इस लेख में, हम करंट सेंस एम्पलीफायरों और डिफरेंशियल एम्पलीफायरों की तुलना करते हैं, उनके आर्किटेक्चर, प्रदर्शन विशेषताओं और अनुप्रयोग अंतरों का विश्लेषण करते हैं। बैंडविड्थ, कॉमन-मोड रिजेक्शन रेशियो (CMRR) और उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों में करंट सेंस एम्पलीफायरों के लाभों पर प्रकाश डाला गया है।

करेंट सेंस एम्पलीफायरों और डिफरेंशियल एम्पलीफायरों के बीच वास्तुकला संबंधी अंतर

डिफरेंशियल एम्पलीफायरों के विपरीत, जो इनपुट वोल्टेज को कम करने के लिए इनपुट रेसिस्टर नेटवर्क पर निर्भर करते हैं, करंट सेंस एम्पलीफायर आमतौर पर एक अनूठी वास्तुकला का उपयोग करते हैं। वे बड़े और तेजी से बदलते कॉमन-मोड वोल्टेज को सीधे संभालने के लिए उच्च-वोल्टेज इनपुट ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं जबकि छोटे डिफरेंशियल शंट वोल्टेज को सटीक रूप से बढ़ाते हैं (चित्र 1)।

चित्र 1. करेंट सेंस एम्पलीफायर का उदाहरण

डिफरेंशियल एम्पलीफायरों में, इनपुट डिफरेंशियल सिग्नल को पहले एक प्रतिरोधक नेटवर्क द्वारा क्षीण किया जाता है, फिर आउटपुट पर अंतिम सिग्नल प्रवर्धन प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त लाभ के साथ मूल इनपुट स्तर पर वापस प्रवर्धित किया जाता है। क्षीण इनपुट को उसके मूल सिग्नल आयाम पर पुनर्स्थापित करने से आंतरिक एम्पलीफायर के लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद का हिस्सा खर्च होता है, अतिरिक्त लाभ प्राप्त करने के लिए बैंडविड्थ का त्याग करना पड़ता है।

इसके विपरीत, करंट सेंस एम्पलीफायर अपने उच्च-वोल्टेज इनपुट ट्रांजिस्टर के कारण सिग्नल को कम नहीं करते हैं, जिससे सिग्नल आयाम को बहाल करने के लिए अतिरिक्त लाभ की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। यह आंतरिक ऑप-एम्प को सिग्नल प्रवर्धन के लिए अधिक बैंडविड्थ बनाए रखने की अनुमति देता है।

करेंट सेंस एम्पलीफायरों के प्रदर्शन लाभ

बैंडविड्थ लाभ: उदाहरण के लिए, AD8206 डिफरेंशियल एम्पलीफायर में 3 kHz की छोटी सिग्नल -100dB बैंडविड्थ है, जबकि AD8210 करंट सेंस एम्पलीफायर 450 kHz की बैंडविड्थ प्रदान करता है। करंट सेंस एम्पलीफायरों की बढ़ी हुई बैंडविड्थ उन्हें उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों या तेज़ करंट ट्रांज़िएंट का पता लगाने की आवश्यकता वाले परिदृश्यों के लिए आदर्श बनाती है।

उच्च कॉमन-मोड अस्वीकृति अनुपात (CMRR): करंट सेंस एम्पलीफायर आमतौर पर उच्च CMRR प्रदर्शित करते हैं, आमतौर पर 100 dB से 120 dB या उससे अधिक की सीमा में, जबकि अधिकांश अंतर एम्पलीफायरों में 80 dB और 100 dB के बीच CMRR होता है।

कॉमन-मोड वोल्टेज रेंज: करंट सेंस एम्पलीफायरों की बड़ी बैंडविड्थ के लिए एक समझौता आंतरिक क्षीणन नेटवर्क की अनुपस्थिति है। यह अंतर एम्पलीफायरों की तुलना में अत्यधिक उच्च कॉमन-मोड इनपुट वोल्टेज को स्वीकार करने की उनकी क्षमता को सीमित करता है। हालाँकि, करंट सेंस एम्पलीफायर अभी भी उच्च कॉमन-मोड वोल्टेज रेंज का समर्थन करते हैं, आमतौर पर 80 V और 100 V के बीच।

तेजी से बदलते करंट माप में करंट सेंस एम्पलीफायरों के लाभ

करंट सेंस एम्पलीफायरों का इस्तेमाल आम तौर पर बड़े स्विचिंग करंट को मापने के लिए किया जाता है। लोड के उच्च पक्ष पर इन धाराओं को मापते समय, शंट प्रतिरोधक में कॉमन-मोड वोल्टेज ग्राउंड लेवल और सप्लाई वोल्टेज के बीच तेज़ी से उतार-चढ़ाव कर सकता है।

ये तीव्र परिवर्तन एम्पलीफायर के इनपुट पर महत्वपूर्ण क्षणिकता उत्पन्न कर सकते हैं। कुछ मामलों में, कॉमन-मोड वोल्टेज क्षणिकता सिग्नल आयाम से अधिक हो सकती है। आदर्श रूप से, एम्पलीफायर को केवल प्रवर्धित अंतर सेंस वोल्टेज को दर्शाने वाला आउटपुट ही उत्पन्न करना चाहिए। हालाँकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, आउटपुट एक कॉमन-मोड स्टेप प्रतिक्रिया प्रदर्शित कर सकता है।

धारा बोधक प्रवर्धक, तेजी से बदलते कॉमन-मोड वोल्टेज चरणों के कारण होने वाले कॉमन-मोड क्षणिक स्पाइक्स को दबाने में उत्कृष्ट होते हैं, जिससे वे तेजी से बदलते आयामों वाले धारा बोधक अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बन जाते हैं।

तीन-चरण मोटर नियंत्रण प्रणालियों में करंट सेंस एम्पलीफायरों का अनुप्रयोग

तीन-चरणीय मोटर नियंत्रण प्रणाली के चरण धारा माप में तीव्र कॉमन-मोड वोल्टेज स्विचिंग का एक प्रमुख उदाहरण होता है। ऐसी प्रणालियों में, नियंत्रक मोटर के प्रत्येक चरण को चलाने के लिए इन्वर्टर चरण को पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन (PWM) संकेत भेजता है (चित्र 2)।

चित्र 2. तीन-चरण मोटर नियंत्रण धारा संवेदन

मोटर के साथ शंट प्रतिरोधक को श्रृंखला में रखा जाता है ताकि उसके पार विभेदक वोल्टेज को मापा जा सके, जिससे तात्कालिक वर्तमान फीडबैक मिलता है। यह फीडबैक नियंत्रक को प्रत्येक सिग्नल के चरण को निर्धारित करने में सक्षम बनाता है। जैसे ही प्रत्येक PWM पल्स आता है, शंट प्रतिरोधक पर कॉमन-मोड वोल्टेज तेजी से पूरी आपूर्ति सीमा में, V- से V+ तक स्विच हो जाता है। ये तेज़ PWM संक्रमण उच्च बैंडविड्थ वाले एम्पलीफायरों और बढ़ते और गिरते किनारों के दौरान क्षणिक ओवरशूट के प्रभावी दमन की मांग करते हैं।