Emrinizdeki Op-Amp'lar |
2.Bölüm

Op-amplar, kısaca çok yüksek kazançlı fark yükselticileri olarak tanımlanabilir. Op-amplar, akım ve gerim kazancı sağlayan devreler olup, güç kazancı ya da empedans dönüştürme de yapabilirler.Op-ampın çok geniş bir kullanım alanı olduğunu ve nerelerde kullanıldığına yazımızın birinci bölümünde yer vermiştik. Bütün bu özelliklere dayanarak temel devre elemanı olarak nitelendirebileceğimiz op-amp'ı şimdi daha detaylı ele alalım.

A- A+

07.12.2014 tarihli yazı 23430 kez okunmuştur.

Op-Amp'ın İdeal Karakteristiği

►Op-ampın iki girişi ve bir çıkışı bulunur.
►Düşük frekanslarda kazanç genelde büyüktür.
►Giriş akımları ise çok düşüktür.
►Bir op-ampın giriş empedansı sonsuz, çıkış empedansı ise sıfırdır.
►Açık devre diferansiyel kazancı sonsuzdur.
►Bant genişliği sonsuzdur.

►İlginizi çekebilir:PID denetleyiciler

Diferansiyel ve Ortak Mod Sinyalleri;

►İki bağımsız giriş sinyali vardır, (V1 ve V2)
►Diferansiyel mod giriş sinyali (Vid), Vid=V2-V1
►Ortak mod giriş sinyali (Vicm), Vicm=(V1+V2)/2

Tersleyen (Eviren, Inverting) Op-Amp'lar

► Harici bileşenler, R1 ve R2
► Çıkış, eviren giriş ile geri beslenir.
► Giriş sinyali, eviren terminalden uygulanır.
► İdeal op-amplarda kısa devre oluşturmak için, açık çevrim kazancı sonsuz olmalıdır.
► Kapalı devre kazancı, G=Vo/Vi=-R2/R1
► Sonsuz diferansiyel kazanç, V2-V1=Vo/A=0
► Çıkış empedansı, Vo=V1-i1-R2=-Vi(R2/R1)
► Sonsuz giriş empedansı, i2=i1=0
► Giriş ve çıkış sinyalleri faz dışı olduğunda gerilim kazancı negatiftir.
► Giriş empedansı, Ri=Vi(Vi/R1)=R1
► Kapalı çevrim empedansı yüksek olduğunda, R1 çok büyük olmalıdır.
► Genelde eviren op-amplar, düşük giriş empedansında zarar görür.
► Çıkış empedansı, Ro=0’dır.
► Gerim kazancı, Avo=-R2/R1

►İlginizi çekebilir: FET ve MOSFET Nedir? | Güç Elektronigi Dersleri

Terslemeyen (Evirmeyen, Noninverting) Op-Amp

► Harici elemanlar R1 ve R2’dir.
► Çıkış, eviren giriş terminali ile geri beslenmiştir.
► Giriş sinyali, evirmeyen terminale uygulanmıştır.
► Kapalı çevrim kazancı, G=Vo/Vi=1+(R2/R1)
► Sonsuz diferansiyel kazanç, V(+)-V(-)=Vo/A=0
► Sonsuz giriş empedansı, i2=i1=V(-)/R1
► Çıkış empedansı, Vo=V(-)+i1.R2=Vi(1+R1/R2)
► Giriş empedansı, Ri= sonsuzdur.
► Gerilim kazancı, Avo=1+R2/R1’dir.

Gerilim İzleyici Op-Amp

Gerilim izleyici op-ampın eşdeğer devre modelinde;

► Giriş direnci, Ri=sonsuzdur.
► Çıkış direnci, Ro=0’dır.
► Gerilim kazancı, 1’dir.
► Kaynak ve yük ne olursa olsun kapalı çevrim kazancı vardır.

►İlginizi çekebilir: DC DC Converter | Buck Converter

Gerilim izleyici op-amplar genellikle kaynak ile yüksek veya düşük empedanslı yüklerin bağlantılarını sağlamak için kullanılır.

Temel Fark Alıcı Op-Amp (Difference Amplifier)

İdeal fark alıcı op-amplarda;

► Fark giriş sinyali için yanıt, Vid
► Ortak mod giriş sinyali cevabı, Vicm
► Vo=Ad.Vid+Acm.Vicm
(Ad:fark kazancı, Acm:ortak mod kazancı)
► Ortak mod çıkış oranı(CMRR), CMRR=20log|Ad|/|Acm|
► Fark giriş direnci, Rid=2R1 (Burada Rid değerini arttıtmak için, büyük değerli R1 direnci kullanmak gerekebilir.)
► Ortak mod kazancı sıfırdır.
► Giriş empedansı sonsuzdur.
► Çıkış empedansı sıfırdır.

İntegral ve Türev Alıcı Op-Amp (Integrators and Differentiators Amplifier)

İntegral demek eğrinin altında kalan alan demektir. İntegral alıcı op-amp girişe uygulanan bir sinyalin integralini alır.

► Eviren op-amptaki R1 ve R2 elemanları ile Z1 ve Z2 elemanlarının yer değiştirdiğini düşünelim.

► Kapalı çevrim transfer fonksiyonu;

Vo(s)/Vi(s)=-Z2(s)/Z1(S). Burada faz girişi sinüzoidal olduğunda (s) yerine (jw) yazılarak değerlendirilir.
► Eviren integral alıcı op-ampın analizi zaman ve frekans etki alanı olmak üzere 2 şekilde yapılır.

Paralel Geri Besleme Direnci İle İntegral Alıcı Op-Amp;

► Kapalı çevrim kazancı (AC gerilim için), -1/(jwRf+R/Rf)
► Kapalı çevrim kazancı (DC gerilim için), -Rf/R
► Kapalı çevrim kazancı (yüksek frekansta), (w>>1/RfC)~ -1/jwRC
► Geri besleme için büyük direnç değerleri kullanılmalıdır.

Türev Alıcı Op-Amp

► Zaman etki alanına göre analiz;
İ=C[dVi(t)/d(t)] , Vo(t)=-RC[dV(t)/d(t)]

► Frekans etki alanına göre analiz;
[Vo(jw)/Vt(jw)]=-Z2/Z1=-jwRC, |Vo|/|Vi|=wRC

Seri Bağlı Direnç İle Türev Alıcı Op-Amp;

► Kapalı çevrim kazancı, -jwRC/(1+jwRfC)
► Kapalı çevrim kazancı (sonsuz frekansta), -R/Rf
► Kapalı çevrim kazancı (düşük frekansta), -jwRC
► Köşe frekansında(3 dB), 1/RfC'dir.

Kaynak:

►Operationel Amplifiers: Theory and Practice