Bölüm 10:Operasyonel amplifikatörler

14 Pages·1999·0.49 MB·Turkish

B(cid:246)l(cid:252)m 10: Operasyonel amplifikat(cid:246)rler
A- Opamp’lar(cid:253)n yap(cid:253)s(cid:253)
Giri(cid:254): Y(cid:252)ksek kazan(cid:231)l(cid:253) lineer entegrelere "opamp" denir.
Opamp’lar plastik ya da metal g(cid:246)vdeli olarak (cid:252)retilir. Bu
elemanlar(cid:253)n g(cid:246)vdelerinin i(cid:231)inde bulunan y(cid:252)kselte(cid:231) say(cid:253)s(cid:253)
bir ya da birden fazla olabilmektedir. (cid:214)rne(cid:240)in: 741 adl(cid:253)
opamp’ta 1 adet, 747 adl(cid:253) opamp’ta 2 adet, LM324 adl(cid:253)
opamp’ta 4 adet y(cid:252)kselte(cid:231) vard(cid:253)r.
(cid:222)ekil 10.1: Opamp sembol(cid:252)
Opamp’lar(cid:253)n art(cid:253) (+) ve eksi (-) olmak (cid:252)zere "iki giri(cid:254)i"
ve bir "(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) ucu" bulunur. Bu elemanlarda NC ile g(cid:246)sterilen
u(cid:231)lar bo(cid:254)tad(cid:253)r. (Hi(cid:231) bir yere ba(cid:240)l(cid:253) de(cid:240)ildir.)
NC +U
Opamp’lar konusunu iyice (cid:246)(cid:240)renen elektronik(cid:231)i bir (cid:231)ok
pratik devrenin tasar(cid:253)m(cid:253)n(cid:253) en az malzeme kullanarak
yapabilir.
Opamp’lar(cid:253)n kazanc(cid:253) (Ak, Av)
Giri(cid:254)lere uygulanan gerilimlerin seviyeleri aras(cid:253)ndaki fark(cid:253)n
entegrenin y(cid:252)kseltme miktar(cid:253)yla (cid:231)arp(cid:253)m(cid:253)na kazan(cid:231) denir.
-U
(cid:222)(cid:246)yleki: Opamp’(cid:253)n kazanc(cid:253) 100.000, giri(cid:254) u(cid:231)lar(cid:253)na (cid:222)ekil 10.2: 741 Opamp’(cid:253)n(cid:253)n yap(cid:253)s(cid:253)
uygulanan gerilimlerin fark(cid:253) 1 mV ise (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)ta 100.000 mV
g(cid:246)r(cid:252)l(cid:252)r. (Geri besleme direnci ba(cid:240)l(cid:253) de(cid:240)ilken)
NC
Devre anlat(cid:253)mlar(cid:253)nda: +U +U
Opamp1 Opamp1 Opamp2 Opamp2
Opamp’lar(cid:253)n (+) giri(cid:254) ucuna (cid:231)evirmeyen
(evirmeyen) giri(cid:254),
(-) giri(cid:254) ucuna ise (cid:231)eviren (eviren) giri(cid:254)
denir. Opamp1 Opamp2
Opamp’lar(cid:253)n (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) ucu bir adettir. "Y(cid:252)k",
(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) ucu ile devrenin (cid:254)ase ucu aras(cid:253)na
ba(cid:240)lan(cid:253)r. Al(cid:253)c(cid:253)da d(cid:252)(cid:254)en (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) geriliminin
seviyesi opamp besleme geriliminden 1-2 -U
Volt daha d(cid:252)(cid:254)(cid:252)kt(cid:252)r. 1-2 Volt’luk gerilim, Opamp1 Opamp2
(cid:222)ekil 10.3: 747 Opamp’(cid:253)n(cid:253)n yap(cid:253)s(cid:253)
opamp’(cid:253)n i(cid:231) elemanlar(cid:253) (cid:252)zerinde
d(cid:252)(cid:254)mektedir. Al(cid:253)c(cid:253)ya giden ak(cid:253)m ise 10-
100 mA dolay(cid:253)ndad(cid:253)r. Al(cid:253)c(cid:253) ak(cid:253)m(cid:253)n(cid:253)n y(cid:252)ksek seviyelere (cid:231)(cid:253)kmamas(cid:253) i(cid:231)in genelde 10 KW’luk
diren(cid:231)ler (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)a seri olarak ba(cid:240)lan(cid:253)r.
149
Opamp’lar(cid:253)n DC ile beslenmesi
Bu elemanlar(cid:253)n beslemesi "pozitif (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)l(cid:253)" ya da
"simetrik" (+, 0, -) (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)l(cid:253) DC (cid:252)rete(cid:231)leriyle yap(cid:253)l(cid:253)r. UCC
Uygulamada en (cid:231)ok simetrik kaynakl(cid:253) besleme y(cid:246)ntemi
kullan(cid:253)l(cid:253)r.
741
Simetrik g(cid:252)(cid:231) kayna(cid:240)(cid:253) basit olarak birbirine seri ba(cid:240)l(cid:253)
iki pil ile elde edilebilir. (cid:222)(cid:246)yleki: Pillerin (cid:252)st ve alt
ucu (+) ve (-)’yi olu(cid:254)turken, birle(cid:254)im noktalar(cid:253) ise UCC
"(cid:254)ase" g(cid:246)revi yapar.
Opamp’lar(cid:253)n beslenmesinde en (cid:231)ok –5 V, –9 V,
(cid:222)ekil 10.4: Opamp’lar(cid:253)n simetrik
–12 V, –15 V ve –18 Volt’luk simetrik DC (cid:252)rete(cid:231)leri
(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)l(cid:253) g(cid:252)(cid:231) kayna(cid:240)(cid:253)yla besleni(cid:254)i
kullan(cid:253)l(cid:253)r. (cid:222)ekil 10.4’e bak(cid:253)n(cid:253)z.
Uygulamada yayg(cid:253)n olarak kullan(cid:253)lan 741 kodlu opamp’(cid:253)n (cid:246)zellikleri
I- Gerilim kazanc(cid:253) 45.000-200.000 aras(cid:253)ndad(cid:253)r.
II- Giri(cid:254) direnci (empedans(cid:253)) 0,3-2 MW aras(cid:253)ndad(cid:253)r.
III- ˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254) empedans(cid:253) 50-100 W aras(cid:253)ndad(cid:253)r.
IV- Band geni(cid:254)li(cid:240)i 1 MHz dolay(cid:253)ndad(cid:253)r.
V- ˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254) ak(cid:253)mlar(cid:253) (I ) 10-100 mA dolay(cid:253)ndad(cid:253)r.
(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
VI- Giri(cid:254) u(cid:231)lar(cid:253)na 0 Volt uyguland(cid:253)(cid:240)(cid:253)nda (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) u(cid:231)lar(cid:253)nda da 0 Volt olu(cid:254)maktad(cid:253)r.
VII- Karakteristikleri s(cid:253)cakl(cid:253)kla (cid:231)ok az de(cid:240)i(cid:254)mektedir.
VIII- Giri(cid:254) u(cid:231)lar(cid:253)n(cid:253)n (cid:231)ekti(cid:240)i ak(cid:253)m s(cid:253)f(cid:253)ra yak(cid:253)nd(cid:253)r.
Geri besleme direnci kullan(cid:253)lmamas(cid:253) durumunda opamp kazanc(cid:253)
(cid:221)(cid:254)lemsel y(cid:252)kselte(cid:231)lerin (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253)ndan giri(cid:254) ucuna do(cid:240)ru geri besleme yap(cid:253)lmazsa kazan(cid:231) (cid:231)ok
y(cid:252)ksek olur. Bu de(cid:240)er 200.000 gibi y(cid:252)ksek rakamlara ula(cid:254)abilir.
(cid:214)rne(cid:240)in, (+) giri(cid:254)e U = 4 mikro Volt, (-) giri(cid:254)e U = 1 mikro Volt uygulad(cid:253)(cid:240)(cid:253)m(cid:253)z(cid:253)
giri(cid:254)1 giri(cid:254)2
varsayal(cid:253)m. Opamp bu iki gerilimi k(cid:253)yaslar. Aralar(cid:253)nda ne kadarl(cid:253)k fark oldu(cid:240)unu belirler.
Daha sonra bunu 50.000 ile 200.000 kez b(cid:252)y(cid:252)t(cid:252)r.
Bizim kulland(cid:253)(cid:240)(cid:253)m(cid:253)z opamp’(cid:253)n kazanc(cid:253)n(cid:253)n 100.000 oldu(cid:240)unu kabul edelim. Buna g(cid:246)re
y(cid:252)kseltecin (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253)nda:
U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)= (Ugiri(cid:254)1- Ugiri(cid:254)2).Kazan(cid:231) = (4-1).100000 = 300.000 mV’luk gerilim olu(cid:254)ur.

G(cid:246)r(cid:252)ld(cid:252)(cid:240)(cid:252) (cid:252)zere geri besleme elemanlar(cid:253) kullan(cid:253)lmazsa (cid:231)ok y(cid:252)ksek kazan(cid:231)l(cid:253) devre elde
edilir. Bu ilk anda "iyi" bir (cid:246)zellik gibi g(cid:246)r(cid:252)lebilir. Ancak bir (cid:231)ok devrede bu kadar
"y(cid:252)kseltme" istenmez.
Giri(cid:254) sinyalini "geri besleme direnci kullanmadan" (cid:231)ok y(cid:252)ksek de(cid:240)ere (cid:231)(cid:253)karmay(cid:253)
istemeyi(cid:254)in sebebini (cid:254)(cid:246)yle izah edebiliriz: (+) giri(cid:254)e 5 V, (-) giri(cid:254)e 2 Volt’luk sinyal
uygulad(cid:253)(cid:240)(cid:253)m(cid:253)z(cid:253) varsayal(cid:253)m. Geri besleme direnci kullanmad(cid:253)(cid:240)(cid:253)m(cid:253)z zaman opamp iki sinyalin
fark(cid:253)n(cid:253) belirler (bu 3 V’tur) ve 3 Volt’u 200.000 kez g(cid:252)(cid:231)lendirmek ister. Y(cid:252)kseltme hesab(cid:253)na g(cid:246)re
(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253)n 3.200 000 = 600.000 V olmas(cid:253) "imk(cid:226)ns(cid:253)z"d(cid:253)r. ˙(cid:252)nk(cid:252) y(cid:252)kseltecin besleme gerilimi en
fazla 36 Volt olabilmektedir. O halde bu (cid:246)rnekte verilen devrede giri(cid:254)e uygulanan gerilimler en
(cid:231)ok "34 V" seviyesine (cid:231)(cid:253)kar(cid:253)labilir. Bu ise (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) sinyalinde distorsiyon olmas(cid:253) sonucunu do(cid:240)urur
O nedenle, opamp’lar(cid:253)n kazanc(cid:253) teorik bir de(cid:240)erdir. Uygulamada daha d(cid:252)(cid:254)(cid:252)k kazan(cid:231)l(cid:253)
y(cid:252)kselte(cid:231)ler kullan(cid:253)lmaktad(cid:253)r.
150
Opamp’larda off-set gerilimi
Opamp’lar ne kadar kaliteli Rgb
yap(cid:253)l(cid:253)rlarsa yap(cid:253)ls(cid:253)n, giri(cid:254) u(cid:231)lar(cid:253) bo(cid:254)ta
oldu(cid:240)u halde bile (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)lar(cid:253)nda belli bir R1 +U
gerilim olu(cid:254)ur. Y(cid:252)ksek kaliteli 2 7 6 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
"(cid:246)l(cid:231)me-kontrol-kumanda"
741
5
devrelerinde bu durum istenmeyen
3 1
sonu(cid:231)lar yaratabilir. (cid:221)(cid:254)te bu sak(cid:253)ncay(cid:253) -U
4
gidermek i(cid:231)in off-set (s(cid:253)f(cid:253)rlama) ayar(cid:253)
yap(cid:253)l(cid:253)r. -U
(cid:222)ekil 10.5’de verilen devrede (cid:222)ekil 10.5: Opamp’larda off-set ayar(cid:253)n(cid:253)n yap(cid:253)l(cid:253)(cid:254)(cid:253)
g(cid:246)r(cid:252)ld(cid:252)(cid:240)(cid:252) gibi y(cid:252)kseltecin 1 ve 5
numaral(cid:253) ayaklar(cid:253) aras(cid:253)na ayarl(cid:253) bir
diren(cid:231) ba(cid:240)lan(cid:253)r. Daha sonra bu direncin orta
Kazan(cid:231) (A)
ucuna (cid:252)retecin eksi (-) ucundan besleme
yap(cid:253)l(cid:253)r. Ayarl(cid:253) direncin mili (cid:231)evrilerek
106
(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253)n "0 Volt" olmas(cid:253) sa(cid:240)lan(cid:253)r.
105
104
Opamp’larda band geni(cid:254)li(cid:240)i
Al(cid:231)ak frekansl(cid:253) sinyallerde opamp’(cid:253)n 103
kazanc(cid:253) en y(cid:252)ksek d(cid:252)zeyde (yakla(cid:254)(cid:253)k 50- 102
200.000) iken, giri(cid:254) sinyalinin frekans(cid:253) Band
y(cid:252)kseldik(cid:231)e kazan(cid:231) d(cid:252)(cid:254)mektedir. 10 geni(cid:254)li(cid:240)i
(Hz)
Bu yakla(cid:254)(cid:253)ma g(cid:246)re frekans ile band 10 102103 104 105 106
geni(cid:254)li(cid:240)inin (cid:231)arp(cid:253)m(cid:253) daima e(cid:254)ittir.
(cid:222)ekil 10.6: Opamp’larda band
Y(cid:226)ni,
geni(cid:254)li(cid:240)i-kazan(cid:231) karakteristi(cid:240)i
Kazan(cid:231) x Band geni(cid:254)li(cid:240)i = 106 Hz olarak
kabul edilebilir.
Bu a(cid:231)(cid:253)klamalardan sonra opamp’lar i(cid:231)in maksimum kazanc(cid:253)n giri(cid:254) sinyalinin DC olmas(cid:253)
durumunda elde edilebilece(cid:240)i ifade edilebilir. (cid:222)ekil 10.6’da opamp’lar(cid:253)n band geni(cid:254)li(cid:240)i-
frekans karakteristi(cid:240)i verilmi(cid:254)tir.
Opamp’lar(cid:253)n i(cid:231) yap(cid:253)s(cid:253)ndaki devre katlar(cid:253)
(cid:221)(cid:231)inde 20’nin (cid:252)zerinde transist(cid:246)r bulunduran opamp’lar(cid:253)n i(cid:231) yap(cid:253)s(cid:253)n(cid:253) tamamen bilmek,
pratik uygulamalarda bir fayda getirmez.
O nedenle bu elemanlar(cid:253)n i(cid:231) devreleri k(cid:253)saca a(cid:231)(cid:253)klanacakt(cid:253)r.
(cid:222)ekil 10.7’de g(cid:246)r(cid:252)ld(cid:252)(cid:240)(cid:252) gibi opamp’lar(cid:253)n i(cid:231)inde bulunan devreler (cid:252)(cid:231) k(cid:253)s(cid:253)md(cid:253)r.
I- Fark y(cid:252)kselteci (difamp) kat(cid:253): Giri(cid:254) sinyallerinin uyguland(cid:253)(cid:240)(cid:253) katt(cid:253)r. (+) ve (-) (cid:254)eklinde
iki giri(cid:254) s(cid:246)z konusudur.
II- Kazan(cid:231) kat(cid:253): Fark y(cid:252)kseltecinden gelen sinyalleri y(cid:252)kselten katt(cid:253)r.
III- ˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254) kat(cid:253): Y(cid:252)k(cid:252) besleyebilmek i(cid:231)in gerekli ak(cid:253)m ve gerilimin al(cid:253)nd(cid:253)(cid:240)(cid:253) katt(cid:253)r.
151
Fark +UCC
y(cid:252)kselteci
kat(cid:253)
Ugiri(cid:254)1 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
Ugiri(cid:254)2
Offset
-UCC
Offset Kazan(cid:231) kat(cid:253) ˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254) kat(cid:253)
Ugiri(cid:254)1
U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
Fark y(cid:252)kselteci kat(cid:253) Kazan(cid:231) kat(cid:253) ˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254) kat(cid:253)
Ugiri(cid:254)2
(cid:222)ekil 10.7: Opamp’lar(cid:253)n i(cid:231) yap(cid:253)s(cid:253)
B- Opamp’l(cid:253) uygulama devreleri
a- Opamp’l(cid:253) gerilim izleyici (voltage follower) devresi
˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254) empedans(cid:253) y(cid:252)ksek olan bir devrenin "d(cid:252)(cid:254)(cid:252)k empedansl(cid:253)" bir devre ile uyumlu
(cid:231)al(cid:253)(cid:254)mas(cid:253)n(cid:253) sa(cid:240)lamak i(cid:231)in
geli(cid:254)tirilmi(cid:254)tir. +12 V
Bu ba(cid:240)lant(cid:253)da giri(cid:254) empedans(cid:253) 7
3
(Zi) yakla(cid:254)(cid:253)k 400 MW, (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) 6 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
empedans(cid:253) yakla(cid:254)(cid:253)k 0,1 W Sinyal 741
kadard(cid:253)r. Devrenin band geni(cid:254)li(cid:240)i jenerat(cid:246)r(cid:252) 2
4
ise 1 MHz dolay(cid:253)ndad(cid:253)r. Ugiri(cid:254) Osilaskop
Gerilim izleyici devresinde giri(cid:254) Kanal 1 -12 V Osilaskop
Kanal 2
empedans(cid:253)n(cid:253)n (cid:231)ok y(cid:252)ksek olmas(cid:253),
giri(cid:254)e ba(cid:240)lanan sisteme fazla bir (cid:222)ekil 10.8: Opamp’l(cid:253) gerilim izleyici
"y(cid:252)k" binmesini engeller. Y(cid:226)ni,
giri(cid:254)teki devreden (cid:231)ok (cid:231)ok az bir ak(cid:253)m (cid:231)ekilir. (cid:214)te yandan (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) ucu ise, al(cid:253)c(cid:253)ya maksimum
ak(cid:253)m g(cid:246)nderebilir.
Y(cid:252)kseltecin (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253)ndan (-) giri(cid:254)ine yap(cid:253)lan k(cid:246)pr(cid:252)leme (ba(cid:240)lant(cid:253)) sayesinde devrenin (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
gerilimi giri(cid:254) gerilimine e(cid:254)it d(cid:252)zeyde olabilmektedir.
Devrenin kazanc(cid:253) ise haliyle, Av = U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)/Ugiri(cid:254) denklemine g(cid:246)re "1" olacakt(cid:253)r.
G(cid:252)n(cid:252)m(cid:252)zde sadece gerilim izleyici olarak kullan(cid:253)lmak (cid:252)zere yap(cid:253)lm(cid:253)(cid:254) opamp’lar da
mevcuttur. (cid:214)rne(cid:240)in LM110 kodlu opamp’(cid:253)n (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253) ile eksi giri(cid:254)i aras(cid:253)ndaki ba(cid:240)lant(cid:253) entegrenin
i(cid:231)inden yap(cid:253)lm(cid:253)(cid:254)t(cid:253)r.
152
LM110’un baz(cid:253) (cid:246)zellikleri
*Giri(cid:254) direnci (empedans(cid:253)): 106 MW. *Giri(cid:254) ak(cid:253)m(cid:253): 1 nA. *˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254) empedans(cid:253): 0,75 W.
*Band geni(cid:254)li(cid:240)i: 10 MHz. *Kazanc(cid:253): 0,9997.
Not: D(cid:253)(cid:254)tan ba(cid:240)lant(cid:253) yap(cid:253)larak gerilim izleyici olarak (cid:231)al(cid:253)(cid:254)an opamp’l(cid:253) devrelerin
karakteristik (cid:246)zellikleri de LM110’a benzer.
b- Opamp’l(cid:253) faz (cid:231)eviren (eviren, inverting, ters (cid:231)evirici) y(cid:252)kselte(cid:231) devresi
Giri(cid:254)e uygulanan AC ya da DC (cid:246)zellikli sinyalleri 180(cid:176) ters (cid:231)eviren devrelerdir. Bu tip
devrelerde giri(cid:254) (-) u(cid:231)tan uygulan(cid:253)r. (cid:222)ekil 10.9’a bak(cid:253)n(cid:253)z.
Eviren y(cid:252)kselte(cid:231)lerde kazan(cid:231)
Av = Rgb/ R1

U(cid:231)k(cid:254)= -Av.Ugr(cid:254). 100 K Rgb

Denklemde kullan(cid:253)lan "-", sinyallerin
ters (cid:231)evrildi(cid:240)ini vurgulamak i(cid:231)indir. Sinyal R1 +12 V
jenerat(cid:246)r(cid:252) 2
7 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
(cid:214)rnek Ugiri(cid:254) 10 K 741 6
Ugr(cid:254)= – 0,5 V, 3 4

R1= 10 K,
-12 V
Rgb = 100 K, Osilaskop Osilaskop
Kanal 2
U(cid:231)k(cid:254)= ? Kanal 1

˙(cid:246)z(cid:252)m (cid:222)ekil 10.9: Opamp’l(cid:253) faz (cid:231)eviren y(cid:252)kselte(cid:231)
Av = Rgb/ R1 = 100/10 = 10

U = -A .U = 10.0,5 = – 5 V.
(cid:231)k(cid:254) v gr(cid:254)

c- Opamp’l(cid:253) faz (cid:231)evirmeyen (evirmeyen, non-inverting) y(cid:252)kselte(cid:231) devresi
Bu devrelerde giri(cid:254) ile (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
sinyalleri ayn(cid:253) y(cid:246)nl(cid:252)d(cid:252)r. Y(cid:226)ni
giri(cid:254) pozitif y(cid:246)nl(cid:252) iken (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) da +12 V
Sinyal
pozitif y(cid:246)nl(cid:252), giri(cid:254) negatif y(cid:246)nl(cid:252) jenerat(cid:246)r(cid:252) 7
iken (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) da negatif y(cid:246)nl(cid:252)d(cid:252)r. 3 6 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
741
Y(cid:252)kseltecin giri(cid:254) ucunun direnci 2
(cid:231)ok y(cid:252)ksektir (yakla(cid:254)(cid:253)k 100 MW) 4 Rgb
Bu nedenle giri(cid:254)e ba(cid:240)lanan sinyal -12 V 100 K
kayna(cid:240)(cid:253)ndan (sinyal jenerat(cid:246)r(cid:252),
mikrofon vb.) (cid:231)ok (cid:231)ok az ak(cid:253)m Ugiri(cid:254)
10 K
(cid:231)ekilir.. Osilaskop R1
Evirmeyen y(cid:252)kselte(cid:231)lerde Kanal 1
Osilaskop
kazan(cid:231) A = 1+(R /R )
v gb 1 Kanal 2
denklemiyle bulunur.
(cid:222)ekil 10.10: Opamp’l(cid:253) faz (cid:231)evirmeyen y(cid:252)kselte(cid:231)
Bu denklemin nas(cid:253)l ortaya
(cid:231)(cid:253)kt(cid:253)(cid:240)(cid:253) uzun a(cid:231)(cid:253)klamalar ve hesaplamalar gerektirdi(cid:240)inden burada a(cid:231)(cid:253)klanmam(cid:253)(cid:254)t(cid:253)r.
˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254) gerilimini bulmada kullan(cid:253)lan denklem ise: U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) = Ugiri(cid:254).[1+(Rgb/R1)]’ dir.
153
(cid:214)rnek: R1 = 1 K, Rgb = 10 K, Ugiri(cid:254) = 2 V.
a) U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) =? b) Av (kazan(cid:231)) =?
˙(cid:246)z(cid:252)m: a) U(cid:231)k(cid:254) = Ugr(cid:254).[1 + (Rgb / R1)] b) Av = 1 + (Rgb/R1) = 1 + (10/1) = 11.
Ya da,
= 2.[(1 + (10 / 1)] = 22 V.
A = U /U = 22/2 = 11.
v (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) giri(cid:254)
(cid:231)- Opamp’l(cid:253) "faz (cid:231)eviren (tersleyen) toplay(cid:253)c(cid:253)" y(cid:252)kselte(cid:231) devresi
Giri(cid:254)e uygulanan sinyalleri
toplad(cid:253)ktan sonra y(cid:252)kselten ve
+12 V
y(cid:252)kselti(cid:240)i sinyali ters (cid:231)eviren
devredir.
33 K Rgb
R1 10 K
Devrede topalanacak sinyaller
(-) giri(cid:254)e uygulanmaktad(cid:253)r. 10 K +12 V
2
2,2 K 7
6 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
Toplanacak gerilim say(cid:253)s(cid:253) R2 741
3
istenildi(cid:240)i kadar artt(cid:253)r(cid:253)labilir. Y(cid:226)ni Ugiri(cid:254)1 4
10K
(-) giri(cid:254)e uygulanan sinyal say(cid:253)s(cid:253) -12 V
2 adet olabilece(cid:240)i gibi 10 adet de 1 K Ugiri(cid:254)2
olabilir.
(cid:222)ekil 10.11: Opamp’l(cid:253) faz (cid:231)eviren toplay(cid:253)c(cid:253) y(cid:252)kselte(cid:231)
U = -R .(U 1/R +U /R +...+U /R ).
(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) gb gr(cid:254) 1 gr(cid:254)2 2 gr(cid:254)n n
E(cid:240)er giri(cid:254)e ba(cid:240)lanan R1, R2, R3... birbirine e(cid:254)it olarak se(cid:231)ilirse denklem,
U = -R /R.(U +U +...+U ) (cid:254)eklinde yaz(cid:253)labilir.
(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) gb gr(cid:254)1 gr(cid:254)2 gr(cid:254)n
(cid:214)rnek 1: Ugr(cid:254)1 = + 2 V, Ugr(cid:254)2 = + 3 V, Rgb = 10 K, R1 = 10 K, R2 = 10 K U(cid:231)k(cid:254) =?
˙(cid:246)z(cid:252)m: U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) = -Rgb.(Ugr(cid:254)1/R1 + Ugr(cid:254)2/R2) = -10.(2/10 + 3/10) = -5 V.
d- Opamp’l(cid:253) fark y(cid:252)kselteci devresi
Giri(cid:254)lere uygulanan sinyallerin fark(cid:253)n(cid:253) bulduktan sonra bu fark(cid:253) y(cid:252)kselten devredir.
Fark y(cid:252)kselte(cid:231)lerinde (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253)n hesaplanmas(cid:253)nda kullan(cid:253)lan denklem:
U = -R /R .(U -U ).
(cid:231)k(cid:254) gb 1 gr(cid:254)2 gr(cid:254)1
(cid:214)rnek: U = 1 V, U = 2 V, R = 10 K, R = 5 K U =?
gr(cid:254)1 gr(cid:254)2 gb 1 (cid:231)k(cid:254)
˙(cid:246)z(cid:252)m: U = -R /R .(U -U ) = -10/5.(2-1) = -2 V.
(cid:231)k(cid:254) gb 1 gr(cid:254)2 gr(cid:254)1
154
e- Opamp’l(cid:253) komparat(cid:246)r
(kar(cid:254)(cid:253)la(cid:254)t(cid:253)r(cid:253)c(cid:253)) devresi +12 V Rgb
Giri(cid:254)lerine uygulanan 33 K
gerilimlerin fark(cid:253)n(cid:253) alarak 33 K
y(cid:252)kseltme yapan devredir. R1 +12 V
Bu tip ba(cid:240)lant(cid:253)da geri 2 7
10 K
besleme direnci yoktur. 6
5,6 K 741
U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
R2 3 4
Kar(cid:254)(cid:253)la(cid:254)t(cid:253)r(cid:253)c(cid:253) olarak 10K -12 V
kullan(cid:253)lan opamp’l(cid:253) devre
R3
simetrik (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)l(cid:253) g(cid:252)(cid:231) Ugiri(cid:254)1 2,2 K Ugiri(cid:254)2
kayna(cid:240)(cid:253)yla beslendi(cid:240)inde: 10K
(cid:222)ekil 10.12: Opamp’l(cid:253) fark y(cid:252)kselteci
I- (+) giri(cid:254)e uygulanan
gerilim (-) giri(cid:254)e uygulanan
gerilime e(cid:254)it ise, (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) gerilimi +12 V
0 Volt olur. 10 K
+12 V
10 K 10 K
II- (+) giri(cid:254)e uygulanan gerilim 7
+3
(-) giri(cid:254)e uygulanan gerilimden R1 741 6 10 K
b(cid:252)y(cid:252)k ise, (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) gerilimi pozitif
y(cid:246)nde maksimum de(cid:240)erde olur. +12 V -2 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
4
1 K -12 V
III- (+) giri(cid:254)e uygulanan
10 K
gerilim (-) giri(cid:254)e uygulanan
gerilimden k(cid:252)(cid:231)(cid:252)k ise, (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) R2
gerilimi negatif y(cid:246)nde maksimum 3 V
de(cid:240)erde olur.
(cid:222)ekil 10.13: Opamp’l(cid:253) kar(cid:254)(cid:253)la(cid:254)t(cid:253)r(cid:253)c(cid:253)
Not: Opamp’lar(cid:253)n kar(cid:254)(cid:253)la(cid:254)t(cid:253)r(cid:253)c(cid:253) (cid:246)zelli(cid:240)inden yararlan(cid:253)larak s(cid:253)cakl(cid:253)k, (cid:253)(cid:254)(cid:253)k, ses, dokunma
ile ilgili devreler (cid:231)ok kolayca yap(cid:253)labilmektedir.
f- Opamp’l(cid:253) integral al(cid:253)c(cid:253) devre (zaman gecikmeli devre)
Giri(cid:254)ine uygulanan kare (cid:254)eklindeki sinyali (cid:252)(cid:231)gen dalgaya (cid:231)eviren devredir.
U = -[1/(R .C )].U .t (t: Saniye)
(cid:231)k(cid:254) 1 1 gr(cid:254)
Denklem, U(cid:231)k(cid:254)= -(1/t).Ugr(cid:254).t (cid:254)eklinde de yaz(cid:253)labilir.

(t = R.C olup zaman sabitesidir.)
155
Ugiri(cid:254)
C1 100 nF
t (Sn)
Sinyal +12 V
jenerat(cid:246)r(cid:252) R1
+3
7
10 K 6 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
741
Ugiri(cid:254) -2 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
4
t (Sn)
R2 -12 V
10 K
Osilaskop Osilaskop
Kanal 1 Kanal 2
(cid:222)ekil 10.14: Opamp’l(cid:253) integral al(cid:253)c(cid:253) devre ve giri(cid:254) (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) sinyallerinin (cid:254)ekli
(cid:214)rnek: R1 = 10 K, C1= 100 nF ile yap(cid:253)lan integral al(cid:253)c(cid:253) devrede giri(cid:254) gerilimi 0,2 V ise,

10 mSn sonra (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) gerilimi ne olur? Hesaplay(cid:253)n(cid:253)z.
˙(cid:246)z(cid:252)m: t = R1.C1 = 10.103.100.10-9 = 1.10-3 Sn
U(cid:231)k(cid:254) = -(1/t).Ugr(cid:254).t = -(1/1.10-3).0,2.10.10-3 = -2 V.
g. Opamp’l(cid:253) t(cid:252)rev Rgb 10 K
(differentiator) devresi +12 V
Sinyal R1
Giri(cid:254)ine uygulanan (cid:252)(cid:231)gen jenerat(cid:246)r(cid:252) -2 7 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
dalgay(cid:253) kare dalgaya (cid:231)eviren 741
devredir. Ugiri(cid:254) 1 K C1 100 nF 6
+3 4
U = -R .C .(U /t).
(cid:231)k(cid:254) gb 1 gr(cid:254)
-12 V
Osilaskop
Osilaskop
(cid:214)rnek: Rgb= 10 K, Kanal 1 Ugiri(cid:254) Kanal 2

C = 100 nF, U = 4 V iken
1 gr(cid:254)

8 mSn sonra (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) gerilimi ka(cid:231)
volt olur? Hesaplay(cid:253)n(cid:253)z. t (Sn)
˙(cid:246)z(cid:252)m
U = -R .C .(U /t)
(cid:231)k(cid:254) gb 1 gr(cid:254)

-10.103.100.10-9.(4/8.10-3)
U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
= - 0,5 V.
Not: Opamp’l(cid:253) devrelerin t(cid:252)rev
alabilmesi i(cid:231)in iki ko(cid:254)ulun yerine t (Sn)
getirilmesi gerekir.
1) Giri(cid:254) sinyal frekans(cid:253),
fgr(cid:254) £ 1/2.p.Rgr(cid:254).Cgr(cid:254)= f(cid:231)k(cid:254) (cid:222)ekil 10.15: Opamp’l(cid:253) t(cid:252)rev al(cid:253)c(cid:253) devre
ve giri(cid:254) (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) sinyallerinin (cid:254)ekli
de(cid:240)erine uygun olmal(cid:253)d(cid:253)r.
156
Bu (cid:254)art(cid:253) sa(cid:240)lamayan giri(cid:254) sinyalleri i(cid:231)in devre t(cid:252)rev al(cid:253)c(cid:253) olarak (cid:231)al(cid:253)(cid:254)amaz.
2) Devrede R .C "zaman sabitesi"dir. Giri(cid:254) sinyallerinin peryodu bu de(cid:240)ere yak(cid:253)n
gb gr(cid:254)
olmal(cid:253)d(cid:253)r.
(cid:214)rnek: Cgr(cid:254) =0,1.10-6 F (0,1 mF), Rgb = 10.000 W oldu(cid:240)una g(cid:246)re devrenin zaman
sabitesini ve t(cid:252)rev al(cid:253)c(cid:253) olarak (cid:231)al(cid:253)(cid:254)abilmesi i(cid:231)in giri(cid:254) sinyalinin frekans(cid:253)n(cid:253) bulunuz.
˙(cid:246)z(cid:252)m: t = Cgr(cid:254).Rgb = 0,1.10-6.10 000 = 1 mSn.
Devrenin t(cid:252)rev al(cid:253)c(cid:253) olarak (cid:231)al(cid:253)(cid:254)abilmesi i(cid:231)in giri(cid:254) sinyalinin frekans(cid:253):
fgr(cid:254) = 1/t = 1/0,001 = 1000 Hz = 1 kHz olmal(cid:253)d(cid:253)r.
Not: Devre bu C ve R de(cid:240)erleriyle 1 kHz’nin alt(cid:253)ndaki frekanslarda da (cid:231)al(cid:253)(cid:254)abilir.
gr(cid:254) gb
(cid:240)- Opamp’l(cid:253) hassas yar(cid:253)m dalga do(cid:240)rultma(cid:231) devresi
Diyotlarla yap(cid:253)lan
do(cid:240)rultma(cid:231) devreleri ile mV
d(cid:252)zeyinde DC (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) veren Rgb 10 K U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
devreler yap(cid:253)lamamaktad(cid:253)r.
˙si(cid:252)linsyku(cid:252)m 1Nda4n0 y0a1p o(cid:253)llamra(cid:253)(cid:254)k d biiylointuenn Ugiri(cid:254) R1 -2 7+12 V6 D11N4001 OKasnilaasl k2op
iletime ge(cid:231)ebilmesi i(cid:231)in en az 10 K 741 A
0,6 Volt’a (600 mV) gerek +3
4
vard(cid:253)r. Buna g(cid:246)re, 1N4001 ile
-12 V 1N4001
yap(cid:253)lan do(cid:240)rultmac(cid:253)n 600
mVolt’un alt(cid:253)nda DC gerilim D2
Osilaskop R2
vermesi imk(cid:226)ns(cid:253)zd(cid:253)r. Kanal 1
5.6 K
(cid:221)(cid:254)te bu sebeple opamp’lar
(cid:222)ekil 10.16: Opamp’l(cid:253) hassas yar(cid:253)m dalga do(cid:240)rultma(cid:231)
kullan(cid:253)larak DC (cid:252)rete(cid:231)leri
geli(cid:254)tirilmi(cid:254)tir. (cid:222)ekil 10.16’da
verilen devre yar(cid:253)m dalga opamp’l(cid:253) do(cid:240)rultmaca (cid:246)rnektir.
Giri(cid:254) sinyalinin pozitif alternans(cid:253)nda, U gerilimi opamp’(cid:253)n "+" giri(cid:254) ucundaki gerilimden
gr(cid:254)
b(cid:252)y(cid:252)k oldu(cid:240)undan, (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)ta negatif y(cid:246)nl(cid:252) bir gerilim g(cid:246)r(cid:252)l(cid:252)r. A noktas(cid:253)ndaki negatif y(cid:246)nl(cid:252)
gerilim D1 diyotundan ge(cid:231)emez. D2 diyotundan ge(cid:231)en bu gerilim negatif bir geri beslemeye
neden olur ve giri(cid:254) sinyali U(cid:231)k(cid:254) ucuna ula(cid:254)amaz.
Negatif giri(cid:254) alternans(cid:253)nda ise opamp’(cid:253)n "+" ucunun gerilimi giri(cid:254) sinyalinden b(cid:252)y(cid:252)k
olaca(cid:240)(cid:253)ndan A noktas(cid:253)nda pozitif y(cid:246)nl(cid:252) bir sinyal g(cid:246)r(cid:252)l(cid:252)r. Pozitif y(cid:246)nl(cid:252) sinyal D1 diyotunu
iletime sokar. ˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254)tan DC ak(cid:253)m al(cid:253)n(cid:253)r.
h- Opamp’l(cid:253) tam dalga do(cid:240)rultma(cid:231) devresi
Bu devre, "opamp’l(cid:253) yar(cid:253)m dalga do(cid:240)rultma(cid:231) devresi"yle "opamp’l(cid:253) eviren toplay(cid:253)c(cid:253)
y(cid:252)kselte(cid:231)" devresinin birle(cid:254)iminden olu(cid:254)mu(cid:254)tur.
Giri(cid:254) sinyali pozitif y(cid:246)nl(cid:252) oldu(cid:240)unda birinci opamp’(cid:253)n (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253) s(cid:253)f(cid:253)r volt olur. (cid:221)kinci opamp’(cid:253)n
giri(cid:254)ine R3 (cid:252)zerinden gelen gelen pozitif sinyal y(cid:252)kseltilip ters (cid:231)evrilerek negatif y(cid:246)nl(cid:252)
olarak (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)a aktar(cid:253)l(cid:253)r.
Giri(cid:254) sinyali negatif y(cid:246)nl(cid:252) oldu(cid:240)unda birinci opamp’(cid:253)n (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253) pozitif maksimum olur.
Birinci opamp’(cid:253)n (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253)ndan gelen pozitif y(cid:246)nl(cid:252) sinyal ile R3 direnci (cid:252)zerinden gelen negatif
157
sinyal ikinci opamp taraf(cid:253)ndan toplan(cid:253)r. Dikkat edilirse ikinci opamp’(cid:253)n giri(cid:254)ine pozitif ve
negatif polariteli iki sinyal gelmektedir.
Birinci opamp’(cid:253)n (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253)ndan gelen pozitif sinyal R3 direnci (cid:252)zerinden gelen negatif y(cid:246)nl(cid:252)
sinyalden b(cid:252)y(cid:252)kt(cid:252)r. (˙(cid:252)nk(cid:252) R3 direnci R4’den b(cid:252)y(cid:252)k se(cid:231)ilmi(cid:254)tir.) Dolay(cid:253)s(cid:253)yla toplay(cid:253)c(cid:253) olarak
(cid:231)al(cid:253)(cid:254)an ikinci opamp’(cid:253)n giri(cid:254)ine pozitifli(cid:240)i fazla olan bir sinyal uygulanm(cid:253)(cid:254) olacakt(cid:253)r. (cid:221)(cid:254)te bu
sayede opamp’(cid:253)n (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)(cid:253)ndan yine negatif y(cid:246)nl(cid:252) bir sinyal al(cid:253)n(cid:253)r.
R3 Rgb2 10 K
Rgb1 10 K +12 V
-2 7 U(cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)
10 K R4 5 K 741 6
D1 +3
(cid:254) 4
giri R1 +12 V 1N4001 -12 V
U -2 7
10 K 6
741
Osilaskop
+3 4 R5 Kanal 2
-12 V 1N4001
Osilaskop 3.2 K
Kanal 1 R2 D2 (2.2+1 K) t
U
5.6 K ˙(cid:253)k(cid:253)(cid:254) sinyali
(cid:222)ekil 10.17: Opamp’l(cid:253) tam dalga do(cid:240)rultma(cid:231)
(cid:253)- Opampl(cid:253) "aktif" bas-tiz filtreleri
Sadece diren(cid:231), kondansat(cid:246)r ve bobin kullan(cid:253)larak yap(cid:253)lan filtrelere pasif filtre denir. Bu
tip devreler basit yap(cid:253)l(cid:253)d(cid:253)r ancak, kendilerine uygulanan sinyalleri bir miktar zay(cid:253)flat(cid:253)rlar.
Bu olumsuz bir durumdur. (Pasif filtreler Temel Elektronik Bilgisi kitab(cid:253)nda a(cid:231)(cid:253)klanm(cid:253)(cid:254)t(cid:253)r.)
Opamp’lar kullan(cid:253)larak yap(cid:253)lan aktif filtreler de ise giri(cid:254) sinyallerinde zay(cid:253)flama de(cid:240)il
y(cid:252)kselme olmaktad(cid:253)r.
Opamp’lar kullan(cid:253)larak yap(cid:253)lan aktif filtrelerin (s(cid:252)zge(cid:231)) iyi y(cid:246)nleri
I- Sinyal zay(cid:253)flamas(cid:253) yoktur. II- Devrede bobin kullanmaya gerek yoktur.
III- Giri(cid:254) empedans(cid:253) (cid:231)ok y(cid:252)ksek, (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254) empedans(cid:253) al(cid:231)ak oldu(cid:240)undan giri(cid:254)e ve (cid:231)(cid:253)k(cid:253)(cid:254)a ba(cid:240)l(cid:253)
olan devrelerde bozulma olmaz.
100 nF
Opamp’lar kullan(cid:253)larak yap(cid:253)lan aktif
filtrelerin (s(cid:252)zge(cid:231)) olumsuz y(cid:246)nleri Ugiri(cid:254) +12 V k(cid:253)(cid:254)
I- Pasif s(cid:252)zge(cid:231)ler DC besleme kayna(cid:240)(cid:253)na +3 7 6 U(cid:231)(cid:253)
gerek duymaz. Aktif s(cid:252)zge(cid:231)lerde ise DC 1 K 1 K 741
besleme kayna(cid:240)(cid:253)na ihtiya(cid:231) vard(cid:253)r. -2 4
K
I- Opamp’l(cid:253) al(cid:231)ak (d(cid:252)(cid:254)(cid:252)k) -12 V 6
5.
frekanslar(cid:253) ge(cid:231)iren aktif filtre devresi 100 nF
(cid:222)ekil 10.18’de verilen devrede giri(cid:254)e
10 K
uygulanan sinyalin y(cid:252)ksek frekanslar(cid:253)nda C ’in
1
direnci, XC=1/2.p.f.C denklemine g(cid:246)re (cid:231)ok (cid:222)ekil 10.18: Opamp’l(cid:253) al(cid:231)ak
azalaca(cid:240)(cid:253)ndan, y(cid:252)ksek frekanslar opamp’a frekanslar(cid:253) ge(cid:231)iren filtre
158