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: