Deney Adı : İşlemsel Kuvvetlendirici

Deney Adı
: İşlemsel Kuvvetlendiricinin Temel Devreleri
Deney No
:6
Deneyin Amacı : İşlemsel kuvvetlendiricilerle en çok kullanılan devreleri gerçekleştirmek,
fonksiyonlarını belirlemek
Deneyle İlgili Ön Bilgi
İşlemsel kuvvetlendiriciler ( OPAMP ), transistör, FET ve MosFET gibi elektronik devre
elemanlarından oluşur. Giriş devresi FET tipi olan OPAMP’ ların giriş dirençleri transistorlülere
göre çok daha yüksektir. Örneğin 741’ in giriş direnci 2 M iken, FET girişli AD 548’ in giriş
direnci 1 T (1 Tera=1012) civarındadır. OPAMP’ ın genellikle + ve – olmak üzere iki simetrik
beslemesi vardır. Tek beslemeli OPAMP’ lar da piyasada mevcuttur OPAMP’ lar metal veya
plastik kılıflarda, tekli veya 2 ve 4’ lü gruplar halinde bulunabilir. Kılıf üzerindeki P harfi
entegrenin plastik, L harfi seramik ve G harfi metal kılıf olduğunu gösterir. 741 nolu entegre tek
bir OPAMP’ tan oluşur. LM 324 entegresi quad (4) OPAMP’ tan meydana gelmiştir. Entegrenin
üzerindeki ilk harfler imalatçı firmayı gösterir. Örneğin, AD- Analog Device, BB- Burr Brown,
CA- RCA, HA- Harris, ICL- Intersil, LM- National Semiconductor, MC- Motorola, NE/NSSigmetic, TL- Texas Instrument, A- Fairchild… gibi. Bu harflerden sonra entegrenin numarası
(741 gibi), daha sonra gelen harf ise entegrenin çalışma sınırlarını belirler. C harfi 0 ile +70 o C’
yi, I harfi -25 ile +80 o C’ yi ve M (military-askeri) harfi -55 ile +125o C’ yi ifade eder. Entegre
kılıfının ikinci satırında bulunan ilk iki rakam imalat haftasını son ikisi ise imalat yılını gösterir.
OPAMP’ ın en çok kullanıldığı uygulamalardan birisi analog toplama devresidir. Şekil
6.1’ de çoklu giriş sinyalini faz çevirerek toplayan bir devre verilmiştir. Çıkış ifadesi
süperpozisyon kullanılarak kolaylıkla bulunabilir.
Şekil 6.1 Faz çeviren toplama devresi
23
Bir kondansatör kullanarak türev alıcı ve integral alıcı elektronik elemanlar elde
edilebilir. Bunun için faz çeviren kuvvetlendirici devresi için kullanılan denklemlerde
kondansatörün uç denklemi (Ic=C.dVc/dt) yerine konulursa türev ve integral alıcı devreler elde
edilir (Şekil 6.2 ve Şekil 6.3).
Vç=-1/RC
 E (t ).dt +Vc (0)
Vç=-RC d E1(t)/dt
1
Şekil 6.2 İntegral devresi
Şekil 6.3 Türev devresi
İşlemsel kuvvetlendiricilerin temel uygulamalarından biri de Gerilim komparatörügerilim seviye detektörüdür. Bu işlem için geri besleme yapılmadan OPAMP’ ın giriş uçlarından
birine 0 V veya herhangi bir gerilim referans olarak uygulanır. OPAMP’ ın diğer girişine
zamanla değişen bir işaret uygulanır. Bu işaret referans seviyesini geçer geçmez çıkış işareti
konum değiştirir. Zira çok yüksek değerli olan açık çevrim kazancı gereği çıkış yön değiştirip
doyuma gider. Bu durum Şekil 6.4’ te belirtilmiştir.
Şekil 6.4 Komparatör Sembolü
24
(1)
(2)
Şekil 6.5 Gerilim izleyici
Deneyden Önce Yapılacaklar:
1. Gerilim izleyici (veya tampon) devrenin sağladığı avantajı belirleyiniz.
2. Elinizdeki OPAMP’ ın imalat özelliklerini yazınız.
3. Deneyde kullanılacak devreler hakkında temel bilgi edininiz.
4. Deneye gelirken her grup 2 adet milimetrik kağıt getirmelidir.
Deneyin Yapılışı


1. Şekil 6.6’ da verilen toplama devresini sadece iki farklı giriş gerilimi Vg1 ,Vg 2 için
kurunuz. Burada frekans ve genlikleri farklı iki gerilim kaynağı kullanılacaktır. Vg1
sinyal üretecinden (100 Hz.), Vg 2 ise deney seti üzerindeki müstakil 2*6 V’ luk AC
(trafo çıkışı) gerilim çıkışından (50 Hz.) ya da osilatörden (50Hz, sinüs dalgası)
alınacaktır. R1=10kΩ, Rf=10kΩ ve R2=22kΩ alınabilir. Genlik değerleri distorsiyon
oluşturmayacak biçimde, küçük değerden başlanarak arttırılabilir. Girişlere uyguladığınız
işaretleri tek tek ölçekli olarak çizip, kazanç ifadesiyle birlikte formüle göre toplayın. Bu
şekilde çizim yoluyla bulduğunuz şekli, deney sonucunda osilaskoptan elde ettiğiniz
şekille karşılaştırın.
25
Şekil 6.6 İki Girişli Faz çeviren toplama devresi
V
V 
V
Vç   R f  g1  g 2  ...  gn 
Rn 
 R1 R2
Vç (hesap) 
Vç (ölçüm) 
2. Şekil 6.2 ve Şekil 6.3’ de verilen devreyi sırasıyla kurun. R=1kΩ, C= 4.7  F ve E1
(1 kHz sinüs) olacak şekilde uygulayın. Çıkışta distorsiyon oluncaya kadar giriş genliğini
artırın. Giriş ve çıkış dalga şekillerini kaydedin. Daha sonra üçgen ve kare dalga işareti ile
aynı işlemleri tekrarlayın.
Vç  
1
Vg1 (t ).dt  Vc (0)
RC 
Vç   RC
Şekil 6.2 İntegral devresi
dVg1 (t )
dt
Şekil 6.3 Türev devresi
26
3. Şekil 6.4’ te verilen devreyi kurun.İlk olarak (-) girişe +5V, (+) girişe ise 0 V vererek
devre çıkışını AVO metre ile ölçünüz. Aynı işlemi girişteki gerilimleri yer değiştirerek (yani
– uca 0, + uca 5 V bağlayarak) tekrarlayınız.
Sonrasında, (-) girişi topraklayın, (+) girişe de Vgpp=2V ve 1 kHz’ lik bir üçgen dalga
jeneratörü bağlayın. Osiloskoptan giriş ve çıkış işaret değişimini takip ederek kaydedin.
Osiloskobun xy tuşuna basarak elde ettiğiniz şekli yorumlayın. Girişlerin yerlerini
değiştirdiğinizde nasıl bir değişme gözlemlersiniz?
4. Şekil 6.5’ te verilen devrede (1) ve (2) durumları için Vk (kaynak gerilimi) ve Vo (çıkış
gerilimi) gerilimlerini osiloskop ve AVO metre kullanarak ayrı ayrı ölçünüz. Aldığınız
sonuçları karşılaştırınız. Osiloskoptan aldığınız değerleri milimetrik kağıda çiziniz.
NOT: Girişe Vpp  5V , 1 kHz’ lik bir sinüs sinyali uygulandığından ölçümler AC
kademede yapılacaktır.
(1)
(2)
Şekil 6.5 Gerilim izleyici
Vo (1) Avo 
Vo (2) Avo 
Vo (1)Osil 
Vo (2)Osil 
Malzeme Listesi:
10kΩ direnç (2 adet)
1kΩ direnç (1 adet)
22kΩ direnç (1 adet)
OPAMP 741 (2 adet)
4.7  F kondansatör (1 adet)
27