İşlemsel Yükselteçler - Kocaeli Üniversitesi

Elektrik Devre Temelleri
9
İŞLEMSEL YÜKSELTEÇLER
Doç. Dr. M. Kemal GÜLLÜ
Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği
Kocaeli Üniversitesi
5.1. Giriş
• İşlemsel yükselteçler (operational amplifiers – op amp)
aktif devre elemanlarıdır.
• Çok yönlü bir devre oluşturma bloğudur.
• Devrede gerilim kontrollü gerilim kaynağı gibi
çalışırlar.
• Gerilim ya da akım kontrollü akım kaynağı oluşturmada
da kullanılırlar.
• Bir işlemsel yükselteç ile işaretleri
–
–
–
–
Toplama
Kuvvetlendirme
İntegralini alma
Türevini alma
gibi işlemleri gerçekleştirmek mümkündür.
5.2. İşlemsel Yükselteçler
• İşlemsel yükselteçler direnç, transistör,
kapasite ve diyot gibi devre elemanlarının
karmaşık düzenlemesinden oluşan elektronik
bir aygıttır.
• Entegre devre elemanı olarak değişik
biçimlerde bulunabilmektedir.
• 8 bacaklı yapıdadır
• 5 önemli ucu vardır:
•
•
•
•
•
Eviren giriş (2)
Evirmeyen giriş (3)
Çıkış (6)
Pozitif besleme (7)
Negatif besleme (4)
5.2. İşlemsel Yükselteçler
• İşlemsel yükselteçlerde besleme:
5.2. İşlemsel Yükselteçler
İdeal Olmayan Op-amp devresi:
İdeal Op-amp devresi:
Açık çevrim gerilim kazancı
Gerilim kazancı bazen desibel
(dB) olarak gösterilir:
5.2. İşlemsel Yükselteçler
• Fark gerilimine bağlı olarak op-amp çıkışı:
5.2. İşlemsel Yükselteçler
• Geribeslemeli yapıda kullanılırlar
– Negatif geribesleme
(doğrusal bölgede çalışır)
– Açık çevrim kazancından daha küçük
– Pozitif geribesleme olsaydı açık çevrim kazancından daha büyük kazanç
elde edilirdi
(doyum bölgesinde çalışır)
– Geribesleme
• Geribesleme kullanıldığında kapalı çevrim kazancı önem kazanır
• Kapalı çevrim kazancı:
– Açık çevrim kazancından bağımsızdır
– Devre elemanları ile kontrol edilebilir
Örnek 5.1
• Negatif geribeslemeli bağlantı:
– Açık çevrim gerilim kazancı: 2x105
– Giriş direnci: 2 MΩ
– Çıkış direnci: 50 Ω
• Kapalı çevrim kazancını bulun.
• Vs = 2 V iken i akımını bulun.
Problem 5.1
• Kapalı çevrim kazancını bulun.
• Vs = 1 V iken i0 akımını bulun.
5.3. İdeal İşlemsel Yükselteçler
• Analiz için genelde ideal op-amp kullanılır
(yaklaşık analiz)
• İdeal op-amp özellikleri:
– Sonsuz açık çevrim kazancı
– Sonsuz giriş direnci
– Sıfır çıkış direnci
(1)
(2)
Örnek 5.2
• Kapalı çevrim kazancını bulun.
• Vs = 1 V iken i akımını bulun.
5.4. Eviren Yükselteç
• İşlemsel yükselteçlerde 2 no’lu uç eviren, 3 no’lu
uç ise evirmeyen giriş için kullanılmaktadır.
• Eviren bir yükselteç elde edebilmek için
evirmeyen giriş direk toprağa bağlanır.
5.4. Eviren Yükselteç
• Eviren yükselteç girişe uygulanan sinyali
kuvvetlendirirken işaretini de değiştirir.
• Kazanç = geribesleme direnci / giriş direnci
Örnek 5.3
• vi = 0.5 V ise
– vo =?
– 10 kΩ üzerinden geçen akım?
Örnek 5.4
• vo =?
Problem 5.4
• 2 adet akım-gerilim dönüştürücü verilmektedir.
Aşağıdaki ilişkileri gösterin.
5.5. Evirmeyen Yükselteç
• Giriş + uca uygulanır
5.5. Evirmeyen Yükselteç
• Gerilim izleyici:
– Evirmeyen yükselteçte giriş
direnci sonsuz, geribesleme
direnci sıfırdır
– Yüksek giriş dirençli
olduğundan, devreleri
birbirinden izole etmek için
tampon olarak kullanılır!
– Aşamalar arası yüklemeyi
ortadan kaldırır
Örnek 5.5
• vo =?
• Süperpozisyon çözümü:
• DGY çözümü: