4.3. Enstrümantasyon kuvvetlendiricisi K = v v = R R

advertisement
"34
ENDÜSTR!YEL ELEKTRON!K
4.3. Enstrümantasyon kuvvetlendiricisi
Enstrümantasyon ve dönü#türücü uygulamalarında µV'lar mertebesinde
fark i#aret gerilimleri ve bunlarla birlikte bulunan büyük de$erli ortak i#aret
gerilimleri söz konusudur . Dolayısıyla, bu tür i#aretleri kuvvetlendirecek
kuvvetlendirici yapıları için "00 dB mertebesinde ortak i#areti bastırma oranı
gerekli olur. Bu özellik, klasik i#lemsel kuvvetlendirici yapılarıyla sa$lanamaz. Bu
tür i#aretlerin kuvvetlendirilmesi için geli#tirilen yapılar enstrümantasyon
kuvvetlendiricileri olarak isimlendirilirler. Enstrümantasyon kuvvetlendiricileri
çok yüksek bir giri# empedansı ve yine çok yüksek bir ortak i#areti zayıflatma
oranı gösterirler. Bunun yanısıra, enstrümantasyon kuvvetlendiricileri açık
çevrimde çalı#tırılırlar. Giri# i#areti do$rudan do$ruya kuvvetlendiricinin fark
i#aret giri#lerine uygulanır ve presizyonlu olarak tanımlanmı# bir kazanç oranında
kuvvetlendirilir. Bu yapıda, çıkı#tan giri#e geribesleme yoktur.; katlar üzerine lokal
geribesleme uygulanır. Devrenin çıkı#ı dü#ük empedanslıdır. Kuvvetlendiricinin
kazancı RG kazanç ve RS duyarlık dirençlerinin oranı ile belirlenir.
KV =
RS
vo
=
RG
vi
(4.22)
Enstrümantasyon kuvvetlendiricisi devresi %ekil-4."8'de verilmi#tir.
RS
+
V IN
-
+
+VO
+V ref
R
G
%ekil-4."8. Enstrümantasyon kuvvetlendiricisi.
Kuvvetlendiricinin kazancı "-"000 arasında de$erler alabilir. Enstrümantasyon
kuvvetlendiricisi dü#ük gürültülü bir kuvvetlendirici yapısıdır; bunun yanısıra
dengesizli$i ve sürüklenmesi de dü#ük olur.
Piyasada tümdevre olarak bulunan enstrümantasyon kuvvetlendiricisi, i#lemsel
kuvvetlendiricilerden yararlanılarak da gerçekle#tirilebilir. Üç i#lemsel
ANALOG TÜMDEVRE UYGULAMALARI
"35
kuvvetlendirici ile olu#turulan böyle bir kuvvetlendirici devresi %ekil-4."9'da
görülmektedir.
+V I
+
-
R2
R3
R1
+
RA
R1
-V
I
+
+VO
R2
R3
%ekil-4."9. !#lemsel kuvvetlendiricilerle enstrümantasyon kuvvetlendiricisi olu#turulması.
Bu devrenin gerilim kazancı
KV =
R 3 2 R1 + R A
RA
R2
(4.23)
ba$ıntısı ile hesaplanabilir.
4.4. !"lemsel kuvvetlendiricinin çıkı" akımının arttırılması
Bir çok endüstriyel devre uygulamasında, devrenin çıkı#ından çekilecek
akım, standart i#lemsel kuvvetlendiricilerin çıkı#larından alınabilecek maksimum
akım sınırının çok üzerinde bir de$er alır. Bu nedenle, i#lemsel kuvvetlendiricinin
amaçlanan tasarımda kullanılabilmesi için, çıkı# akımının arttırılması gerekli olur.
Ayrıca, güç i#lemsel kuvvetlendiricisi olarak düzenlenmi# kuvvetlendirici
tümdevrelerinin bulundu$unu belirtmekte de yarar vardır. !#lemsel
kuvvetlendiricinin çıkı# akımını arttırmak üzere dı#arıdan BJT, JFET, MOSFET
gibi ayrık elemanlar ba$lanır. BJT'lerle sa$lanan en basit çözüm %ekil-4.20'de
verilmi#tir. %ekilden fark edilebilece$i gibi, devreye npn tipi T" tranzistoru ve pnp
tipi T2 tranzistoru eklenmi#tir. !#lemsel kuvvetlendiricinin çıkı#ı ile tranzistorların
ortak emetör ucu arasına ba$lanan R direnci üzerinde olu#acak gerilim dü#ümü ile
tranzistorların baz-emetör gerilimleri sa$lanmı#tır. Geribesleme, tranzistorların
ortak emetör ucundan i#lemsel kuvvetlendiricinin faz döndüren giri#ine
"36
ENDÜSTR!YEL ELEKTRON!K
uygulanmaktadır. Çıkı# geriliminin dü#ük seviyelerinde çıkı# akımı da dü#ük
de$erli oldu$undan R direnci üzerindeki gerilim dü#ümü küçük olur;T" ve T2
tranzistorları tıkalı kalırlar. !#aret, R direnci üzerinden çıkı#a aktarılır. IS=Vγ/R
de$erine ula#ıldı$ında, akımı yönüne ba$lı olarak, T" yahut T2 iletime geçer. IL > IS
için IL - IS farkı tranzistor üzerinden sa$lanır. Bu yapıda çıkı# gerilimi pozitif
yönde VOmaks -VBE , negatif yönde ise VOmin + VBE de$eri ile sınırlıdır.
+V CC
R1
R
+
+V I
T1
+V O
RL
T2
R2
-V EE
%ekil-4.20. Bipolar tranzistorlar yardımıyla çıkı# akımının arttırılması.
+VCC
R7
T2
+V
O
+
R
R8
T1
-V EE
%ekil-4.2". !#lemsel kuvvetlendiricinin çıkı# akımını arttırmak için di$er bir yöntem.
!#lemsel kuvvetlendiricinin çıkı# akımını arttırmanın di$er bir yolu,
kuvvetlendiricinin besleme yolu üzerine dirençler yerle#tirerek çıkı# akımı ile
orantılı gerilim dü#ümü elde etmek, elde edilen gerilimlerle bir npn ve bir de pnp
tranzistoru kutuplayarak belli bir seviyeden sonra bunların akım akıtmalarını ve
kuvvetlendiricinin çıkı# akımını desteklemelerini sa$lamaktır. Bu yönteme ili#kin
devre yapısı %ekil-4.2"'de verilmi#tir. Dü#ük akımlarda T" ve T2 tranzistorları akım
akıtmaz. Çıkı# akımı IS = Vγ/R7 yahut IS=Vγ/R8 de$erine ula#tı$ında ilgili tranzistor
iletime geçer ve kolektör akımı akıtmaya ba#lar. Tranzistorlardan ayrıca sükunet
ANALOG TÜMDEVRE UYGULAMALARI
"37
akımı akıtılmaz. Dü#ük seviyelerde çıkı# akımı i#lemsel kuvvetlendiricinin
çıkı#ından sa$lanır. Devrede geçi# di#torsiyonu olu#maz.
%ekil-4.2"'deki devrede çıkı# gerilimi i#lemsel kuvvetlendiricinin iki yöndeki
doyma gerilimi de$erleri ile sınırlıdır. Bu nedenle, çıkı# gerilimi VOmaks ve VOmin
de$erleri arasında dalgalanabilir. Bir kuvvetlendirici devresinde, çıkı# i#aretinin
dalgalanma aralı$ının büyük olmasının istenen bir özellik olaca$ı açıktır. Birçok
endüstriyel uygulamada ise kaynak gerilimi mertebesinde dalgalanma aralı$ı
istenir. Kaynak mertebesinde dalgalanma aralı$ı elde edilebilmesi için, %ekil4.2"'deki devrede bazı de$i#iklikler yapılması zorunlu olur. Devrede yapılması
gereken de$i#iklik %ekil-4.22'de verilmi#tir. Yapılan de$i#iklikle, pozitif ve negatif
besleme gerilimlerine bir tranzistorun doyma gerilimi kadar bir farkla yakla#mak
mümkündür. Bunun için tümdevrenin T3 ve T4 çıkı# tranzistorlarının devreye
dı#arıdan ba$lanan tranzistorlarla birer sözde Darlington çifti olu#turmalarından
yararlanılır. T2-T3 ve T"-T4 tranzistorlarının birer sözde Darlington çifti
olu#turacakları, devreden kolayca fark edilebilir. Devreye yerle#tirilen R" ve R2
dirençleri ile bu çiftlerin kazançlarının "' den büyük olması sa$lanmı#tır. Bu
durumda, i#lemsel kuvvetlendiricinin çıkı# gerilimi VO' ve devrenin çıkı# gerilimi
de VO ile gösterilecek olursa, bu iki büyüklük arasındaki ba$ıntı
VO =
R 2 + R1
VO'
R1
biçiminde yazılabilir.
Çıkı#tan alınabilecek en büyük gerilim de$eri VCC - VCEsat olaca$ına ve bu
durumda i#lemsel kuvvetlendiricinin çıkı# gerilimi de VO' = VOmaks de$erini
alaca$ına göre
VO
V CC - V CEsat
=
VO ′
V Omaks
= 1 +
R2
R1
(4.24)
olur. Buradan hareketle R" ve R2 dirençleri arasındaki ba$ıntı yazılacak olursa
æ V CC - V CEsat
ö
- 1÷. R1
R2 = ç
è V Omaks
ø
(4.25)
"38
ENDÜSTR!YEL ELEKTRON!K
bulunur. Ayrıca, kuvvetlendiricinin yüklenmemesi için R" + R2 >> RL olması
gerekece$i açıktır.
+V CC
R
T2
T3
'
+V O
R 2
+V O
T4
R1
+
RL
T1
R
-V EE
%ekil-4.22. %ekil-4.2"'deki devrenin çıkı# genli$inin arttırılması.
4.5 Tümle"tirilmi" zamanlama devresi, 555 zamanlama devresi
Endüstriyel elektronikte bir çok uygulama için darbe üreteçlerine ve
zamanlama devrelerine gereksinme duyulur. Bu gereksinimi kar#ılayan tümdevre
yapı blokları zamanlama devreleri olarak isimlendirilmektedir. Analog tümdevre
ailesinden sayılmasına ra$men sayısal sistemlerde de yaygın olarak kullanılan bir
zamanlama devresi, 555 olarak isimlendirilen zamanlama devresidir. Darbe
geni#li$inin TD ≥".0 µs olması istenen yerlerde bu devre kullanı#lıdır. Devreyi
tekkararlı veya titre#imli ikilidevre olarak çalı#tırmak için sadece iki ya da üç dı#
elemana gereksinme duyulur. 555 zamanlama devresinden iki (556) veya dört
tanesini birarada bulunduran tümdevreler de ticari olarak mevcuttur.
Download
Random flashcards
Merhaba

2 Cards oauth2_google_861773e1-0890-4522-834a-6a5babb58e76

qweeqwqwe

5 Cards oauth2_google_78146396-8b44-4532-a806-7e25cc078908

KIRIHAN GÜMÜŞ DEDEKTÖR

6 Cards oauth2_google_49cd8e53-7096-4be6-ba73-4ff7e4195b4b

321işletme

2 Cards oldcity

Terimler

2 Cards oauth2_google_ef32970e-e5f9-4595-9abe-394e9f6bc8d9

Create flashcards