İşlemsel Yükselteçler Ders Notu İşlemsel Yükselteçler

1
OPERATIONAL AMLIFIER (İŞLEMSEL YÜKSELTEÇLER)
1. İşlemsel yükselteçler
Şekil 1.1’de işlemsel yükseltecin ters çeviren yükselteç
olarak çalışması görülmektedir. İşlemsel yükselteçler iyi bir DC
yükseltecidir. Ters çeviren yükselteçte giriş sinyali eksi giriş
ucundan uygulanır. Giriş ile çıkış sinyal
vardır. Girişten pozitif sinyal uygulanırsa çıkıştan kazanç kadar
yükseltilmiş negatif sinyal alınır. Girişten negatif sinyal
uygulanırsa çıkıştan yine kazanç kadar yükseltilmiş pozitif sinyal
alınır.
Devrede R1 giriş direnci, RF geri besleme direncidir.
İşlemsel yükseltecin eksi giriş ucu (2nolu ayak) ile şase
arasındaki gerilim sıfır volttur. Bu durumda;
VG= IG.R1’dir. Çıkış için
IG-IF olduğundan
VÇ=IG.RF=IF.RF yazılabilir.
Elektronik devrelerde kazanç her zaman çıkışın girişine oranıdır.
VÇ IG.RF RF
A


VG IG.RI
RI (IG’ler sadeleştirilir)
İşlemsel yükselteç ters çeviren
olduğu unutulmamalıdır. Örnek olarak giriş gerilimi VG=0,5Volt kazanç A= 20 ise
VÇ=-(VG.A)=-(0,5.20)=-10Volt’tur.
Yine örnek olarak; VG=-0,2Volt İse;
VÇ=-(VG.A)=-(0,2.20)=-(-4)=4Volt’tur.
İşlemsel yükselteçler giriş sinyali negatif ya da pozitif olsun çalışırlar. Demek olur ki işlemsel
yükselteçler AC ’da yükselteç olarak kullanılır. AC ’da çalışırken giriş ve çıkış sinyalleri iki
kanallı bir osiloskopta incelenirse faz ilişkileri daha kolay görülür.
Deney setimizde işlemsel yükselteç deneylerinde kolay matematiksel işlem yapılabilmesi için RF
dirençleri 10K, 50K, 100K seçilmiştir. 50K direnç standart değer olmadığından iki adet 100K
direnç paralel bağlanarak 50K direnç elde edilmiştir.
2. Ters Çeviren (Inverting) Yükseltecin DC’de çalışmasının incelenmesi
Şekil 1.1’de işlemsel yükseltecin eviren yükselteç olarak
çalışması görülmektedir. İşlemsel yükselteçler iyi bir DC
yükseltecidir. Ters çeviren yükselteçte giriş sinyali eksi giriş
ucundan uygulanır. Giriş ile çıkış sinyal
vardır. Girişten pozitif sinyal uygulanırsa çıkıştan kazanç kadar
yükseltilmiş negatif sinyal alınır. Girişten negatif sinyal
uygulanırsa çıkıştan yine kazanç kadar yükseltilmiş pozitif sinyal
alınır.
2
Devrede R1 giriş direnci, RF geri besleme direncidir. İşlemsel yükseltecin eksi giriş ucu
(2nolu ayak) ile şase arasındaki gerilim sıfır volttur. Bu durumda;
VG= IG.R1’dir. Çıkış için
IG-IF olduğundan
VÇ=IG.RF=IF.RF yazılabilir.
Elektronik devrelerde kazanç her zaman çıkışın girişine oranıdır.
VÇ IG.RF RF
A


VG IG.RI
RI (IG’ler sadeleştirilir)
İşlemsel yükselteç ters çeviren
olduğu unutulmamalıdır. Örnek olarak giriş gerilimi VG=0,5Volt kazanç A= 20 ise
VÇ=-(VG.A)=-(0,5.20)=-10Volt’tur.
Yine örnek olarak; VG=-0,2Volt İse;
VÇ=-(VG.A)=-(0,2.20)=-(-4)=4Volt’tur.
İşlemsel yükselteçler giriş sinyali negatif ya da pozitif olsun çalışırlar. Demek olur ki işlemsel
yükselteçler AC ’da yükselteç olarak kullanılır. AC ’da çalışırken giriş ve çıkış sinyalleri iki
kanallı bir osiloskopta incelenirse faz ilişkileri daha kolay görülür.
Deney setimizde işlemsel yükselteç deneylerinde kolay matematiksel işlem yapılabilmesi için RF
dirençleri 10K, 50K, 100K seçilmiştir. 50K direnç standart değer olmadığından iki adet 100K
direnç paralel bağlanarak 50K direnç elde edilmiştir.
Deneyin Yapılışı
Devre bağlantılarını resimdeki gibi yapınız.
3
1- Devreye gücü uygulayınız.
2- Tablo 1’deki VM1 (giriş gerilimi) değerlerini P potansiyometresi ile
ayarlayınız. Her basamaktaki VM2 (çıkış gerilimi) değerlerini yazınız?
Tablo1
VM1 (Volt)
0,200
0,400
0,600
VM2 (Volt)
3- Çıkış gerilimleri neden negatiftir?
4- Devrenin gerilim kazancı ne kadardır?
NOT: Çıkış sinyalinin negatifliğini dikkate almayınız.
5- Ters çeviren yükseltecin kazancı hangi elemanlara bağlıdır?
5- Ters çeviren yükseltecin kazancı hangi elemanlara bağlıdır?
6- O-A kısa devresini açınız ve O-B’yi kısa devre yapınız. Madde 2’deki
giriş gerilimlerinde çıkış gerilimlerini tablo 2’ye yazınız. (Aynı işlemleri O-C için
tekrarlayınız)
Tablo 2
VM1 (Volt)
VM2 (Volt)
0,200
0,400
0,600
7- Devrenin kazancını hesaplayınız?
RF 2
8- A=
oranı kazancı doğruluyor mu hesaplayınız?
R1
9- İşlemsel yükselteç DC yükselteci olarak çalışıyor mu?
10- İşlemsel yükselteç DC yükselteci olarak çalışırsa besleme nasıl olmalıdır?
2. Ters Çeviren (Inverted) Yükseltecin AC’de çalışmasının incelenmesi
Şekil 1.1’de işlemsel yükseltecin eviren yükselteç olarak
çalışması görülmektedir. İşlemsel yükselteçler iyi bir DC
yükseltecidir. Ters çeviren yükselteçte giriş sinyali eksi giriş
ucundan uygulanır. Giriş ile çıkış sinyali arasında 180 faz farkı
vardır. Girişten pozitif sinyal uygulanırsa çıkıştan kazanç kadar
yükseltilmiş negatif sinyal alınır. Girişten negatif sinyal
uygulanırsa çıkıştan yine kazanç kadar yükseltilmiş pozitif
sinyal alınır.
Devrede R1 giriş direnci, RF geri besleme direncidir.
İşlemsel yükseltecin eksi giriş ucu (2nolu ayak) ile şase
arasındaki gerilim sıfır volttur. Bu durumda;
VG= IG.R1’dir. Çıkış için
4
IG-IF olduğundan
VÇ=IG.RF=IF.RF yazılabilir.
Elektronik devrelerde kazanç her zaman çıkışın girişine oranıdır.
VÇ IG.RF RF
A


VG IG.RI
RI (IG’ler sadeleştirilir)
İşlemsel yükselteç ters çeviren yükselteç olarak kullanılırken giriş çıkış arasında 180 faz farkı
olduğu unutulmamalıdır. Örnek olarak giriş gerilimi VG=0,5Volt kazanç A= 20 ise
VÇ=-(VG.A)=-(0,5.20)=-10Volt’tur.
Yine örnek olarak; VG=-0,2Volt İse;
VÇ=-(VG.A)=-(0,2.20)=-(-4)=4Volt’tur.
İşlemsel yükselteçler giriş sinyali negatif ya da pozitif olsun çalışırlar. Demek olur ki işlemsel
yükselteçler AC ’da yükselteç olarak kullanılır. AC ’da çalışırken giriş ve çıkış sinyalleri iki
kanallı bir osiloskopta incelenirse faz ilişkileri daha kolay görülür.
Deney setimizde işlemsel yükselteç deneylerinde kolay matematiksel işlem yapılabilmesi için RF
dirençleri 10K, 50K, 100K seçilmiştir. 50K direnç standart değer olmadığından iki adet 100K
direnç paralel bağlanarak 50K direnç elde edilmiştir.
Deneyin Yapılışı
Devre bağlantılarını resimdeki gibi yapınız.
1- Devreye gücü uygulayınız. Fonksiyon jeneratörü çıkışını scop1’de sinüs, frekans 1KHz
ve genliği tepeden tepeye Vpp=1Volt’a ayarlayınız.
2- Giriş ve çıkış sinyallerini osiloskopta görünüz.
3- Giriş ve çıkış sinyallerinin genliklerini ölçünüz? Sebebini açıklayınız?
5
4- Giriş ve çıkış sinyalleri arasındaki faz farkı nasıldır?
5- O-A kısa devresini açınız O-B noktalarını kısa devre yapınız. Devre kazancını ölçünüz?
Sebebini açıklayınız açıklayınız?
6- O-B kısa devresini açınız. O-C noktalarını kısa devre yapınız. Devre kazancını ölçünüz?
Sebebini açıklayınız?
3- Ters Çevirmeyen Yükseltecin DC’de incelenmesi
Şekil 11.1’de işlemsel yükseltecin ters
çevirmeyen
yükselteç
olarak
çalışması
görülmektedir. Ters çevirmeyen yükselteçte giriş
sinyali pozitif giriş ucundan uygulanır. Giriş ve çıkış
sinyalleri aynı fazdadır. Girişten uygulanan sinyal
çıkıştan aynı sinyalli devre kazancı kadar
yükseltilerek alınır.
Devrede R1 giriş direnci, RF geri besleme
direncidir. İdeal işlemsel yükselteçte giriş
uçlarındaki gerilim şaseye göre aynıdır.
VG1 = VG2’dir. Çıkış için
IG = IF’dir.
VG1+VG2 = IG.R1 yazılabilir.
VRF= IF.R2= IG.R2 yazılabilir.
VÇ = VG1+VRF ya da
VÇ = (IG.R1)+(IG.RF) olur.
VÇ
Kazanç A =
’dir.
VG
VÇ ve VG açınımları yazılırsa,
A = (IG.R1)+
A=
IG.RF 
IG.R1
IG.R1 IG.RF

IG.R1 IG.R1
A= 1 
RF
Bulunur.
R1
Ters çevirmeyen yükseltecin kazancı formülden görüldüğü gibi, ters çeviren yükseltecin
kazancından her zaman 1 (bir) fazladır. Ve her zaman 1’den büyüktür.
Örnek olarak şekil 11.1’deki devrede VG=1V, RF=50K, R1=10K olursa çıkış gerilimi;
6
VÇ = VG.A= 1 
1  50 K   1.1  5  1.6
10 K
VÇ = 6Volt bulunur.
Yine örnek olarak VG= -1V, RF=100K, R1=10K olursa çıkış gerilimi;
 1  RF 
 1  100 K 
VÇ = VG.A=  1  
  1.

 R1 
 10 K 
VÇ = -1.(1+10)= -1.11
VÇ = -11Volt bulunur.
Görüldüğü gibi çıkış her zaman girişin sinyalini taşımaktadır.
Ters çevirmeyen yükselteçlerde giriş sinyali negatif ya da pozitif olsun çalışır. Demek olur
ki ters çevirmeyen yükselteçte AC’da yükselteç olarak kullanılır.
Deneyin yapılışı
Devre bağlantılarını resimdeki gibi yapınız.
1- Devreye gücü uygulayınız.
2- Tablo 1’deki VM1 (giriş gerilimi) değerlerini P potansiyometresi ile ayarlayınız. Her
basamaktaki VM2 (çıkış gerilimi) değerlerini yazınız?
7
Tablo 1
VM1 (Volt)
0,200
0,400
0,600
VM2 (Volt)
3- Ters çevirmeyen yükseltecin giriş çıkış sinyalleri arasında faz farkı var mıdır?
4- Devrenin gerilim kazancını hesaplayınız?
1  RF 1
5- A 
oranı kazancı doğruluyor mu hesaplayınız?
R1
6- O-A kısa devresini açınız ve O-B’yi kısa devre yapınız. Madde 2’deki giriş
gerilimlerinde çıkış gerilimlerini tablo 2’ye yazınız?
Tablo 2
VM1 (Volt)
0,200
0,400
0,600
VM2 (Volt)
7- Devrenin kazancını 2.basamak için hesaplayınız?
8- İşlemsel yükselteç DC yükselteç olarak çalışıyor mu?
9- İşlemsel yükselteç DC yükselteci olarak çalışırsa besleme nasıl olmalıdır?
4-Ters Çevirmeyen Yükseltecin AC’da İncelenmesi
Şekil 11.1’de işlemsel yükseltecin ters çevirmeyen yükselteç olarak çalışması
görülmektedir. Ters çevirmeyen yükselteçte giriş sinyali pozitif giriş ucundan uygulanır. Giriş ve
çıkış sinyalleri aynı fazdadır. Girişten uygulanan sinyal çıkıştan aynı sinyalli devre kazancı kadar
yükseltilerek alınır.
Devrede R1 giriş direnci, RF geri besleme direncidir. İdeal işlemsel yükselteçte giriş
uçlarındaki gerilim şaseye göre aynıdır.
VG1 = VG2’dir. Çıkış için
8
IG = IF’dir.
VG1+VG2 = IG.R1 yazılabilir.
VRF= IF.R2= IG.R2 yazılabilir.
VÇ = VG1+VRF ya da
VÇ = (IG.R1)+(IG.RF) olur.
VÇ
’dir.
VG
VÇ ve VG açınımları yazılırsa,
Kazanç A =
A = (IG.R1)+
A=
IG.RF 
IG.R1
IG.R1 IG.RF

IG.R1 IG.R1
A= 1 
RF
Bulunur.
R1
Ters çevirmeyen yükseltecin kazancı formülden görüldüğü gibi, ters çeviren yükseltecin
kazancından her zaman 1 (bir) fazladır. Ve her zaman 1’den büyüktür.
Örnek olarak şekil 11.1’deki devrede VG=1V, RF=50K, R1=10K olursa çıkış gerilimi;
1  50 K   1.1  5  1.6
VÇ = VG.A= 1 
10 K
VÇ = 6Volt bulunur.
Yine örnek olarak VG= -1V, RF=100K, R1=10K olursa çıkış gerilimi;
 1  RF 
 1  100 K 
VÇ = VG.A=  1  
  1.

 R1 
 10 K 
VÇ = -1.(1+10)= -1.11
VÇ = -11Volt
Görüldüğü gibi çıkış her zaman girişin sinyalini taşımaktadır.
Ters çevirmeyen yükselteçlerde giriş sinyali negatif ya da pozitif olsun çalışır. Demek olur
ki ters çevirmeyen yükselteçte AC’da yükselteç olarak kullanılır.
Deneyin yapılışı
Devre bağlantılarını resimdeki gibi yapınız.
1- Devreye gücü uygulayınız. Fonksiyon jeneratörünün çıkışını scop1’de sinüs, frekans
1KHz ve genliği tepeden tepeye Vpp=1Volt’a ayarlayınız.
2- Giriş ve çıkış sinyallerini osiloskopta görünüz.
9
3- Giriş ve çıkış sinyallerinin genliklerini ölçünüz? Sebebini açıklayınız?
4- Giriş çıkış sinyalleri arasında faz farkı nasıldır?
5- O-A kısa devresini açınız ve O-B noktalarını kısa devre yapınız.
Devre kazancını ölçünüz? Sebebini açıklayınız?
6- O-B kısa devresini açınız ve O-C noktalarını kısa devre yapınız. Devre kazancını
ölçünüz? Sebebini açıklayınız?
5-İşlemsel Yükseltecin Kıyaslayıcı (comparator) Olarak Çalışmasının İncelenmesi
Şekil
1.1’de
işlemsel
yükseltecin
kıyaslayıcı olarak bağlantısı görülmektedir.
Kıyaslayıcı devrede geri besleme kullanılmaz.
Geri
besleme
kullanılmayınca
işlemsel
yükseltecin açık devre kazancı AA (yaklaşık
200000) çok yüksektir. Kıyaslayıcı devre
işlemsel yükseltecin girişleri arasında çok
küçükte olsa bir fark var ise bu fark gerilimi açık
devre kazancı ile çarparak çıkışa iletir. Çıkışta
elde edilen gerilim işlemsel yükselteç kazancının
çok yüksek olması Sebebiyle kaynak gerilimine
çok yakın olur.
10
Kıyaslayıcı devre uygulamalarında giriş uçlarından birisinde genellikle bir referans gerilimi
bulunur. Şekil 1.1’de referans gerilimi olarak zener uçlarındaki gerilim (VZD) alınmıştır. Şekil
1,1’deki kıyaslayıcı devre ters çevirmeyen yükselteç özelliklerindedir. Sebebi giriş geriliminin
(V1) işlemsel yükseltecin pozitif (ters çevirmeyen) girişine uygulanmasıdır. Giriş gerilimi
referans geriliminden küçük ise başka deyişle referans gerilimine göre negatif ise (V1<VZD)
çıkış negatiftir. Giriş gerilimi referans geriliminden büyük ise başka deyişle referans gerilimine
göre pozitif ise çıkış pozitiftir.
Şekil 1.2’de ters çeviren yükselteç
özelliklerinde kıyaslayıcı devre görülmektedir.
Ters çevirmeyen kıyaslayıcı devreden farkı
referans geriliminin (VZD) ters çevirmeyen
uca, giriş geriliminin (V1) ters çeviren uca
uygulanmasıdır. Giriş gerilimi referans
geriliminden daha küçük (V1<VZD giriş
gerilimi referans gerilimine göre negatif) ise
çıkış pozitiftir. Giriş gerilimi referans
geriliminden büyük (V1>VZD giriş gerilimi
referans gerilimine göre pozitif) ise çıkış
negatiftir.
Her iki tip kıyaslayıcı devrede giriş sinyalleri birbirine eşit ise çıkış sıfır olur. İşlemsel
yükselteçlerle yapılan kıyaslayıcı devreler çok hassastır. Deneyler yapılırken iki girişi aynı
yapmak için P potansiyometresini ayarlarken çekilen zorluk işlemsel yükselteçle yapılmış
kıyaslayıcı devrenin hassaslığından kaynaklanmaktadır.
Deneyin yapılışı
Devre bağlantılarını resimdeki gibi yapınız.
11
1- Devreye gücü uygulayınız. Devreye bağlı olan zener diyot uçlarındaki gerilimi (VZD)
ölçünüz. Bu gerilime ne isim verilir?
2- P potansiyometresini ayarlayıp VM1=VZD yapmaya çalışınız. İki gerilim eşitlendiği
anda çıkış gerilimini ölçünüz? Sebebini açıklayınız?
3- Tablo 1’de referans gerilimini her basamağa yazınız. Herbasamaktaki V1 değerlerini P
potansiyometresi ile ayarlayınız. Çıkış gerilimlerini yazınız?
Tablo 1
VZD (Volt)
V1 (Volt)
VÇ (Volt)
3,3
1
3,3
2
3,3
4
3,3
5
4- Kıyaslayıcı devre ters çevirmeyen yükselteç gibi çalışıyor mu? Neden?
6-İşlemsel Yükselticinin Toplayıcı Olarak Çalışmasını İncelemek
Şekil 3.1’de işlemsel yükseltecin toplar
yükselteç olarak kullanılması görülmektedir.
Toplayıcı devre her bir giriş gerilimini devre
kazancı ile çarpar ve bunları matematiksel
olarak toplayıp çıkışa iletir. Toplayıcı devrenin
giriş sayısı arttırılabilir. Toplayıcı devrede
dikkat edilecek nokta giriş gerilimleri
toplamlarının devre kazancı ile çarpımı kaynak
geriliminden küçük olmalıdır. Aksi halde
kaynak geriliminin 1Volt kadar altında çıkış
sınırlanır.
Toplayıcı devre eviren yükselteç olarak çalışır. Bildiğimiz gibi eviren yükselteçte giriş ile
Çıkış gerilimi;
RF
 RF

VÇ =  
.V 1 
.V 2  ’dir.
R2
 R1

Devrede RF = R1= R2 seçilirse çıkış gerilimi;
VÇ = -(V1+V2)
Giriş sinyalleri toplamı negatif ise çıkış sinyali pozitif olur.
Deneyin Yapılışı
Devre bağlantılarını resimdeki gibi yapınız.
12
Deneyde giriş gerilimlerinden birisi (V1) sabit diğer giriş (V2) ayarlı
seçilmiştir.
1- Devreye gücü uygulayınız. VM1 gerilimini ölçünüz?Tablo 1’de VM1 gerilimini her
basamağa yazınız. Her basamaktaki V2 değerini P potansiyometresi ile ayarlayınız. Çıkış
gerilimlerini yazınız?
Tablo 1
V1 (Volt)
V2 (Volt)
VÇ (Volt)
3,3
1
3,3
2
3,3
5
2- Toplayıcı devre giriş gerilimlerini topluyor mu?
3- Toplayıcı devre eviren yükselteç olarak çalışıyor mu?
4- Devre kazancını hesaplayınız?
5- O-A kısa devresini açınız ve O-B noktalarını kısa devre yapınız. Tablo 1’deki V2 ve V1
değerlerinde çıkış gerilimini tablo 2’ye yazınız.
V1(Volt)
3,3
3,3
3,3
Tablo 2
V2(Volt)
1
2
5
VÇ (Volt)
13
6- Devre kazancını hesaplayınız?
7- Toplayıcı devre her basamakta toplama işlemi yaptı mı?
7-İşlemsel Yükselticinin Çıkartıcı Olarak Çalışmasını İncelemek
Şekil 4.1’de işlemsel yükseltecin çıkartıcı
(fark)
yükselteç
olarak
kullanılması
görülmektedir. Dikkat edilirse devre aynı anda
eviren ve ters çevirmeyen yükselteç olarak
çalışmaktadır. Bu işlemler biri birinin tersi
olduğundan giriş gerilimlerinin farkı alınmış
olur.
Ters çevirmeyen giriş ucundaki V3
gerilimini hesaplayalım. V2 giriş gerilimi R2
ve R3 dirençlerinden geçen akım;
I=
V1
’tür.
R 2  R3
V3 = I.R3 akımın açınımını koyarsak
V3 =
V1
V 1.R3
’olur.
.R3 
R 2  R3
R 2  R3
Çıkış gerilimi (VÇ) iki giriş geriliminden oluşacak çıkış gerilimlerinin farkıdır.
Eviren girişe uygulanan V1 giriş geriliminin oluşturduğu çıkış gerilimine (VÇ1) dersek;
 V 1.RF 
VÇ1 =  V 1. A  
 ’dir.
 R1 
Ters çevirmeyen girişe uygulanan V2 giriş geriliminden oluşan çıkış gerilimine (VÇ2) dersek;
 V 1.R3   1  RF 
VÇ2 = V 3. A  
.
 ’olur.
 R 2  R3   R 2 
Çıkış gerilimi VÇ2 ve VÇ1 gerilimlerinin farkı olacaktır.
 V 1.R3   1  RF   V 1.RF 
VÇ = 
.


 R 2  R3   R1   R1 
R1=R2=R3=RF seçilirse devre kazancı 1 olur. Bu durumda çıkış gerilimi;
VÇ= V2-V1 olur.
14
Eğer R1=R2 ve R3=RF seçilirse çıkış gerilimi eviren yükselteç kazancıyla çarpılarak;
VÇ = V 2  V 1.
RF
’olur.
R1
Çıkış geriliminin sinyali girişlere uygulanan gerilimlerin hangisi büyük ise ’olur.
Çıkış geriliminin sinyali girişlere uygulanan gerilimlerin hangisi büyük ise o girişin sinyalidir.
Eviren giriş sinyali büyük ise çıkış sinyali negatif ters çevirmeyen giriş sinyali büyük ise çıkış
sinyali pozitiftir.
Deneyin Yapılışı
Devre bağlantılarını resimdeki gibi yapınız.
Deneyde giriş gerilimlerinden birisi (V1) sabit diğeri (V2) ayarlı olarak seçilmiştir.
1- Devreye gücü uygulayınız. VM1 gerilimini ölçünüz. Tablo 1’de VM1 gerilimini her
basamağa yazınız. Her basamaktaki V2 değerini P potansiyometresi ile ayarlayınız. Çıkış
gerilimlerini yazınız?
Tablo 1
V1 (Volt)
3,3
3,3
3,3
3,3
V2 (Volt)
1
2
4
5
VÇ (Volt)
15
2- Çıkartıcı devre çıkarma işlemi yapıyor mu?
3- Devre kazancını hesaplayınız?
4- Çıkış gerilimi sinyali nasıl belirleniyor?
5- Birinci basamaktaki giriş gerilimleri değerlerinde
R1=R2=10K ve R3=RF=20K olursa çıkış gerilimini hesaplayınız?
7-İşlemsel Yükselticinin Türev Alıcı Olarak Çalışmasını İncelemek
Türev alıcı devreler girişlerine uygulanan
üçgen sinyali çıkışlarında kare dalga sinyale
çeviren devrelerdir. Şekil 5.1’de işlemsel yükselteç
ile yapılmış türev alıcı devre görülmektedir. Türev
alıcı devre bir eviren yükselteç devresidir. İşlemsel
yükseltecin eviren giriş ucundaki gerilim yaklaşık
olarak eviren yükselteç özelliğinden dolayı 0
(sıfır) volt’tur. Kondansatör üzerinden geçen
akım.
dV 1
IC  C.
dt olur.
İşlemsel yükseltecin eviren giriş ucunda 0 (sıfır) volt olduğundan çıkış gerilimi;
VÇ = -(IF.RF)’dir.
IC = IF olduğundan
dV 1
.RF olur.
dt
Formülden anlaşıldığı gibi türev alıcı devre girişine uygulanan üçgen sinyalin türevini alarak
dV1
belli bir zaman sabitesi (RF.C) ile çarparak çıkışa iletmektedir.
dt
Devrede türev alma işlemini “C” kondansatörü yapmaktadır. Yüksek frekanslarda “C”
kondansatörü kısa devre gibi davranır ve kazanç çok yüksek olur. Kazancın yüksek olması
istenmeyen osilasyonlar doğurur. Bunu önlemek için “C” kondansatörüne seri bir direnç koymak
gerekir. Bu direnç eviren yükselteçteki kazanç sınırlama direncinin aynı işini yapar.
Yüksek frekanslarda kazanç A = RF/R1 olur.
Türev alıcı devrenin kesim frekansı (Fk)
1
Fk   .R1.C ’dir.
2
Devrenin türev alıcı olarak çalışması için aşağıdaki iki koşul sağlanmalıdır.
VÇ= - C.
1- Giriş sinyali frekansı kesim frekansından büyük olursa devre türev alıcı olarak çalışmaz.
Giriş frekansına (fg) dersek;
fk>fg olmalıdır.
16
2- Devrede RF.C zaman sabitesidir.
T= RF.C
Giriş sinyali periyodu en az T=RF.C zaman sabitesi periyodu yada daha fazla olmalıdır.
Türev alıcı devrelerin girişine üçgen sinyal uygulanırsa çıkıştan kare dalga sinyal alınır. Girişe
sinüs sinyali uygulanırsa çıkıştan kosinüs sinyali alınır. Girişe kare dalga sinyal uygulanırsa
çıkıştan pik sinyaller alınır.
Deneyin Yapılışı
Devre bağlantılarını resimdeki gibi yapınız.
1- Devreye gücü uygulayınız. Fonksiyon jeneratörünün çıkışını scop1’de üçgen, frekans
1KHz ve genliği tepeden tepeye Vpp=1Volt’a ayarlayınız.
2- Giriş ve çıkış sinyallerini osiloskopta görünüz. Çıkış sinyalinin genliğini ölçünüz?
3- Giriş sinyaline göre çıkış sinyalinin değişimi nasıl oluyor?
4- Giriş sinyali frekansını 5KHz’e ayarlayınız. Çıkış sinyali genliğini ölçünüz? Sebepini
açıklayınız?
5- Devrenin kesim frekansını (Fk) hesaplayınız?
6- Girişe sinüs, frekansı 1KHz ve genliği tepeden tepeye Vpp=1Volt sinyal uygulayınız.
Çıkış sinyalini tanımlayınız?
17
7-İşlemsel Yükselticinin İntegral Alıcı Olarak Çalışmasını İncelemek
İntegral
alıcı
devreler
girişlerine
uygulanan kare dalga sinyali çıkışlarında üçgen
sinyale çeviren devrelerdir. İntegral alıcı devre
türev alıcı devrenin tersi gibi düşünülebilir.
Şekil 6.1’de integral alıcı devre görülmektedir.
İntegral alıcı devre bir ters çeviren yükselteç
devresidir. İşlemsel yükseltecin ters çeviren
giriş ucunda ters çeviren yükselteç özelliğinden
dolayı yaklaşık 0 (sıfır) volt gerilim vardır.
Bu durumda I1 akımı;
V1
I1 = R1 olur
I1 = IF’dir.
1
VÇ = - −( ∫ 𝑡𝐼1𝑑𝑡)
𝐶0
I1 değeri formüle konursa;
𝟏
𝑽𝟏
VÇ= −( ∫ 𝒕
𝒅𝒕)
𝑪
𝑹𝟏
𝟏
VÇ= −(
∫ 𝒕𝑽𝟏𝒅𝒕)
𝑪𝑹𝟎
olur.
Girişteki ofset geriliminin işlemsel yükselteci doyuma götürmemesi için C kondansatörüne
paralel RF direnci koymak gerekir. İntegral alıcı devrenin kesim frekansı (Fk);
fk=
1
’dir.
2 .RF .C
Devrenin İntegral alıcı olarak çalışması için aşağıdaki iki şart sağlanmalıdır.
1- Giriş sinyali frekansı kesim frekansından büyük olmalıdır. Giriş frekansına (fg) dersek;
fg>fk olmalıdır. Dikkat edilirse türev alıcı devredeki frekans ilişkisinin tam tersidir.
2- Devrede giriş sinyali peryodu yaklaşık olarak (1/R1C) olmalıdır.
İntegral alıcı devrenin girişine sinüs sinyali uygulanırsa, çıkışta -cosinüs sinyali elde edilir.
Deneyin Yapılışı
Devre bağlantılarını resimdeki gibi yapınız.
18
1- Devreye gücü uygulayınız. Fonksiyon jeneratörü çıkışını scop1’de kare dalga, frekans
1KHz ve genliği tepeden tepeye Vpp=1Volt’a ayarlayınız.
2- Giriş ve çıkış sinyallerini osiloskopta görünüz? Çıkış sinyalinin genliğini ölçünüz?
3- Giriş sinyaline göre çıkış sinyalinin değişimi nasıl oluyor?
4- Giriş sinyali frekansını 5KHz’e ayarlayınız. Çıkış sinyali genliğini ölçünüz?
5- Devrenin kesim frekansını hesaplayınız?
6- Girişe sinüs, frekansı 1KHz ve genliği tepeden tepeye 1Volt sinyal uygulayınız. Çıkış
sinyalini tanımlayınız.