OP-AMP(İşlemsel Yükselteçler)
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
Şekil 2.18 - Temel OP-AMP Sembolü
terslemeyen (evirmeyen, noninverting) giriş
ucudur. (-) işaretli giriş ucuna sinyal
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.
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.
Op-amp beslemesinin +Vcc -Vcc şeklinde yapılması gerekir .
Aşağıdaki tabloda bunu görebiliriz .
OP-AMP'ların Kullanıldığı Devreler
- Toplayıcı devresi
- Çıkarıcı devresi
- Eviren yükselteç devresi
- Gerilim izleyici devresi
- Karşılaştırıcı deresi
- Türev alıcı devresi
- İntegral alıcı devresi
- Doğrultmaç devresi
- Osilatör devresi
Eviren Yükselteç Devresi
Eviren yükselteçler , girişine uygulanan sinyalleri tersine
çevirir . Girişine +2 volt uyguladığımızda , çıkışımız -2 volt olur. Aynı
zamanda , girişine -2 volt uyguladığımızda , çıkışımız +2 volt olur . (
Kazanç 1 ise )
Eviren yükselteçlerde , giriş ucu olarak – uç kullanılır .
Bu – ucun diğer bir adı ad zaten eviren uçtur . Diğer + girişimizi toprağa
bağlarız . Rf ve R1 dirençlerimiz ise bizim kazancımızı belirler . Rf 2KΩ , R1
ise 1KΩ varsayarsak , kazancımız 2 olur . Girişe 5 volt uygulamış olursak ,
formülden Vout=-Vin(R2/R1) ‘den çıkışı -10 volt olarak buluruz .
Evirmeyen Yükselteç
Evirmeyen yükselteçte , uygulanan sinyalde değişim olmadan
çıkışa gönderilir . giriş + ise çıkış + , giriş – ise çıkış -dir. Bu devrede ,
giriş olarak + , yani diğer bir adıyla evirmeyen giriş kullanılmıştır . –
girişi ise şaseye bağlanmıştır .
Eğer girişimize 5 voltluk bir gerilim uygularsak , R2
direncimiz 5KΩ , R1 direcimiz ise 1KΩ olursa , çıkışımız 25 volt olur .
Gerilim İzleyici Devresi
Gerilim izleyici devrelerinde kazanç yoktur . Yani
girdiğimiz sinyalin aynısını alırız . Gerilim izleyiciler iki devreyi
birbirinden yalıtmak için kullanılırlar .
Devre mantığı gayet basittir . Herhangi bir direnç
kullanılmamaktadır . Bu yüzden Vin=Vout olarak formülize edebiliriz .
Toplayıcı Devresi
2 ayrı girişten uygulanan gerilimi toplamak için kullanılan
devrelerdir .
E1 ve E2 olmak üzere 2 giriş , ve E0 çıkışımız vardır . R2
ve R1 dirençlerini yine kazanç olarak kullanarak E1 ve E2 giriş voltajlarını
toplarız .
İntegral Alıcı Devre
İntegral alıcı devre , girişine uygulanan sinyalin
integralini alarak çıkışına aktarır . Bilindiği gibi integral terimsel
manasıyla , eğri altında kalan anlamına gelir . Çıkışı üçgen dalga şeklindedir
. Çünkü kare dalganın altında kalan alan üçgen dalgayı verir .
Türev Alıcı Devre
Türev alan devre, girişine uygulanan sinyalin türevini
alarak çıkışa aktaran bir devredir. Türev alan devrenin girişine üçgen dalga
uygulandığında çıkışından kare dalga, kare dalga uygulandığında ise çıkışından
sivriltilmiş dalga elde edilir.
Gerilim izleyici devre
Gerilim izleyici devre, evirmeyen yükselteç devresinin özel
bir halidir. Rf geri besleme direnci kullanılmaz, geri besleme direkt yapılır.
Op-amp girişleri arasında gerilim farkı olmadığından çıkış gerilimi Vout, giriş
gerilimi ile aynıdır (Vout=Vin). Devrede gerilim kazancı yoktur. Bu nedenle bu
tip devrelere gerilim izleyicisi denir.
Bir dahaki araştırmam da görüşmek üzere
Ulaş İNCE
Kullandığım Kaynaklar: http://debis.deu.edu.tr/userweb//zeki.kiral/MAK3017/op_amp.pdf
