Table Of ContentOP 2300 - OP AMP Deney Seti
KONU : OP AMP’ IN GENEL ÖZELLİKLERİ
Giriş:
OP AMP, çok amaçlı kullanılabilen entegre devre elemanıdır. Tek bir paket içinde ikili ve dörtlü OP
AMP’ lar da bulunmaktadır. OP AMP’ lar yükselteç, osilatör, regülatör, akım/gerilim dönüştürme,
doğrultma, arabirim ve çeşitli matematiksel fonksiyonların gerçekleştirilmesi gibi bir çok işlemde
kullanılabilmektedir. OP AMP’ ın blok yapısı şekil 1’ de görülmektedir.
Yüksek kazançlı gerilim
Fark yükselteç devresi Çıkış katı
yükselteç devresi
Şekil 1 : OP AMP’ ın blok yapısı
IIN=0 _
Eviren giriş
Z =0 Çıkış
VOS=0 ZIN=∞ OUT
A =∞
O
Evirmeyen giriş
+
IIN=0
Şekil 2 : İdeal OP AMP’ ın elektriksel eşdeğeri
Şekil 2’ de ise ideal yapıdaki OP AMP’ ın elektriksel eşdeğeri görülmektedir. Bu şekilde ideal
OP AMP için bazı temel parametre değerleri verilmiştir. Bu temel parametrelerin açıklaması tablo 1’ de
görülmektedir.
Sembol Parametre İdeal Değer Pratikteki değer
I Giriş akımı 0 <500 nA
IN
V Giriş ofset gerilimi 0 <10 mV
OS
Z Giriş empedansı ∞ >1 MΩ
IN
Z Çıkış empedansı 0 <100 Ω
OUT
A Açık çevrim kazancı ∞ >10000
O
Tablo 1 : Temel OP AMP parametreleri
Tablo açıklanacak olursa,
1- OP AMP girişleri akım çekmez
2- OP AMP girişleri zahiri kısa devredir
3- OP AMP giriş empedansı çok büyüktür
4- OP AMP çıkış empedansı çok küçüktür
5- Geribeslemesiz gerilim kazancı çok büyüktür
1
OP 2300 - OP AMP Deney Seti
OP AMP’ lar hem dc hem de ac giriş gerilimlerini işleyebilirler. Ancak çıkış geriliminin besleme
gerilimini geçemeyeceği dikkate alınmalıdır. Bir diğer önemli nokta, OP AMP’ ların simetrik besleme
gerilimi ile çalıştığıdır. Ancak bazı düzenlemeler yapılarak tek kaynaktan da besleme yapılabilmektedir.
Şekil 3 : Çeşitli kılıflarda OP AMP görünüşleri
OP AMP PARAMETRELERİ
Open-Loop Voltage Gain - Açık çevrim gerilim kazancı
Geribesleme yapılmadığı durumda, çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranı olarak tanımlanır.
Large Signal Voltage Gain - Büyük sinyal gerilimkazancı
İzin verilen maksimum çıkış geriliminin, bu gerilimi sağlayan giriş gerilimine oranıdır.
Slew rate - Değişim hızı
Opamp çıkış geriliminin zamana bağlı olarak değişim hızını ifade eder.
Common Mode Rejection Ratio - Ortak mod reddetme oranı
OP AMP’ ın gürültü bastırma kapasitesini göstermekte kullanılır. CMRR genellikle, desibellerde
ifade edilir ve CMRR değerinin yükselmesi daha iyi gürültü bastırma kapasitesini ifade eder.
Input Offset Voltage - Giriş kayma gerilimi
OP AMP çıkışında sıfır gerilim elde etmek için, giriş terminallerine uygulanması gereken dc
gerilimlerin farkıdır.
Input Bias Current - Giriş öngerilim akımı
Sıfır voltluk çıkış gerilimi için iki giriş terminaline ait akımların ortalamasıdır.
Input Offset Current - Giriş kayma akımı
OPAMP çıkışında sıfır gerilim elde etmek için, giriş uçları arasındaki akımların farkıdır.
Differential Input Impedance - Fark giriş empedansı
Eviren ve evirmeyen giriş terminalleri arasındaki dirençtir.
Output Impedance - Çıkış empedansı
Çıkış direncini ifade eden parametredir.
Output offset voltage - Çıkış kayma gerilimi
Giriş terminallerinin şaseye bağlanması durumunda, çıkış terminalinde görülen gerilimdir.
Output Short-Circuit Current - Kısa devre çıkış akımı
OP AMP çıkışındaki harici yük direncinin sıfır ohm olması durumunda, çıkış terminalinden akan
akım değeridir. Diğer bir ifadeyle, OP AMP çıkışından alınabilecek maksimum akımı gösterir.
Maximum Supply Voltage - Maksimum besleme gerilimi
OP AMP’ a zarar vermeden uygulanabilen maksimum besleme gerilimidir.
Power dissipation - Güç harcaması
Normal çevre sıcaklığında OP AMP’ ın harcayabileceği maksimum gücü ifade eder.
2
OP 2300 - OP AMP Deney Seti
Maximum Input Voltage - Maksimum giriş voltajı
Giriş terminallerine uygulanabilecek maksimum gerilim olup, çoğu OP AMP için besleme gerilimi ile
aynı değerdedir.
Differential Input Voltage - Fark giriş gerilimi
Eviren ve evirmeyen girişlere uygulanabilecek maksimum fark gerilimidir.
Maximum Operating Temperature - Maksimum çalıştırma sıcaklığı
OP AMP’ ın güvenli çalışabileceği maksimum çevre sıcaklığıdır.
LM 741’ in iç yapısı
V+
D1 D2
Q5 Q10
INVERTING
INPUT
C1 R7 Q13
30pF 4.5K
Q12
NON-INVERINTPINUGT Q1 Q2 39RK5 Q11 2R59
Q3 Q4 D4 7.R58K OUTPUT
Q8 Q 15 5R01 0
Q16
Q6 Q7 Q9
OFFSET Q14 Q17
NULL
D3
R1 R3 R2 R4 R12 R11
1K 50K 1K 3K 50K 80K
V-
OP AMP’ lar da diğer yarıiletken elemanlar gibi özel olarak kodlanmaktadır. Kodlamanın ilk bölümü
imalatçı firmayı ifade eden genellikle iki harften (örneğin LM) oluşur. Ardından OP AMP’ ın seri
numarası (örneğin 741) gelir. Bunu takiben ise sıcaklık aralık kodu gelmektedir. Sıcaklık aralığını ifade
eden bu kodların anlamı;
C: Ticari uygulamalar 0 oC - 70 oC
I: Endüstriyel uygulamalar -25 oC - 85 oC
M: Askeri uygulamalar -55 oC - 125 oC
Bazı kodlamalarda sıcaklık kodunu takip eden paket kodu bulunmaktadır. Bunlar;
D: Yüzey montajı için (surface mounting) plastik DIP (dual-in-line) kılıf
J: Seramic DIP kılıf
N,P: Sokete takılabilir plastik DIP kılıf
3
OP 2300 - OP AMP Deney Seti
LM 741’ e ait elektriksel parametreler
LM741A LM741E LM741 LM741C
Supply Voltage ±22V ±22V ±22V ±18V
Power Dissipation (Note 2) 500 mW 500 mW 500 mW 500 mW
Differential Input Voltage ±30V ±30V ±30V ±30V
Input Voltage (Note 3) ±15V ±15V ±15V ±15V
Output Short Circuit Duration Continuous Continuous Continuous Continuous
Operating Temperature Rang e −55˚C to +125˚C 0˚C to +70˚C −55˚C to +125˚C 0˚C to +70˚C
Storage Temperature Range −65˚C to +1 50˚C −65˚C to +1 50˚C −65˚C to +1 50˚C −65˚C to +1 50˚C
Junction Temperature 150˚C 100˚C 150˚C 100˚C
Soldering Information
N-Package (10 seconds) 260˚C 260˚C 260˚C 260˚C
J- or H-Package (10 seconds) 300˚C 300˚C 300˚C 300˚C
M-Package
Vapor Phase (60 seconds) 215˚C 215˚C 215˚C 215˚C
Infrared (15 seconds) 215˚C 215˚C 215˚C 215˚C
Parameter Conditions LM741A/LM741E LM741 LM741C Units
Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max
Large Signal Voltage Gain T = 25˚C, R 2 k
A L
V = ±20V, V = ±15V 50 V/mV
S O
V = ±15V, V = ±10V 50 200 20 200 V/mV
S O
T T T ,
AMIN A AMAX
R 2 k ,
L
VS = ±20V, VO = ±15V 32 V/mV
VS = ±15V, VO = ±10 V 25 15 V/mV
VS = ±5V, VO = ±2V 10 V/mV
Output Voltage Swing VS = ±20V
R 10 k ±16 V
L
R 2 k ±15 V
L
VS = ±15V
R 10 k ±12 ±14 ±12 ±14 V
L
R 2 k ±10 ±13 ±10 ±13 V
L
Output Short Circuit T = 25˚C 10 25 35 25 25 mA
A
Current T T T 10 40 mA
AMIN A AMAX
Common-Mode T T T
AMIN A AMAX
Rejection Ratio R 10 k , V = ±12V 70 90 70 90 dB
S CM
R 50 , V = ±12V 80 95 dB
S CM
Suppl y Voltage Rejection TAMIN TA TAMAX,
Ratio V = ±20V to V = ±5V
S S
R 50 86 96 dB
S
RS 10 k 77 96 77 96 dB
Transient Response T = 25˚C, Unity Gain
A
Rise Time 0.25 0.8 0.3 0.3 µs
Overshoot 6.0 20 5 5 %
Bandwidth (Note 5) T = 25˚C 0.437 1.5 MHz
A
Slew Rate T = 25˚C, Unity Gain 0.3 0.7 0.5 0.5 V/µs
A
Supply Current T = 25˚C 1.7 2.8 1.7 2.8 mA
A
Power Consumption T = 25˚C
A
V = ±20V 80 150 mW
S
V = ±15V 50 85 50 85 mW
S
LM741A VS = ±20V
T = T 165 mW
A AMIN
T = T 135 mW
A AMAX
LM741E VS = ±20V
T = T 150 mW
A AMIN
T = T 150 mW
A AMAX
LM741 VS = ±15V
T = T 60 100 mW
A AMIN
T = T 45 75 mW
A AMAX
4
OP 2300 - OP AMP Deney Seti
Parameter Conditions LM741A/LM741E LM741 LM741C Units
Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max
Input Offset Voltage T = 25˚C
A
RS 10 k 1.0 5.0 2.0 6.0 mV
RS 50 0.8 3.0 mV
T T T
AMIN A AMAX
R 50 4.0 mV
S
R 10 k 6.0 7.5 mV
S
Average Input Offset 15 µV/˚C
Voltage Drift
Input Offset Voltage T = 25˚C, V = ±20V ±10 ±15 ±15 mV
A S
Adjustment Range
Input Offset Current T = 25˚C 3.0 30 20 200 20 200 nA
TA T T 70 85 500 300 nA
AMIN A AMAX
Average Input Offset 0.5 nA/˚C
Current Drift
Input Bias Current T = 25˚C 30 80 80 500 80 500 nA
TA T T 0.210 1.5 0.8 µA
Input Resistance TAM=IN 2 5 ˚ CA, V A=M ±AX20V 1.0 6.0 0.3 2.0 0.3 2.0 M
A S
T T T , 0.5 M
AMIN A AMAX
V = ±20V
S
Input Voltage Range T = 25˚C ±12 ±13 V
TA T T ±12 ±13 V
AMIN A AMAX
5
OP 2300 - OP AMP Deney Seti
KONU : OP AMP DENEYLERİ
DENEY NO: 1
DENEY ADI : EVİREN YÜKSELTEÇ DEVRESİ
Giriş:
Şekil 2.1’ de eviren yükselteç devresi görülmektedir.
Rf
I
f
R1 +Vcc
V _
İ I1 Va V
O
Vb +
-Vcc
Şekil 2.1 : Eviren yükselteç devresi
OP AMP devrelerinin analizinde, OP AMP’ ların iki özelliğinden yararlanılacaktır.
1- OP AMP girişleri zahiri kısa devredir. Buna göre V =V =0
a b
2- OP AMP girişleri akım çekmez. Buna göre I = I
1 f
V -V V -V
i a = a o
R R
1 f
V -0 0-V
i = o
R R
1 f
V -V V -R -R
i = o ⇒ o = f = A ve V = f .V
R R V R V o R i
1 f i 1 1
Görüldüğü gibi giriş sinyali, A (gerilim kazancı) oranında yükseltilmekte ve fazı 180o
V
terslenmektedir.
Örnek 2.1: Şekildeki devrenin kazancını ve çıkış geriliminin değerini hesaplayın.
Rf
10k
R1 +Vcc
0,5 V _
1k
VO
+
-Vcc
-R −10
A = f = =−10 V = A .V =-10.(0,5V)=-5V
V R 1 O V i
1
6
OP 2300 - OP AMP Deney Seti
Örnek 2.2: Şekildeki devrenin kazancını ve çıkış sinyalinin değerini hesaplayın.
Rf
47k
R1 +Vcc
_
1.5Kk
50mVpp VO
+
-Vcc
-R -47
A = f = =-31,33 V = A .V =-31,33.(50mV )=-1,566V
V R 1,5 O V i pp pp
1
Çıkıştan, tepeden tepeye 1,566 V’ luk bir sinüs sinyal alınacak ve girişle arasında 180o faz farkı
olacaktır. Giriş ve çıkış sinyalleri aşağıda görülmektedir.
V
o
V
i
50 mV 1,566 V
Deney Şeması:
Rf15k
GND
S3 1
2 Rf210k
CH1 CH2
S1
+12V
V R1 7
İ 2 _
1k V
500mVpp/1kHz LM741 6 O
3 +
4 S2
-12V
7
OP 2300 - OP AMP Deney Seti
Deneyin Yapılışı:
1- OP 2301 modülünü ana üniteye yerleştirin ve A bloğunu bulun.
2- R ve R dirençleri için devrenin gerilim kazancını (A ) hesaplayın.
f1 f2 V
3- S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin.
1 2
4- S anahtarını 1 nolu konuma alarak devrenin girişine 500mV /1kHz sinüs dalga sinyal
3 PP
uygulayın.
5- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz.
6- Ölçtüğünüz çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranını hesaplayıp, sonucu kazanç (A ) olarak gözlem
V
tablosuna kaydedin.
7- S anahtarını 2 nolu konuma alarak gözlemlerinizi tekrarlayın.
3
8- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın.
Gözlem Tablosu:
V
İ
500mV
V/d: 100mV
T/d: 0.5ms
VO
R=5k
f
V/d:
T/d:
8
OP 2300 - OP AMP Deney Seti
VO
R=10k
f
V/d:
T/d:
A =V /V
V o i
R=5k R=10k
f f
Hesaplanan
Ölçülen
9
OP 2300 - OP AMP Deney Seti
KONU : OP AMP DENEYLERİ
DENEY NO: 2
DENEY ADI : EVİRMEYEN YÜKSELTEÇ DEVRESİ
Giriş:
Evirmeyen yükselteç devresi şekil 3.1’ de görülmektedir.
Rf
If
R1 +Vcc
_
I1 Va V
V O
V b +
İ
-Vcc
Şekil 3.1 : Terslemeyen yükselteç devresi
Devrenin analizi yapılacak olursa,
V =V =V
a b i
I = I
1 f
V -0 V -V
i = o i
R R
1 f
V V -V
i = o i
R R
1 f
V R R V R
Rf.Ri =Vo -Vi ⇒ Vo =Vi + Rf .Vi ⇒ Vo =1+ Rf .V i ve Vo =1+ Rf = AV
1 1 1 i 1
sonuçları elde edilir. Görüldüğü gibi giriş sinyali, A oranında yükseltilmekte ve fazı değişmemektedir
V
Örnek 3.1: Şekildeki devrenin kazancını ve çıkış geriliminin değerini hesaplayın.
Rf
10k
R1 +Vcc
_
1k
VO
50 mV +
-Vcc
R 10
A =1+ f =1+ =11 V = A .V =11.(50mV)=550mV
V R 1 O V i
1
10
Description:OP AMP, çok amaçlı kullanılabilen entegre devre elemanıdır. Tek bir OP AMP çıkışında sıfır gerilim elde etmek için, giriş terminallerine uygulanması
