ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් III (Electronics) - 13b

Peak Detector

යම් ඒසී සංඥාවක් ගැන සිතන්න. එය තරංග ස්වරූපයෙන් නිරන්තරයෙන්ම ඉහල පහල යනවා. දැන් මෙම විදුලි සංඥාව මඟින් කුඩා බල්බයක් දල්වා ඇතැයි සිතන්න. තරංග විස්ථාරය කාලයට සාපේක්ෂව විචලනය වන විට, බල්බයේ දීප්තියද ඊට අනුරූපව විචලනය වෙනවා. යම් කිසි ශබ්දයක් (බල්ලකු බුරන විට, කුරුල්ලෙකු කෑ ගසන විට, අත්පුඩියක් ගසන විට ආදී අවස්ථාවන්) නිසා ජනිත වන මෙවැනි ඒසී සංඥාවක් සලකමු. දැන් එම ශබ්දයට අනුරූප විද්‍යුත් සංඥා තරංගයේ හැඩයට අනුරූපවයි බල්බය දැල්වෙන්නේ. ශබ්දය නිරන්තරයෙන් විචලනය වන නිසා, බල්බයේ දීප්තියද එලෙසම විචලනය වේවි. මෙවැනි සරල පරිපථයක් එක්තරා විදියක දර්ශකයක් (indicator) ලෙස භාවිතා කළ හැකියි නේද? යම් කිසි තැනක ශබ්දයක් ඇති විට, බල්බයක් දැල්වීම මඟින් එය දැන ගත හැකියිනෙ. රැහැන් ටෙලිෆෝන් එකේ ඉන්ඩිකේටර් බල්බයත් මෙබදු අවස්ථාවකි (ටෙලිෆෝන් ලයින් එකේ කෝල් එකක් එන බව ඉන් පෙන්වනවා).

එහෙත් මෙම ඉන්ඩිකේටර් බල්බයේ දීප්තිය නිරන්තරයෙන් විචලනය වීම ඔබට කරදරයක් විය හැකියි. නැතිනම් අලංකාරබව අඩු විය හැකියි. ශබ්දයට අනුරූපවම බල්බය නිවි නිවී දැල්වෙන්නේ (flashing හෝ blinking) නැතිව, එම ශබ්දය පවතින තාක් බල්බය ඒකාකාරව දැල්වී (solid) තිබේ නම් හොඳයි නේද කියා කෙනෙකුට සිතිය හැකියි. මෙය කළ හැකියි පහසුවෙන්ම පීක් ඩිටෙක්ටර් පරිපථයකින්. ඉහත උදාහරණයට ගත්තේ එක් අවස්ථාවක් පමණි. මෙවැනි පීක් ඩිටෙක්ටරයක් ප්‍රයෝජනයට ගත හැකි වෙනත් අවස්ථා ගැනත් සිතා බලන්න.

පීක් ඩිටෙක්ටර් පරිපථයක් යනු ඊට ඉන්පුට් කරපු ඒසී සංඥාවක කුලු විස්තාර වෝල්ටියතාව (V_PEAK) හඳුනාගෙන එම සංඥාව පවතින තුරාවටම මෙම පීක් වෝල්ටියතාව දිගටම අවුට්පුට් කරන සරල පරිපථයකි (detector යන ඉංග්‍රිසි වචනයේ තේරුම "හඳුනාගන්නා" යන්නයි). පහත රූපයේ මෙය පැහැදිලිව පෙන්වා ඇත. පළමු රූපයේ ලා රතු පාටින් පෙන්වා තිබෙන්නේ ඉන්පුට් වෝල්ටියතා සංඥාවයි. මෙම සංඥාව සමාකාර තරංගයක් නොව අවිධිමත් තරංගයකි. එහෙත් එම සම්පූර්ණ සංඥාවේ උපරිම/කුලු වෝල්ටියතාව/විස්ථාරය හඳුනාගෙන එම අගය දිගටම එම සංඥාව පුරාවටම පවත්වාගනී (මෙය තද රතු රේඛාවෙන් පෙන්වයි). දෙවැනි රූපයේ ඇත්තේ සමාකාර විධිමත් ඉන්පුට් සංඥාවකි (නිල් පාටින්). එහි කුලු අගය හඳුනාගෙන එම සංඥාව පුරාවටම එම කුලු වෝල්ටියතාව පවත්වා ගනී (රතු පාටින් එම රේඛාව දැක්වේ). (එහෙත් මෙහිදී ඔබට පේනවා නේද එම රතු පාට රේඛාවේ උපරිම අගය ඉන්පුට් සංඥාවේ උපරිම අගයට වඩා තරමක් පහලින් තිබෙන බව? පළමු රූපයේ නම් මෙම තත්වය පෙන්වා නොමැත. ඊට හේතුව මොහොතකින් පැහැදිලි කෙරේ.)

මෙවැනි පීක් ඩිටෙක්ටර් පරිපථයක් පහසුවෙන් සාදා ගත හැකියි ඩයෝඩයක් හා කැපෑසිටරයක් පහත ආකාරයට සම්බන්ධ කිරීමෙන් (මීට අමතරව තවත් ආකාර පවතිනවා පීක් ඩිටෙක්ටර් පරිපථ සාදන).

මෙම පරිපථය විග්‍රහ කරමු. ඉන්පුට් සංඥාවේ පෙර නැඹුරුවේදී ඩයෝඩය හරහා කැප් එක චාජ් වේ. එවිට එම සංඥාවේ උපරිම විස්තාර අගය (A) දක්වා එය චාජ් වේවි. දැන් A සිට සංඥා වෝල්ටියතාව පහතට බැස්සත් කැප් එක ඩිස්චාජ් වන්නේ නැත (ඇත්තටම කැප් එක ඩිස්චාජ් වේ; එහෙත් එම ඩිස්චාජ් වීම ඉතාම සෙමින් සිදුවන ලෙසටයි අප එය සකස් කරන්නේ). මෙලෙස කැප් එක ඩිස්චාජ් නොවී පවතින නිසා අවුට්පුට් වන්නේ කැප් එක දෙපස ඩ්‍රොප් වී තිබෙන වෝල්ටියතාව (හෙවත් කැප් එකේ චාජ් වී තිබෙන වෝල්ටියතාව) නිසා, අවුට්පුට් එකේ දිගටම පවතින්නේ මෙම කුලු වෝල්ටියතාවයි.

එහෙත් අවිධිමත් සංඥාවක් නම් ඉන්පුට් කර තිබෙන්නේ, සමහරවිට තරංගයේ පසුවට එන කොටසේ විස්තාරය මුලින් තිබූ විස්තාරයකට වඩා වැඩි වීමටද හැකියි. එවිට, කැප් එක එම අලුත් ඉහල විස්තාරය දක්වා චාජ් වේවි. මෙලෙස කැප් එක හැමවිටම ඉන්පුට් සංඥාවේ උපරිම විස්තාරය රඳවා ගන්නට කටයුතු කරනවා. බලන්න පහත රූපය. මෙහි උඩට තිබෙන පීක් අගයන් ක්‍රමයෙන් උඩට හා ඉන්පසු ක්‍රමයෙන් පහලටද ගමන් කරනවා. ක්‍රමයෙන් උඩට යන විට පීක් ඩිටෙක්ටර් එක හැමවිටම වැඩියෙන් උස පීක් එක තමයි ග්‍රහණය කරන්නේ (කොල පාට රේඛාවෙන් එය පෙනේ). පහලට යන පීක් ග්‍රහණය කර ගන්නේ නැත.

 

තවද, ඉහත රූපයේ රතු පාටින් පෙන්වා තිබෙන්නේද පීක් ඩිටෙක්ටර් එකකින් අවුට්පුට් කරන වෝල්ටියතාවකි. ඒ කියන්නේ පීක් ඩිටෙක්ටර් වර්ග දෙකක් තිබෙනවා. එකකින් උඩට තිබෙන පීක් ඩිටෙක්ට් කරනවා; එනිසා ඒවා positive peak detector ලෙස හැඳින්විය හැකියි. මෙතෙක් ඔබ දැකපු පරිපථය මේ අනුව පොසිටිව් පීක් ඩිටෙක්ටරයකි. අනෙක් වර්ගය නම් negative peak detector වේ. එම පරිපථයෙන් ඉහත රූපයේ රතු පාටින් පෙන්වා ඇති පරිදි සංඥාවේ යටට පිහිටි පීක් තමයි ග්‍රහණය කරන්නේ. පොසිටිව් පීක් ඩිටෙක්ටරයේ ඩයෝඩය අනෙක් පැත්තට සවි කළ විට ලැබෙන්නේ නෙගටිව් පීක් ඩිටෙක්ටරයකි.

ඇත්තටම ප්‍රායෝගිකව ඉහත පරිපථයේ සුලු දෝෂයක් ඇත. එනම්, කැප් එක දිගටම එක සේ ඩිස්චාජ් නොවී පවතින්නේ නැත. ඉහත රූපයේ පෙන්වා තිබෙන පරිදි පීක් වෝල්ටියතාව සංඥාව පුරාවටම ඒකාකාරව පවතින බව පෙනුනත්, සැබෑවටම එම රේඛාව තිරස් නොවේ, තරමක් පහල ගමන් කරනවා.

 

මෙම දෝෂය මඟ හැරීමට නම් කැප් එක ඩිස්චාජ් වීමේ වේගය මන්දගාමි කළ යුතුයි. එය කළ හැකියි කැප් එකේ ධාරිතාව වැඩි කිරීමෙන් හා කැප් එක ඩිස්චාජ් වන පරිපථ මාර්ගයේ ප්‍රතිරෝධය වැඩි කිරීමෙන් (ඒ කියන්නේ මෙම පරිපථයෙන් පුලුවන් තරම් අවම ධාරාවක් භාරය විසින් ලබා ගැනීමෙන්). එවිට කැප් එකේ කාල නියතය වැඩි වෙනවා.

ඩිටෙක්ටර් පරිපථයට ධාරිත්‍රකය හා සමාන්තරගතව විශාල අගයක් සහිත රෙසිස්ටරයක්ද සාමාන්‍යයෙන් යොදනවා (එය නැතත් පරිපථය වැඩ කරනවා). මෙම ප්‍රතිරෝධය නිසා කැප් එක චාජ් වූවාට පසුව පරිපථය ඕෆ් කළොත් කැප් එක ඩිස්චාජ් වෙනවා. එය හොඳ පරිපථ සැලසුම්කරණ පුරුද්දකි (උපකරණයක් ඕෆ් කළ පසු චාජ් වෙච්ච කැප් සෙමින් සෙමින් ඩිස්චාජ් වීමට ක්‍රම සලසා තිබීම හොඳය). ඒ කියන්නේ පරිපථය ඉක්මනින් reset වෙනවා. පරිපථය රීසෙට් නොවුණොත් සමහරවිට ඉන්ඩිකේටර් බල්බය ඉන්පුට් සංඥාවක් නැතිවත් දිගටම යම් කාලයක් දැල්වී තිබේවි. එවිට එයත් දෝෂයක් සේ සැලකිය යුතුයි. පහත දැක්වෙන්නේ එලෙස ප්‍රතිරෝධය සම්බන්ධ කර ඇති ආකාරයයි (පහත පරිපථ දෙකම එකයි).

රෙසිස්ටරය ඇති විට හා නැති විට ඩිටෙක්ටරයෙන් අවුට්පුට් වන සංඥා ස්වරූප දෙක සංසන්දනාත්මකව පහත ඇඳ ඇත.

තවද, අවුට්පුට් වන විභවයේ (උපරිම) අගය හැමවිටම ඉන්පුට් විභවයේ කුලු අගයට වඩා 0.7 වෝල්ට් පමණ අඩුය. ඊට හේතුව ඔබ දන්නවා (ඕනෑම ඩයෝඩයක් දෙපස බැරියර් වෝල්ටියතාවක් ඩ්‍රොප් කර ගැනීම). වෝල්ටියතාව විශාල වන විට සාමාන්‍යයෙන් මෙම කුඩා අඩුවීම නොසලකා හරිනවා (සුලු සුලු දේවල් අමතක කරන පුරුද්දක් අපට තියෙනවනෙ). ඒකයි සමහර රූපවල මෙම අඩුවීම නොදක්වා තිබෙන්නේ.

ඇත්තටම පීක් ඩිටෙක්ටර් පරිපථයක් යනු සුමටකරණ ධාරිත්‍රක යෙදූ අර්ධ තරංග ඍජුකාරකයක්ම තමයි. එනිසා සාමාන්‍ය රෙක්ටිෆයර් මේ සඳහා යෙදිය හැකියි.

ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් (electronics) ...