகீழ் அல்லாத பெருக்கி: R_f=20 kΩ, R_in=5 kΩ. பெருக்கம்?
(1) 4
அது தலைகீழ்.
(2) 5
சரி — 1+R_f/R_in = 1+4.
(3) −4
அடையாளம்.
(4) 0.25
தலைகீழ்.
(5) 3
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): A = 1 + R_f/R_in = 1 + 20/5 = 1 + 4 = 5. நேர், ≥1.
Q17 / 20
★★★☆☆
Op-amp அடிப்படையில் இது வேலை செய்வதற்கு உள்ளே என்ன?
(1) ஒரே ஒரு டிரான்சிஸ்டர் / a single transistor
போதாது.
(2) டிரான்சிஸ்டர்கள், டயோடுகள், மின்தடைகள் ஒரு IC-இல் / many transistors, diodes, resistors in an IC
சரி.
(3) மட்டும் மின்தேக்கிகள் / only capacitors
இல்லை.
(4) மட்டும் மின்மாற்றி / a transformer
இல்லை.
(5) ஒளி கம்பிகள் / fibre optics
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Op-amp = differential உள்ளீட்டு stage + ஒரு அல்லது இரு gain stage + class-AB வெளியீட்டு stage; அனைத்தும் ஒரே சிலிக்கான் சில்லில் கட்டப்பட்டது (உ-ம். 741, LM358).
Q18 / 20
★★★☆☆
CMRR (common-mode rejection ratio) பெரிது இருந்தால்?
(1) இரு உள்ளீடுகளுக்கும் சமமாகச் செயல்படும் / responds equally to both
எதிர்மாறு.
(2) இரண்டிற்கும் பொதுவான சமிக்ஞையை நிராகரித்து வேறுபாட்டை மட்டும் பெருக்கும் / rejects the common signal and amplifies only the difference
சரி.
(3) சத்தம் கூட்டும் / adds noise
இல்லை.
(4) மெதுவாக / slower
இல்லை.
(5) சிறு பெருக்கம் / smaller gain
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): CMRR = A_diff/A_common. பெரிய CMRR → இரு உள்ளீடுகளிலும் பொதுவான சத்தம்/சார்பு நிராகரிக்கப்பட்டு வேறுபாடு மட்டுமே பெருக்கப்படும் → சத்தத்தைத் தாங்கும் சமிக்ஞை அளவீடு (instrumentation amp).
Q19 / 20
★★★☆☆
Op-amp + R_in + C feedback → ?
(1) Comparator
இல்லை.
(2) Integrator (V_out = −(1/RC)∫V_in dt)
சரி.
(3) Differentiator
அது தலைகீழ்.
(4) Filter only
போதாது.
(5) Summer
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Inverting integrator: virtual ground → I = V_in/R; அதே I C-ஐ ஏற்றுகிறது → V_C = (1/C)∫I dt = (1/RC)∫V_in dt; V_out = −V_C. பயன்: அலை வடிவ உருவாக்கம், analog கணினி, PID கட்டுப்பாட்டு.
Q20 / 20
★★★☆☆
ஒரு buffer-ஐ ஏன் இம்பெடன்ஸ் மாற்றத்துக்குப் பயன்படுத்துகிறோம்?
(1) ஒலி உருவாக்க / make sound
இல்லை.
(2) அதி-உயர் Z மூலத்திலிருந்து குறை Z சுமைக்கு சமிக்ஞையை வீழ்ச்சியின்றி அனுப்ப / pass a signal from a high-Z source to a low-Z load without loading
சரி.
(3) ஒளி உருவாக்க / make light
இல்லை.
(4) கட்டம் மாற்ற / shift phase
இல்லை.
(5) மின்னோட்டம் தடுக்க / block current
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Buffer Z_in ≈ ∞ → மூலத்திலிருந்து மின்னோட்டம் எடுக்காது (loading இல்லை); Z_out ≈ 0 → சுமைக்குச் சமிக்ஞை வீழ்ச்சியின்றி செலுத்தும். உ-ம். pH sensor → DMM.
📝 கட்டமைக்கப்பட்ட வினாக்கள் — 3
கட்டமைப்பு வினா 1
8 புள்ளி
Op-amp அமைப்புகள்.
(a) தலைகீழ் பெருக்கியின் சுற்றை வரைந்து, V_out = −(R_f/R_in)V_in எனத் தருவிக்க (இலட்சியம்).
விடை
V_+ = 0 (நிலம்). Virtual short → V_− = 0 (virtual ground). உள்ளீட்டு மின்னோட்டம் = 0 → R_in வழியே I = (V_in − 0)/R_in; அதே I R_f வழியே (0 − V_out)/R_f. சமப்படுத்த: V_in/R_in = −V_out/R_f → V_out = −(R_f/R_in)V_in.
(b) R_f = 50 kΩ, R_in = 5 kΩ, V_in = 0.3 V எனில் V_out.
விடை
V_out = −(50/5)(0.3) = −10×0.3 = −3 V
(c) அதே V_in-க்கு தலைகீழ் அல்லாத பெருக்கி (1+R_f/R_in) வெளியீடு?
விடை
A = 1 + R_f/R_in = 1 + 10 = 11; V_out = 11×0.3 = +3.3 V
கட்டமைப்பு வினா 2
6 புள்ளி
ஒரு கூட்டி (summer): R_1=R_2=R_3=10 kΩ, R_f=20 kΩ, V_1=0.5 V, V_2=−0.3 V, V_3=0.1 V.
(a) V_out-ஐக் கணக்கிடுக.
விடை
V_out = −R_f(V_1/R_1 + V_2/R_2 + V_3/R_3)
= −20(0.5/10 + (−0.3)/10 + 0.1/10) = −20×0.03 = −0.6 V
(b) பயன்பாட்டை ஒன்று கூறுக.
விடை
Audio mixer (பல சேனல்களைக் கூட்டுதல்), DAC (digital → analog), analog கணினி.
கட்டமைப்பு வினா 3
5 புள்ளி
Op-amp அடிப்படை.
(a) இலட்சிய op-amp-இன் நான்கு பண்புகளைக் கூறுக.
விடை
(1) A = ∞; (2) Z_in = ∞ (உள்ளீட்டு மின்னோட்டம் 0); (3) Z_out = 0; (4) Bandwidth = ∞; (போனஸ்: CMRR = ∞).
(b) "Virtual short" எவ்வாறு எதிர் மீள்-உள்ளீட்டில் ஏற்படுகிறது எனக் கூறுக.
விடை
V_out = A(V_+−V_−), A→∞. வெளியீடு ஒரு வரம்பிற்குள் இருக்க V_+−V_− ≈ 0 → V_+ ≈ V_−. மீள்-உள்ளீடு வெளியீட்டை இந்நிலையை அடையுமாறு கட்டுப்படுத்துகிறது.
✍️ கட்டுரை வினாக்கள் — 4
கட்டுரை வினா 1
10 புள்ளி
(a) ஒரு op-amp என்றால் என்ன, இலட்சிய பண்புகளைக் கூறுக. (b) எதிர் மீள்-உள்ளீடின் "virtual short"-ஐப் பயன்படுத்தி தலைகீழ் பெருக்கி (V_out = −R_f/R_in · V_in) எனத் தருவிக்க. (c) R_f=200 kΩ, R_in=20 kΩ, V_in=−0.4 V, ±12 V வழங்கல் — V_out.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) Op-amp = அதி-உயர் வேறுபாட்டு (differential) பெருக்கி IC. இலட்சியம்: A=∞, Z_in=∞, Z_out=0, bandwidth=∞.
(b) தலைகீழில் V_+=0; virtual short → V_−=0 (virtual ground). Z_in=∞ → இரு கிளைகளிலும் ஒரே I. R_in: I=V_in/R_in; R_f: I=(0−V_out)/R_f → V_out = −(R_f/R_in)V_in.
(c)
(b) தலைகீழில் V_+=0; virtual short → V_−=0 (virtual ground). Z_in=∞ → இரு கிளைகளிலும் ஒரே I. R_in: I=V_in/R_in; R_f: I=(0−V_out)/R_f → V_out = −(R_f/R_in)V_in.
(c)
V_out = −(200/20)(−0.4) = −10×(−0.4) = +4 V (வழங்கலுக்குள் ✓)
கட்டுரை வினா 2
10 புள்ளி
(a) தலைகீழ் அல்லாத பெருக்கியின் சுற்று & கொள்கையை விளக்கி, A=1+R_f/R_in எனத் தருவிக்க. (b) Buffer (voltage follower) என்றால் என்ன, அதன் பயன் எனக் கூறுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) V_in நேராக + உள்ளீட்டுக்கு. வெளியீடு V_out ஒரு R_f, R_in பிரிப்பான் வழியே − உள்ளீட்டுக்கு: V_− = V_out · R_in/(R_f+R_in). Virtual short → V_+=V_− → V_in = V_out·R_in/(R_f+R_in) → A = V_out/V_in = (R_f+R_in)/R_in = 1+R_f/R_in. நேர், ≥1.
(b) Buffer = வெளியீடு நேராக − உள்ளீட்டுடன் (R_f=0) → A=1, V_out=V_in. Z_in≈∞, Z_out≈0; ஓர் உயர் இம்பெடன்ஸ் மூலம் (உ-ம். pH sensor) குறை இம்பெடன்ஸ் சுமையை (உ-ம். ADC) loading விளைவின்றி இயக்கப் பயன்படுகிறது (இம்பெடன்ஸ் தனிமைப்படுத்தல்).
(b) Buffer = வெளியீடு நேராக − உள்ளீட்டுடன் (R_f=0) → A=1, V_out=V_in. Z_in≈∞, Z_out≈0; ஓர் உயர் இம்பெடன்ஸ் மூலம் (உ-ம். pH sensor) குறை இம்பெடன்ஸ் சுமையை (உ-ம். ADC) loading விளைவின்றி இயக்கப் பயன்படுகிறது (இம்பெடன்ஸ் தனிமைப்படுத்தல்).
கட்டுரை வினா 3
10 புள்ளி
(a) ஒப்பீட்டாளர் (comparator) எவ்வாறு செயல்படுகிறது, ஒரு வெப்ப அலாரம் (LDR/தெர்மிஸ்டர் + பிரிப்பான் + op-amp comparator) எவ்வாறு அமைக்கலாம் எனக் கூறுக. (b) எதிர் மீள்-உள்ளீட்டின் (negative feedback) நன்மைகளைக் கூறுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) திறந்த-வளையத்தில் (மீள்-உள்ளீடு இல்லாமல்) A மிக அதிகம் → V_+ > V_− → V_out ≈ +V_sat; V_+ < V_− → V_out ≈ −V_sat (இரு நிலை, threshold detector). வெப்ப அலாரம்: தெர்மிஸ்டர் + நிலை R-உடன் பிரிப்பான் வெளியீட்டை + உள்ளீட்டுக்கு; ஒரு திறப்பு R₁/R₂ பிரிப்பான் வெளியீட்டை − உள்ளீட்டுக்கு. வெப்பம்↑ → தெர்மிஸ்டர் R↓ → V_+ ↑; V_+ > V_− நிலையில் op-amp +V_sat → ஒலி அலாரம்/LED இயங்கும்.
(b) நிலையான பெருக்கம் (கூறு மதிப்புகளால் தீர்மானம், செயலி பண்புகள் மாறுபாட்டை எதிர்க்கும்); குறை சிதைவு (linearity); விரிந்த bandwidth; குறை வெளியீட்டு இம்பெடன்ஸ்; உயர் உள்ளீட்டு இம்பெடன்ஸ்.
(b) நிலையான பெருக்கம் (கூறு மதிப்புகளால் தீர்மானம், செயலி பண்புகள் மாறுபாட்டை எதிர்க்கும்); குறை சிதைவு (linearity); விரிந்த bandwidth; குறை வெளியீட்டு இம்பெடன்ஸ்; உயர் உள்ளீட்டு இம்பெடன்ஸ்.
கட்டுரை வினா 4
10 புள்ளி
(a) ஒரு கூட்டி (summing) amplifier-ஐ வரைந்து, V_out = −R_f(V_1/R_1 + V_2/R_2 + …) எனத் தருவிக்க. (b) Audio mixer-இல் இது எவ்வாறு பயன்படுகிறது எனக் கூறுக. (c) R_1=R_2=10 kΩ, R_f=10 kΩ; V_1=0.6 V, V_2=−0.2 V. V_out.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) V_+=0; − உள்ளீடு virtual ground (V_−=0). ஒவ்வொரு உள்ளீடு V_i தனது R_i வழியே I_i = V_i/R_i செலுத்துகிறது. அனைத்து இம்மின்னோட்டங்களும் (op-amp உள்ளீட்டு மின்னோட்டம் 0) R_f வழியே செல்கின்றன: I_total = ΣI_i = (0 − V_out)/R_f → V_out = −R_f Σ(V_i/R_i).
(b) ஒவ்வொரு audio சேனலின் சமிக்ஞையும் தனி R வழியே op-amp − உள்ளீட்டுக்குச் சேர்க்கப்படுகிறது; R-களை மாற்றுவதன் மூலம் வெவ்வேறு கூட்டு எடை (volume) அடையலாம். வெளியீடு கலந்த சமிக்ஞை.
(c)
(b) ஒவ்வொரு audio சேனலின் சமிக்ஞையும் தனி R வழியே op-amp − உள்ளீட்டுக்குச் சேர்க்கப்படுகிறது; R-களை மாற்றுவதன் மூலம் வெவ்வேறு கூட்டு எடை (volume) அடையலாம். வெளியீடு கலந்த சமிக்ஞை.
(c)
V_out = −10(0.6/10 + (−0.2)/10) = −10×(0.04) = −0.4 V