CMOS OP AMPS - G.I.S Harita

Deney No : 8
CMOS OP AMPS
Deneyin Amacı:
Yaptığımız bu deneyin amacı , iki kademeli CMOS yükselteçlerin yapısını ve kullanım
alanını öğrenip,CMOS devrelerinin çalışmalarını yakından görmek ve pratikte gözleyerek,deney
kapsamında istenenler doğrultusunda ölçüm sonuçlarını elde etmektir.
Deneyde Kullanılan Alet ve Malzemeler :
-
Rd=47K(trimpot),Rs=3.3K,Cs=F,R=100K,C=10nFF
Osilaskop,Gerilim Kaynağı,Board,Avometre,Sinyal Jeneratörü,Bağlantı Kabloları.
Deneyin Yapılışı ve Ölçüm Sonuçları:
Deneyin ilk aşamasında aşağıda da görülen wien köprü osilatörü devresini kurduk.
Wien Köprü Osilatörü
Devrenin çıkışına bir osilaskop bağlayarak osilasyon frekansını ölçtük.Potun değerini
değiştirerek iyi bir sinüs işareti elde etmeye çalıştık.Bu durumda;
fo(hesaplanan) = 1.3 KHz
fo(ölçülen) = 1.1KHz
R4 (en iyi sinüs için) = 5.1K
R3/R4(hesaplanan) = 2
R3/R4(ölçülen) = 1.96
değerleri bulunmuştur.
Ayrıca ilk deneyde R3/R4 oranının 2.05,2.5,3,10 değerleri içinde çıkış dalga şekilleri ayrı ayrı
milimetrik kağıtta çizilmiştir.
Sayfa 1
Deneyin ikinci aşamasında ise aşağıda görülen faz kaydırmalı RC sinüs üreteci devresini
kurduk.
Faz Kaydırmalı RC Sinüs Üreteci
Yukarıda kurulan RC faz kaydırmalı osilatör devresini Vcc=10 V için kurduk.devrede
eleman değerlerini ayarladıktan sonra,devrenin çıkışına bir osilaskop bağlayarak çıkışta en büyük
osilasyon genliğini elde edinceye kadar pot değerini ayarladık.Bu bdurumda ölçülen pot değeri: 11.3K
ve bu durumda ölçülen osilasyon frekans değeride 117.6 Hz çıkmıştır.
Ayrıca bu deneyde DC seviyelerinide gösterecek şekilde çıkış dalga şekilleri elde edilmiş ve
milimetrik kağıtta belirtilmiştir.
Deneyin Yorumu :
Sünüzoidal Dalga osilatörlerinde üretilen işaretler sürekli olmadıklarından lineer olmayan bir
çalışma sözkonusudur.bunların analizi transient analizi yolu ile yapılır.Halbuki sinüzoidal dalga
osilatörlerinde lineer veya sürekli bir durum söz konusudur.lineer bir amplifikatörde giriş işareti sinüs
ise çıkışıda sinüstür.Genlik ve fazdaki kaymalar lineerliği bozmaz.Lineer geribeslemeli bir
amplifikatörün girişine işaret uygulamadan işaret üretiliyor ise bu işaret sinüzoidal bir işarettir ve
amplifikatör osilatöre dönüşmüştür.Negatif geribeslemeli bir amplifikatörün blok diyagramı;
Vs
Vi
Vo
A

Vf=*Vo
Vo=A(Vs- Vo)
Vo/Vs= A/1+olur.
Sayfa 2
Bu ifadede nın alacağı değer,amplifikatörün osilasyona girip girmiyceğini belirtir.Eğer = -1
ise yani çevrim kazancı genliği 1 ve fazı 180 derece ise 1+= 0 olacağından kazanç ifadesi sonsuz
olacaktır.Sonsuz belirsiz bir durum ifade etmekle beraber ,burada amplifikatör girişine herhangi bir
işaret uygulanmadan çıkışta işaret elde etmek şeklinde yorumlanabilir.Yani,amplifikatör osilatöre
dönüşmüş olur.
İlk aşamada yapılan Wien köprü osilatörü için köprü empedansları ; Z1(seri olan direnç ile
kondansatör) , Z2(paralel olan direnç ile kondansatör) , R3,R4 dür.Köprünün uyarılması operasyonel
amplifikatörün çıkışı ile yapılır.Köprünün diğer iki ucu operasyonel amplifikatöre
uygulanmıştır.Devrede iki geribesleme vardır.bunlardan biri frekansı belirleyen Z1 ve Z2 üzerinden +
girişe yapılan geribeslemedir.Genliği belirleyen negatif geribesleme ise R1 ve R2 üzerinden - girişe
uygulanmıştır.
Devrenin açık çevrim kazancı ve geribesleme faktörü,
A=Vo/VA=1+(R1/R2)
Çevrim kazancı;
=-Vf/Vo = Z2/(Z1+Z2) şeklindedir.
-A. ‘dan bulunur.
Deneyin ikinci kısmında ise devrede aktif eleman FET’in kullanıldığı bir RC faz kaydırmalı
osilatör devresi gerçekleştirilmiştir.Burada 3. düğümden sonrası bir FET’li yükseltece karşılık
gelir.Kuvvetlendiricide kuvvetlendirilen işaret RC geribesleme devresinden geçerek yine
kuvvetlendirici girişine gelir.
Bu devrede elde edilen gerilim transfer fonk;
Vg/Vç =
Ortak kaynaklı FET’li kuvvetlendirici 180 derece faz kaydırması yarattığından paydanın sanal kısmı
sıfıra eşitlenerek devrenin osilasyon yaptığı frekans bulunur.
fo =
Çıkış işareti RC geribesleme devresiyle girişe uygulanmaktadır.Burada RC devreleri çıkış işaretini
60’ar derece kaydırarak girişe yansıtmaktadır.Bunun sonucunda çıkış işareti girişe
yansımaktadır.Bunun sonucunda çıkış işareti girişe geldiğinde 180 derece faz kaymasına uğramış
olmaktadır.Bunun sonucunda bir pozitif geribesleme meydana gelmiştir.bu da osilasyon meydana
getirmektedir.
Devredeki pot ayarlanarak DC çalışma noktası belirlenmiştir.potun 11.3K değeri için max. genlikli
çalışma aralığı belirlenmektedir.
DC olarak çıkışı ölçtüğümüzde çıkış işaretimizin bir DC üzerinde salınım yaptığını gördük.Ölçülen
değerden çalışma noktasının 6V civarında olduğu görülmektedir.
Teorik olarak hesaplanan fo ise 117.6 Hz gibi değerdedir.Bu değerler birbirine oldukça
yakındır.Devre pratikle beklenen şekilde çalışmaktadır.Tam olarak istenen osilasyon frekansını elde
etmek için devrede kullanılan elemanların daha iyi bir şekilde seçilmesi gerekmektedir.
Sayfa 3