OpAmp - İTÜ IEEE Öğrenci Kolu

İstanbul Teknik Üniversitesi
IEEE Öğrenci Kolu
OpAmp
OpAmp kelime anlamı olarak işlemsel
kuvvetlendirici
demektir.
(İşlemsel
Kuvvetlendirici = Operational Amplifier)
OpAmp
Genel olarak karşılaştırma, yükseltme,
osilatör, filtreleme, gerilim izleme … vs.
uygulamalarında kullanılırlar.
Mimarisine
baktığımızda,
işlemsel
kuvvetlendirici bir tümdevredir ve içinde
birçok transistor, direnç ve az sayıda
kapasite bulundurur.
Genel OpAmp gösterimi
Ip = evirmeyen giriş (+) akımı
In = eviren giriş (-) akımı
Vp = evirmeyen giriş (+) gerilimi
Vn = eviren giriş (-) gerilimi
Vo = çıkış gerilimi
Vss = pozitif besleme gerilimi
-Vss = negatif besleme gerilimi
İşlemsel kuvvetlendiricinin çalışabilir hale
gelmesi için beslemek gerekir. Kapasite
veya direnç gibi direkt devreye
taktığımızda çalışmaz bunun sebebi de
içinde
aktif
elemanlardan
kaynaklanmaktadır. Transistor aktir bir
eleman olup ancak gerekli şartlarda
kutuplandığında aktif hale geçebilir. Bu
yüzden
işlemsel
kuvvetlendiriciyi
beslememiz gerekir. Vss ve –Vss uçları
sayesinde
işlemsel
kuvvetlendiriciyi
kullanılabilir hale getiririz.
LM741 OpAmp şematiği
Giriş empedansı sonsuza yakın, çıkış
empedansı da sıfıra yakındır. Bu da demek
oluyor ki teorik olarak girişten akım
çekmez, çıkışa maksimum akım verir.
Önceden de hatırlatıldığı gibi işlemsel
kuvvetlendirici giriş uçlarından akım
çekmez. Ayrıca gerilim kuvvetlendiricisi
olarak kullanıldığında da teoride, iki giriş
arasındaki gerilim farkının Kv katı kadar
çıkışta gerilim yaratır. Yani işlemsel
kuvvetlendiricinin üç temel kuralı vardır.
1. Ip = 0
2. In = 0
3. Vo = Kv . (Vp - Vn)
Adres: İTÜ Ayazağa Yerleşkesi - Elektrik/Elektronik Fakültesi
Telefon :+90 (212) 285 36 80 - E-posta: [email protected]
İstanbul Teknik Üniversitesi
IEEE Öğrenci Kolu
Fakat pratikte çıkış gerilimini çok çok
fazla büyütmesi mümkün değildir. Vo en
fazla Vss, en az –Vss değerlerini alabilir.
Uygulamalar
1.Faz Çevirmeyen Kuvvetlendirici
Devrelerimizde, projelerimizde sıklıkla
kullandığımız
LM741
işlemsel
kuvvetlendiricisinin bacak bağlantılarını da
aşağıdaki şekilde görebiliriz.
faz çevirmeyen kuvvetlendirici yapısı
LM741 bacak bağlantıları
Vo / Vı = 1 + ( R1 / R2 )
Kazanç her zaman için 1’den büyüktür ve
işlemsel kuvvetlendirici ile alakası yoktur.
Tamamen R1 ve R2 dirençlerinin oranına
bağlıdır.Ayrıca
pozitif
kazançlı
kuvvetlendirici olarak ta adlandırılır.
2.Gerilim İzleyici
gerilim izleyici yapı
1., 5. bacaklar = ofset bacakları
2. bacak = eviren giriş (-)
3. bacak = evirmeyen giriş (+)
4. bacak = -Vss
6. bacak = çıkış
7. bacak = Vss
8. bacak = boş bacak
Vo / Vı = 1
Devre kazanç sağlamaz. Empedans
dönüştürücü olarak kullanılır. Yüksek iç
dirençli bir kaynağı, düşük dirençli bir
yüke bağlamada kullanılır.
3.Ağırlıklı Toplama Devresi
ağırlıklı toplama yapısı
Vo = - ( ( Rf / R1 ) . V1 + (Rf / R2) . V2 +
( Rf / R3 ) . V3 )
Adres: İTÜ Ayazağa Yerleşkesi - Elektrik/Elektronik Fakültesi
Telefon :+90 (212) 285 36 80 - E-posta: [email protected]
İstanbul Teknik Üniversitesi
IEEE Öğrenci Kolu
4.Çıkarma Devresi
7.Gerilim Karşılaştırıcı
gerilim karşılaştırıcı yapı
çıkarma yapısı
Vo = ( - ( R2 / R1 ) . V1 ) + ( ( R1 . V2 . R4 +
R2 . R4 . V2 ) / ( R1 . R3 + R1 . R4) )
5.İntegral Alıcı Devre
integral alıcı yapı
Şekildeki yapı işlemsel kuvvetlendiricide
en çok kullanılan uygulamalardan biri olan
gerilim karşılaştırma devresidir. Bu yapıya
göre;
Vs > Vref ; Vout = Vss ,
Vs < Vref ; Vout = -Vss
olur. Yani işlemsel kuvvetlendiricinin (+)
girişinin gerilimi referans girişinin
geriliminden daha büyükse çıkışa pozitif
besleme gerilimi değerini (Vss), (+)
girişinin gerilimi referans girişinin
geriliminden küçükse çıkışa negatif
besleme geriliminin değerini (-Vss)
yansıtır.
8.Darbe Genişlik Modülü (PWM)
Vo = ( -1 / ( R . C ) ) . ∫Vs(t)
6.Türev Alıcı Devre
darbe genişlik modülü yapısı
türev alıcı yapı
Vo = ( - R . C ) . ∂Vı(t)
Belli frekanstaki bir sinyalin çalışma
oranının başka bir giriş sinyali ile kontrol
edilmesi
olayına
darbe
genişlik
modülasyonu denir. Darbe genişlik
modülasyonu bir çok elektrikli alette,
anahtarlamalı
güç
kaynakları
ve
kuvvetlendiricilerin kontrol devrelerinde
kullanılmaktadır.
Adres: İTÜ Ayazağa Yerleşkesi - Elektrik/Elektronik Fakültesi
Telefon :+90 (212) 285 36 80 - E-posta: [email protected]