ডিফারেনশিয়েটিং অপারাশনাল অ্যামপ্লিফায়ার এর প্রাথমিক ধারনা

ডিফারেনশিয়েটিং অ্যামপ্লিফায়ার বা ইনভার্টিং ডিফারেনশিয়েটর বহু বছর যাবত  ইলেকট্রনিক সার্কিটে সিগন্যাল প্রসেসিং এর কাজে ব্যবহার হয়ে আসছে। এটি মূলত একটি অপারেশনাল অ্যামপ্লিফায়ার নিয়ে গঠিত যার ফিডব্যাক নেটওয়ার্কে নেগেটিভ ফিডব্যাক সরবরাহের জন্য একটি রেজিস্টার, R যুক্ত থাকে এবং ইনপুট পাশে একটি ক্যাপাসিটার ব্যবহার করা হয়। আশা করছি নিচের ব্যাখ্যা অনুযায়ী বিষয়টি সহজে অনুধাবন করা যাবে।

আদর্শ ডিফারেনশিয়েটিং অ্যামপ্লিফায়ার 

এখানে ইনপুট কারেন্ট, I_in হচ্ছে ক্যাপাসিটরের চার্জিং কারেন্ট। আবার ক্যাপাসিটর এক্ষেত্রে আমরা জানি,

   $\mathit{Q}=\mathit{C}\mathit{V}$

বা, $\frac{\mathit{d}\mathit{Q}}{\mathit{d}\mathit{t}}=\frac{\mathit{d}\left(\mathit{C}{{\mathit{V}}_{\mathit{i}}^{}}_{\mathit{n}}^{}\right)}{\mathit{d}\mathit{t}}$  [ উভয় পাশে ডিফারেনশিয়েট করে ]

বা, $\frac{\mathit{d}\mathit{Q}}{\mathit{d}\mathit{t}}=\mathit{C}\frac{\mathit{d}{{\mathit{V}}_{\mathit{i}}^{}}_{\mathit{n}}^{}}{\mathit{d}\mathit{t}}$  [ এখানে C ধ্রুবক ]

∵ ক্যাপাসিটর কারেন্ট, ${{\mathit{I}}_{\mathit{i}}^{}}_{\mathit{n}}^{}=\frac{\mathit{d}\mathit{Q}}{\mathit{d}\mathit{t}}$

∴ ${{\mathit{I}}_{\mathit{i}}^{}}_{\mathit{n}}^{}=\mathit{C}\frac{\mathit{d}{{\mathit{V}}_{\mathit{i}}^{}}_{\mathit{n}}^{}}{\mathit{d}\mathit{t}}$ ...... (১)

আবার ভার্চুয়াল গ্রাউন্ড A ফিডব্যাক নেটওয়ার্ক এবং আউটপুটের মধ্যে কার্শপের ভোল্টেজের সূত্র প্রয়োগ করে পাই,

   ${{{\mathit{V}}_{\mathit{o}}^{}}_{\mathit{u}}^{}}_{\mathit{t}}^{}=-{\mathit{I}}_{\mathit{f}}\mathit{R}$

বা, ${\mathit{I}}_{\mathit{f}}=-\frac{{{{\mathit{V}}_{\mathit{o}}^{}}_{\mathit{u}}^{}}_{\mathit{t}}^{}}{\mathit{R}}$ ...... (২)

এখন, যেহেতু স্বর্ণসূত্র অনুসারে অপারেশনাল অ্যামপ্লিফায়ারের ইনপুটদ্বয় কোনো কারেন্ট গ্রহণ করে না, তাই A বিন্দুতে কার্শপের কারেন্টের সূত্র প্রয়োগ করে পাই,

   ${\mathit{I}}_{\mathit{f}}={{\mathit{I}}_{\mathit{i}}^{}}_{\mathit{n}}^{}$

বা, $-\frac{{{{\mathit{V}}_{\mathit{o}}^{}}_{\mathit{u}}^{}}_{\mathit{t}}^{}}{\mathit{R}}=\mathit{C}\frac{\mathit{d}{{\mathit{V}}_{\mathit{i}}^{}}_{\mathit{n}}^{}}{\mathit{d}\mathit{t}}$  [ (১) ও (২) হতে মান বসিয়ে ]

বা, ${{{\mathit{V}}_{\mathit{o}}^{}}_{\mathit{u}}^{}}_{\mathit{t}}^{}=-\mathit{R}\mathit{C}\frac{\mathit{d}{{\mathit{V}}_{\mathit{i}}^{}}_{\mathit{n}}^{}}{\mathit{d}\mathit{t}}$

যেহেতু এখানে RC ধ্রুবক, তাই আউটপুট ভোল্টেজ ইনপুটের ডিফারেনশিয়েটিং বা অন্তরীকরণ মানের সমানুপাতিক। তাই এই সার্কিটকে ডিফারেনশিয়েটিং অ্যামপ্লিফায়ার বা ডিফারেনশিয়েটিং অপারাশনাল অ্যামপ্লিফায়ার বলে।

ব্যবহারিক ডিফারেনশিয়েটিং অ্যামপ্লিফায়ার

উপরে উল্লেখ্য আদর্শ ডিফারেনশিয়েটিং অ্যামপ্লিফায়ার ব্যবহার করতে গেলে নিম্নোক্ত দুটি সমস্যা দেখা দেয়।

1.  ইনপুট এর সাথে ক্যাপাসিটর যুক্ত থাকায় এটি অপেক্ষাকৃত বেশি ফ্রিকোয়েন্সির সিগন্যালের জন্য নিম্ন রিয়েকট্যান্সের পথ তৈরী করে। ফলে অ্যামপ্লিফায়ারের গেইন অস্থিতিশীল হয়ে পরে এবং আউটপুটে নয়েজের পরিমাণ বৃদ্ধি পায়। 
2. অভ্যন্তরীণ ফেজ পরিবর্তন এবং ফিডব্যাক এর মাধ্যমে অ্যামপ্লিফায়ারটি অসিলেশন মুডে চলে যায়। ফলে আউটপুটে ত্রুটি দেখা দেয়। 

আদর্শ ডিফারেনশিয়েটিং অ্যামপ্লিফায়ারের সীমাবদ্ধতা দূর করার জন্য, একটি নিম্ন মানের রেজিস্টর, R1 ইনপুট ক্যাপাসিটরের সাথে সিরিজে সংযুক্ত করা হয় যা অ্যামপ্লিফায়ারকে স্থিতিশীলতা দান করে এবং এর গেইনকে কমপক্ষে R/R1 অনুপাতে সীমাবদ্ধ রাখে। এছাড়া এটি ক্যাপাসিটার, C1 ফিডব্যাক রেজিস্টরের প্যারালালে সংযুক্ত করা হয় যা অ্যামপ্লিফায়ারকে অপ্রয়জনীয় অসিলেশন হতে দূরে রাখে।  এক্ষেত্রে উপরের সার্কিটের পরিবর্তিত রূপ নিচে দেখানো হলো। 

অপারেশনাল অ্যামপ্লিফায়ার সম্পর্কে সাধারন আলোচনা

ইনটিগ্রেটিং অপারাশনাল অ্যামপ্লিফায়ার এর প্রাথমিক ধারনা