OP-AMP `ın Yapısı ve Özellikleri

OP-AMP 'ın Yapısı ve Özellikleri
İşlemsel yükselteçler (Operational Amplifiers, kısaca OP-AMP) 196O
'lı yılların sonlarına doğru kullanılmaya başlanmıştır. 741 ve 747 gibi
entegre şeklinde üretilirler. Bu entegrelere dışarıdan bağlanan devre
elemanları ile geri beslemesi ve dolayısıyla yükselteç devresinin
gerilim kazancı kontrol edilebilir. Genel olarak OP-AMP, çok yüksek
kazançlı bir DC yükselteçtir. OP-AMP ile hemen hemen
yapılamayacak devre yok gibidir.
Şekil 2.18 'de temel OP-AMP sembolü
gösterilmiştir. Bu sembolde gösterilmeyen
bir de besleme voltaj uçları bulunur. Genel
olarak bir işlemsel yükseltecin iki giriş, bir
çıkış, iki de besleme kaynağı ucu bulunur.
Sembolde, (-) işaretli giriş ucu tersleyen
(eviren, inverting), (+) işaretli giriş ucu
terslemeyen (evirmeyen, noninverting) giriş
ucudur. (-) işaretli giriş ucuna sinyal
Şekil 2.18 - Temel OP-AMP Sembolü
uygulandığında çıkıştan 180° faz farklı bir
çıkış sinyali alınır. Giriş sinyali (+) işaretli giriş ucuna uygulandığı zaman da çıkıştan
alınan sinyalle girişe uygulanan sinyal arasında faz farkı olmaz. Yani aynı fazda bir
çıkış sinyali alınır.
OP-AMP, 5 önemli özelliğe sahiptir. Bunlar;
* Kazancı çok fazladır. (Örneğin, 200.000)
* Giriş empedansı çok yüksektir. (5 MΩ)
* Çıkış empedansı sıfıra yakındır.
* Band genişliği fazladır. (1MHz)
* Girişe 0 Volt uygulandığında, çıkıştan yaklaşık 0 Volt elde edilir.
OP-AMP 'ın iki kazancı vardır. Bunlar açık çevrim ve
kapalı çevrim kazancıdır. Kapalı çevrim kazancı, devreye
harici olarak bağlanan geri besleme direnci ile belirlenir.
Açık çevrim kazancı ise OP-AMP 'ın kendi kazancıdır. Yani
direnç ile belirlenemeyen kazancıdır. Her ne kadar OPAMP 'ın kazancı yaklaşık 200.000 gibi bir değerde
olmasına rağmen bu kazanç OP-AMP 'a uygulanan
besleme voltajına bağlıdır. Örneğin, bir OP-AMP 'ın
besleme voltajı ±12 Volt ve girişe 1 Volt yükseltilmek üzere
bir giriş sinyali uygulansa, OP-AMP 'ın özelliğine göre
çıkıştan bu kazançla orantılı olarak 200.000 Volt alınmaz.
Çünkü, besleme voltajı ±12 Volt kullanılmışsa çıkıştan en
fazla 12 Volt alınır. Burada, açık çevrim kazancını etkileyen en önemli faktör besleme
voltajının değeridir.
OP-AMP 'ın diğer özelliği 5MΩ 'a ulaşan giriş empedansıdır. Giriş empedansının bu
kadar büyük olması, bağlı olduğu sinyal kaynağını ve bir önceki devreyi yüklememesi,
küçük bir giriş akımı ile kumanda edilmesi gibi üstünlükleri vardır.
OP-AMP 'ın çıkış empedansı idealde sıfır iken pratikte bu değer 100-150Ω
arasındadır. OP-AMP 'ın çıkış empedansının küçük olması, çıkış akımını arttırarak
kısa devrelerden zarar görmemesini sağlar.
OP-AMP 'ın band genişliği 1MHz civarındadır. OP-AMP 'a uygulanan sinyalin
frekansı yükseldikçe kazanç düşer. DC ve DC 'ye yakın sinyallerde OP-AMP 'ın
kazancı yaklaşık 200.000 'dir.
OP-AMP 'ın statik çalışmasında yani girişte sinyal yokken çıkışın 0 Volt olması
gerekir. Ancak, pratikte giriş uçları arasında, çok küçük de olsa bir offset gerilimi
oluşur. Bu küçük gerilim OP-AMP 'ın kazancı ile çarpılarak çıkışa aktarılır. Bu
nedenle, OP-AMP entegrelerinde offset sıfırlama uçları bulunur.
Yüksek performans
gereken yerlerde şekil
2.19 'da görüldüğü gibi
harici bağlantılarda OPAMP 'ın çıkış gerilimi
boşta iken sıfır yapılır.
741 entegresinin 1 ve 5
nolu uçlarına bir
potansiyometre
bağlanarak, orta ucu (-)
voltaj kaynağına
irtibatlandırılır.
Şekil 2.19 - OP-AMP Offset Geriliminin Sıfırlanması
Pin No.
1- Offset sıfırlama
2- OP-AMP 'ın tesleyen giriş ucu
3- OP-AMP 'ın terslemeyen giriş ucu
4- (-) V, negatif besleme voltajı
5- Offset sıfırlama
6- OP-AMP çıkışı
7- (+) V, pozitif besleme voltajı
Pin No.
1- OP-AMP I 'in tersleyen giriş ucu
2- OP-AMP I 'in terslemeyen giriş ucu
3- OP-AMP I 'in offset sıfırlama ucu
4- (-) V, negatif besleme voltajı
(İki OP-AMP için ortak)
5- OP-AMP II 'nin offset sıfırlama ucu
6- OP-AMP II 'nin terslemeyen giriş ucu
8- Boş uç
7- OP-AMP II 'nin tersleyen giriş ucu
8- OP-AMP II 'nin offset sıfırlama ucu
9- OP-AMP II 'nin+V besleme voltaj girişi
10- OP-AMP II 'nin çıkışı
11- Boş uç
12 OP-AMP I 'nin çıkışı
13- OP-AMP I 'nin +V besleme voltajı
14- OP-AMP I 'nin offset sıfırlama ucu
Şekil. 2.20 - IC 741 ve IC 747 Entegrelerinin İç Bağlantı Şemaları.
Şekil 2.20 'de görüldüğü gibi 741 entegresinde 1 OP-AMP bulunurken, 747
entegresinde 2 adet OP-AMP bulunur.