TEMEL ELEKTRONİK

İşlemsel Yükselteçler

İşlemsel Yükselteçler (Operational Amplifiers) fonksiyonel olarak daha önceden biliniyor ve kullanılıyordu. Bu tür yükselteçler bir takım transistör direnç kondansatör gibi elemanlarla daha önceden yapılabiliyordu. Fakat pek çok devre elemanı gerektirdiği için Tümleşik Devrelerin kolayca yapılabildiği teknoloji elde edilene kadar çok gerekmedikçe pek kullanılmadı. Bu elemanın temel görevi "iki girişi arasındaki gerilimin yada sinyalin farkını alarak yani kendi içinde bir toplama/çıkartma işlemi yaparak, elde ettiği değeri kendi kazancı kadar yükselterek çıkışa vermektir.

Yukarıdaki tanımlamaya dikkat edilirse İşlemsel Yükselteç yada op-amp iki temel parçadan oluşmaktadır. Birincisi iki girişi olan ve bu iki girişin "farkını" alan bir devre, ikincisi de farkı alınan sinyali yükselten bir devre. Bunlardan ikincisini epeyce incelediğimiz için geçiyoruz. Şimdi kısaca fark alan bölümü inceleyelim.

Differantial "fark alan" Yükselteç:

Bu yükselteçlere Türkçe okunuş biçimi ile, yaygın olarak "diferansiyel" yükselteç de denir. Aşağıdaki şekilde bir diferansiyel yükselteç devresi görülmektedir.

İşlemsel Yükselteçler

Şekildeki bütün devre elemanları özdeştir. Dikkat edilirse devrede iki adet güç kaynağı vardır. Devre tek güç kaynağı ile de çalışabilir. Fakat transistörlerin beyzlerine ilave bayas dirençleri gerektirir. Devrenin detaylı çalışma biçimini bir kenara bırakıp kısaca incelersek;

Devredeki iki giriş olan V1 ve V2 birbirine eşit yada sıfır olursa, transistörlerden geçen akım birbirine eşit olur. O zamanda çıkış voltajı Vo sıfır volt olur. Bu duruma devrenin denge hali denir.

Devrenin giriş voltajlarını değiştirirsek, örneğin V2 sabit tutulup V1 değiştirilirse Vo da V1 ile aynı yöne değişir. Bu nedenle V1 kaynağının bağlı olduğu uca "non-invertnig" yada evirmeyen uç adı verilir. Eğer V1 sabit tutulup V2 değiştirilirse Vo V2 ye ters yönde değişir. Bu nedenle de V2 nin bağlı olduğu uca "inverting" yada eviren uç adı verilir.

Peki her ikisi de değişirse ne olur derseniz, o zaman hangisinin değeri daha yüksekse Vo, o yönde değişir.

İŞLEMSEL YÜKSELTEÇ:

Şimdi aşağıdaki devreyi inceleyelim

İşlemsel Yükselteçler

Bu devrenin çıkış gerilimi

Vi = Vo x R2 / (R1 + R2)

Bu devre aslında bir zayıflatıcıdır "attenuator" yada gerilim bölücüdür. Zayıflatma oranı dirençlere bağlıdır. Yukarıdaki denklemi Vi ye göre yazacak olursak;

Vo = Vi x (R1 + R2) / R2

Biçiminde olacaktır. Yani Vo voltajı dirençlerin oluşturduğu oranın Vi ile çarpımına eşit olacaktır. Bu denklem olarak olur gibi görülse de gerçekte böyle bir şey olamaz. Vo en çok Vi kadar olur. Fakat bu denklemi sağlayacak devre çok işimize yarayacaktır. Dirençlerin oranını bize kazanç olarak sağlayacak devre gereklidir. Yani bu devre zayıflatma yerine kazanç sağlamalıdır. Bu kazanç dirençlere bağlı olup önceden hesaplanabilmelidir. Aşağıdaki devre bize bu isteklerimizi sağlar.

İşlemsel Yükselteçler

Şekildeki üçgen sembol bir yükselteçtir. Biraz sonra göreceğimiz gibi aslında bir işlemsel yükselteçtir. İşlemsel yükselteç aktif bir devre elemanı olduğu için dışarıdan bir güç kaynağı ile beslenirler. Bu güç kaynağı iki yada tek olabilir. Tek olduğu zaman işlemsel yükseltecin giriş uçlarına baya sağlamak amacı ile direnç sayıları ya dışarıdan arttırılır yada o işlemsel yükseltecin tek güç kaynağı ile beslenebilme özelliği vardır.

İşlemsel Yükselteç adı örneksel (analog) bilgisayarlarda toplama, çıkarma, tümleme (integral alma) ve türev alma (differantiational) gibi matematiksel işlemleri yapan yükselteçleri isimlendirmek için uydurulmuştur. (Günümüz bilgisayarları sayısal "dijital" olup bu işlemleri sayısal devrelerle yaparlar.) İşlemsel yükselteçler, günümüzde elektroniğin her alanında kullanılmaktadır. Örneğin, regülatörler, filtreler, her türlü yükselteçler, karşılaştırıcılar, analog/dijital - dijital/analog çeviriciler gibi..

İdeal yada düşünsel İşlemsel Yükselteç:

İşlemsel Yükselteçler

Çoğu işlemsel yükselteç şekildeki gibi iki girişi ve bir çıkışı olan DC bir yükselteçtir. (Güç kaynağı uçları burada gösterilmemiştir.) Semboldeki uçların anlamı; negatif işaretli uca eviren "inverting) uç denir. Bu uçtaki gerilim yükseldikçe çıkıştaki gerilim azalır. Pozitif işaretli uca evirmeyen "non-inverting" adı verilir. Bu uçtaki gerilim yükseldikçe çıkış gerilimi de yükselir.

İdeal bir işlemsel yükseltecin özellikleri:

1- Kazancı sonsuzdur.
2- Bant genişliği sonsuzdur.
3- Çıkış empedansı sıfırdır.
4- Çıkış empedansı sıfır olduğu için sonsuz akım sürebilir.
5- Hem iki giriş arası hem de her girişle toprak arası empedans sonsuzdur.
6- Voltaj kaldırma kapasitesi sonsuzdur. Yani her voltajda çalışır.
7- Yukarıdakilerin hepsi her sıcaklıkta doğrudur.

Tabi ki böyle bir devre elemanı yapmak mümkün değildir. Fakat işlemsel yükselteçli bir devre tasarlanırken yukarıda yazığım özellikler kullanılır. İdeal olmayan özellikleri ayrıca göz önüne alınır. Hatta bazen ideal olmayan özellikleri işimize bile yarar.

 

1- Karşılaştırıcı (Comparator)

Aşağıdaki şekil bir "Karşılaştırıcı" dır. Devre basitleştirilmek amacı ile besleme gerilimleri olmadan çizilmiştir.

İşlemsel Yükselteçler

İdeal bir işlemsel yükseltecin kazancının sonsuz olduğunu söylemiştim. Piyasada bulunan işlemsel yükselteçlerin de kazançları hiç az değildir. Hele DC çalışmalarda kazançları çok yüksek olur. Mesela yüz bin kazanç değeri bir işlemsel yükseltecin iç kazancı olarak oldukça normaldir. Tabi ki çalışma frekansı yükseldikçe bu kazanç değerleri de oldukça azalır. İşlemsel yükseltecin kazancı çok yüksek olduğu için bir karşılaştırıcı olarak tek başına kolaylıkla kullanılabilir. Karşılaştırıcının girişleri e1 (+) ve e2 (-) olarak gösterilmiştir. Karşılaştırıcının çalışması çok basittir. Örneğin e2 (+) girişi sabit bir voltaj da olsun. Bu durumda e1 (-) uçtaki gerilim değiştirildiğinde e3 çıkış gerilimi de değişir. Bu değişim e1 geriliminin yönü ile ters yönde olur. Yada e1 (-) ucundaki gerilim sabit tutulup e2 (+) değiştirildiğinde çıkış e3 gerilimi e2 ile aynı yönde değişir. Bunu bir örnek ile açıklamak istersek, e1 0V ve sabit olsun yani şaseye bağlansın. e2 de 0V olduğu zaman çıkış e3 de 0V olur. e2 0,01V yani e2 10mV olduğunda çıkış ucu e3 yaklaşık + besleme gerilimine eşit olur. e2 -0,01V olduğunda yani -10mV olduğunda çıkış gerilimi e3 işlemsel yükseltecin yaklaşık - besleme gerilimine eşit olur.

Karşılaştırıcıların kazancı işlemsel yükseltecin kazancına eşittir. Bu kazanca açık döngü kazancı "open loop gain" denir.

Aynı devrenin e2 ucuna bir referans gerilimi bağlarsak , örneğin bu bir zener diyotla sağlanmış sabit bir gerilim olsun, e3 çıkış gerilimi e1'e uygulanan gerilimin e2'den daha fazla artı olup olmadığını gösterecektir.

Karşılaştırıcılar, yukarıdaki paragrafta da anlattığım gibi seviye detektörü olarak, sayısaldan örneksele, örnekselden sayısala yada zamanı gerilime çeviren devreler olarak yaygın biçimde kullanılır.

2- Gerilim İzleyici (Voltage follower) yada tampon:

Aşağıdaki şekilde bir "Gerilim İzleyici" şekli görülmektedir.

İşlemsel Yükselteçler

Bu şekilden de görüldüğü gibi işlemsel yükseltecin çıkışı aynı zamanda eksi girişe bağlanmıştır. Şimdi önce devrenin bir analizini yapalım. Geçen yazıdan hatırlayacağınız gibi bir işlemsel yükseltecin çıkış formülü;

e3 = A (e2 - e1) idi. Burada A işlemsel yükseltecin kazancıdır. Gerilim izleyici için aynı formülü kullanırsak;

e3 = Ao (e2 - e1) = e1 olur. Burada Ao, açık döngü kazancıdır.

Buradan e2 - e1 = e1 / Ao yazılabilir.

e1 in 1V değiştiğini düşünelim. Bu değişiklik giriş uçları arasında 1 / Ao lık bir değişim oluşturur. Yani;

(e1 + 1) / Ao = e2 - (e1 + 1)

Eğer Ao çok büyükse yada ideal işlemsel yükselteç deki gibi açık döngü kazancının "sonsuz" olduğunu düşünürsek, o zaman;

e2 - e1 = e1 / Ao
e2 - e1 = e1 / ¥
e2 - e1 = 0 olur.

Yani giriş uçları arasında bir gerilim farkı olmaz. Yani e2 = e1 olur. e1 = e3 olduğuna göre, e2 ucuna uygulanan gerilim e3 olarak çıkıştan alınır. Bu devrenin giriş gerilimi çıkış geriline eşit olur. O zaman devrenin kazancı da "1" olur. (e1 = e2 = e3)

"Bu ne biçim bir devre, giriş voltajı çıkış voltajına eşit. O zaman kısa devre yapalım" diye düşünebilirsiniz. Acele etmeyin. Birde giriş ve çıkış empedanslarına bakalım.

Giriş empedansı;

Giriş empedansını "Z" ile gösterelim. Örneğin çıkış voltajı 1V ise (yada giriş voltajı 1V ise)

e2 - e1 = e1 / Ao
e2 - 1 = 1 / Ao oluyordu. O zaman;
e2 = (1 / Ao) + 1 olur. Ohm kanununu kullanarak ve birazda kısaltarak devrenin girişi üzerinden yada Z üzerinden akan akımı yazarsak;

iZ = (1 / Ao) /Z
iZ = 1/ (Ao x Z) olur.

Devrenin etken giriş empedansı;
Zet = e2 / iZ
Zet = (1 + 1 / Ao) / (1 / Ao )
Zet = Z (1 + Ao) olur..

İşlemsel Yükselteçler

İşlemsel yükselteçlerin kendi iç kazançlarının "open loop gain" çok yüksek olduğunu söylemiştik. Yukarıda ki formülden de anlayacağınız gibi gerilim izleyicinin giriş empedansı yaklaşık olarak işlemsel yükseltecin iç kazancı "open loop gain" ile iki giriş ucu arasındaki empedansın çarpımı ile bulunur. Pratikte bu çok yüksek bir değerdir.

Burada özel bir not ilave etmek istiyorum. Bu devrede olduğu gibi devrenin (işlemsel yükseltecin değil, devrenin tamamının) kazancını biz tayin ediyorsak bu kazanca kapalı döngü kazancı "closed loop gain" denir.

Gerilim izleyicinin üç özelliği, birim kazanç "unit gain" yani kazancın "1" olması, giriş empedansının çok çok yüksek olması ve çıkış empedansının da çok düşük olmasıdır. Bu özelliklerinden dolayı girişlerine bağlanan devreyi hiç yüklemeden çıkışlarında giriş gerilimine eşit ve istenilen düzeyde akım verilen devreler yapılabilir. Örneğin güç kaynaklarının çıkış devrelerini buna bir örnek olarak verebiliriz. Bir kullanım alanı olarak da çıkış empedansı yüksek devreleri giriş empedansı düşük devrelere bağlamak için kullanılır. Buna örnek olarak da her türlü yükselteç için çıkış devreleri yada ön yükselteç ile çıkış güç devreleri arasındaki "tampon" yükselteci söyleyebiliriz.

 

3- Eviren Yükselteç (inverting amplifier)

Aşağıdaki şekil bir "eviren" yükselteç devresidir. Burada evirenin anlamı giriş sinyalini ters çevirmek anlamında kullanılmaktadır. Devre basitleştirilmek amacı ile besleme gerilimleri olmadan çizilmiştir.

İşlemsel Yükselteçler

Şekildeki R1, giriş direnci ve R2 geri besleme direncidir. Hatırlarsanız ideal işlemsel yükseltecin kazancı sonsuz, pratikte ise çok yüksekti. Devrenin çıkış voltajı e2;

e2 = e x Ao idi.
O zaman e;
e = e2 / Ao

Ao sonsuz olursa e giriş voltajı yani işlemsel yükseltecin iki girişi arasındaki voltaj 0V olur. Bunu anlamı, eviren yükselteçte + girişi toprağa bağlı olduğundan, + ve - giriş arasındaki voltaj da 0V olduğundan - girişte 0V yada toprak voltajında olur. Buna görünürde toprak "virtual ground" denir. Aslında hiçbir işlemsel yükseltecin açık döngü kazancı "Ao" değildir. Fakat pratikte bu değer zaten çok fazla olduğu için "e" voltajı 0V olarak kabul edilir. İşlemsel yükseltecin giriş direncini sonsuz yada çok yüksek olduğunu da unutmamak gereklidir.

Devrenin girişine bir e1 giriş voltajı uygulandığında R1 üzerinden akan i1 akımı aynı zamanda ve aynı değerde R2 üzerinden i2 olarak akacaktır. Yani i1 = i2

i1 = (e1-e) / R1
i2 = (e - e2) / R2
i1 = i2 olduğu için;
(e1-e) / R1 = (e - e2) / R2 olur.

Eğer açık döngü kazancı Ao sonsuz yada çok büyük olduğu için e = 0 kabul edilirse;
e1 / R1 = -e2 / R2 olur.
Devrenin gerilim kazancı A "çıkış gerilimi / giriş gerilimi" olduğundan;
e2 / e1 = -R2 /R1 yada
A = - R2/R1 dir.

Buradaki " - " işaretinin anlamı, çıkışın girişe göre evirilmiş hali "inverted" olmasıdır.
Yani, girişe uygulanan sinyal R2/R1 kadar büyütülür, fakat sinyalin işareti giriş sinyalinin tersi olur.
Devrenin giriş direnci;
Rin = e1 / ( ( e1 - e) / R1), eğer "e" sıfır kabul edilirse,
Rin = e1 / e1 / R1,
Rin = R1 bulunur.

Basit bir örnek yapacak olursak, yukarıdaki devrede R2 = 56K ve R1 = 1.2K olursa devrenin kazancı;
A = 56 / 1.2
A = 46,7 bulunur.

4- Evirmeyen Yükselteç " non-inverting amplifier"

Aşağıdaki şekilde "evirmeyen" bir yükselteç görülmektedir. Evirmeyen yükseltecin çıkışındaki sinyalin işareti girişi ile aynı yöndedir.

İşlemsel Yükselteçler

Bu devrede de "e" gerilimi işlemsel yükseltecin giriş direncinin çok yüksek olmasından dolayı 0V varsayılır. Bu durumda R2 ve R1 dirençlerinin birleştiği "A" noktasındaki gerilim değeri "e1" giriş gerilimine eşit olur. Zaten işlemsel yükseltecin yada bu devrenin giriş empedansı çok yüksel olacağı için e1 gerilimi veya "A" noktasındaki gerilim işlemsel yükseltecin içine bir akım akıtamaz. Bu nedenle R2 üzerindeki akım R1 üzerindeki akıma eşittir. Bunları formüllerle yazarsak;

i1 = (e2 - e1) / R2
i2 = e1 / R1
i1 = i2
(e2 - e1) / R2 = e1 / R1
Gerilim kazancı A;
e2 / e1 = (R1 + R2) / R1
e2 / e1 = 1 + ( R2 / R1),
A = 1 + ( R2 / R1) olarak bulunur.

İki örnek yapalım.

1- Yukarıdaki şekilde R2 = 56K ve R1 = 1.2K olsun. Devrenin kazancı;
A = 1 + ( R2 / R1)
A = 1 + ( 56 / 1.2)
A = 47.7 olarak bulunur.

2- Yukarıdaki şekilde R2 = 0 "kısa devre" ve R1 = sonsuz "açık devre" olsun. Kazanç;
A = 1 + ( R2 / R1)
A = 1 + ( 0 / ¥)
A = 1 olur.

Zaten, bu şekildeki devre aslında bir gerilim izleyicidir. Yada başka bir deyişle, evirmeyen yükselteç gerilim izleyicinin genel halidir.

 

5- Toplayıcı Yükselteç (summing amplifier)

İşlemsel yükselteçlerin asıl kullanılma nedenleri yazının 1. bölümünde de anlattığım gibi sağladığı olanaklardan kaynaklanmaktadır. Bunlardan en önemlisi giriş empedansının çok yüksek, çıkış empedansının küçük olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenlerle bağlandıkları devreleri yüklemeden yani asıl özelliğini bozmadan çıkışına bağlanan devreye aktarılmasıdır. Toplatıcı yükseltecin asıl özelliği olan "toplama" işlemi aslında devrenin girişinde olan dirençlerle yapılan devredir. Bundan sonra konu olacak başka devrelerde birtakım RC devrelerinin esas özellikleridir. Bu kısa açıklamadan sonra gelelim devremize.www.diyot.net

İşlemsel Yükselteçler

Daha önceki devrelerde de anlattığım gibi işlemsel yükseltecin iki girişi arasındaki voltaj farkı sıfır volt ve bu özellikten dolayı eviren girişi de sıfır volt "yaklaşık olarak" olacaktır. O zaman devrenin giren ve çıkan akımlarını yazacak olursak ki bu akımlar birbirine eşit olacaktır;

(e1/R1) + (e2/R2) = - (e3/R3) yada,

e3 = - [((R3/R1) e1) + ((R3/R2) e2)] olacaktır.

Eğer R1 = R2 olursa ve buna R dersek

e3 = - R3/R (e1 + e2) olur.

Eğer R1 = R2 = R3 ise ve buna R dersek, o zaman;

e3= - (e1 + e2) olacaktır.

Görüldüğü gibi eğer iki gerilimi sadece "toplayacaksak" yukarıdaki devrede bütün dirençleri eşit tutmak yeterli olacaktır.

6-Çıkartıcı Yükselteç (subtracting amplifier)

İşlemsel Yükselteçler

Yukarıdaki şekilde görülen çıkartıcı yükseltecin farklı görülen özelliği giriş uçlarından herhangi birisinin toprağa bağlı olmamasıdır. Bu nedenle her iki giriş ucu arsındaki voltaj farkı sıfır volt olsa bile görünürde topraklı olmamasıdır. Giriş uçları arasında voltaj farkı olamaması nedeniyle giriş uçlarındaki gerilimlere e3 diyebiliriz. Bu nedenle;

(e1 + e3) / R1 = (e3 - e4) / R2 ve,

(e2 - e3) / R1 = e3 / R2 olur.

Yukarıdaki denklemlerin her iki tarafından e3 çıkartılırsa (denklemlerin değeri değişmeyecektir);

e4 = (R2 / R1) (e2 - e1) yazılır.

Eğer, R1 = R2 olursa ve biz buna R dersek;

e4 = e2 - e1 olur ki bu da girişler arasındaki farkı gösterir.

Çıkartıcı yükselteç özellikle doğrusal voltaj regülatörlerinde kullanılır. Giriş gerilimlerinden biri örneğin e1 referans voltajı olarak e2 ise çıkış voltaj ucuna bağlanarak kullanılır. Bu durumda devre çıkış voltajı ile referans voltajını sürekli olarak karşılaştırır. Çıkış voltajında herhangi bir voltaj farklılığı olursa aradaki voltaj hata olarak algılanır ve voltaj farkı kadar çıkış voltajı değiştirilir.

Çıkartıcı yükselteç aslında eviren ve evirmeyen yükselteçlerin birleştirilmesinden oluşturulmuştur. Fakat farklı iki yükseltecin giriş empedansları da farklıdır. Şekildeki devrede R1 = R2 olsun. Evirmeyen girişteki direnç 2R olur. Yükseltecin eviren girişindeki empedans farklı hesaplanır. Çünkü e2 geriliminin etkisi söz konusudur. İşi fazla uzatmadan e1 girişindeki giriş direncini yazacak olursak;

Rin(e1) = ((e2 / 2) R1) / ((e2 / 2) - (e2 / 2))

Rin (e1) = ¥ olur.

Görüldüğü gibi bu uç da giriş empedansı sonsuzdur.

 

7- Tümleyici (Integrator)

Şimdi biraz karışık devrelere gireceğiz. Karışıktan kasıt, devre içindeki malzemelerin çokluğu değil, çalışma biçiminin biraz karışık olmasıdır. Arkadaşlar, bazı devreleri açıklamak ancak yüksek matematik ile mümkün olabiliyor. Bu nedenle devreyi hem ne işe yaradığına dair birkaç cümle ile hem de matematik bilenler için biraz matematikle açıklamaya çalışacağım. Göreceksiniz ki aslında çokta karışık değil.www.diyot.net

Özellikle lise çağındaki arkadaşların nefret ettiği hatta ne işe yaradığı konusunda ciddi kuşkular duydu iki konudur "türev" ve "integral". Buna bazı trigonometrik fonksiyonları ve şimdi aklıma gelmeyen diğerlerini de katabilirisiniz. Yalnız unutmayınız ki her tarla dörtgen, her dalga şeklide kare dalga değildir. Orta okul fizik kitaplarında görüyorum. Bir x direnci üzerinden y doğru akımı geçtiğinde ve bu direnç z litrelik su kabının içinde ise, suyun sıcaklığı başlangıçta 10 derece ise 1 saat sonra suyun sıcaklığı ne kadar artar vs vs. Acaba çevre sıcaklığı nedir? Su kabının ısı sızdırmazlığı nedir vs vs. Bunlar belli değil. Gerçek hayattaki gerçek problemlerin yada sorunların bu problem gibi "basit" olmadığını biliyorsunuz. Şimdi düşünün ki örnekteki direnci garip bir dalga şekline sahip bir elektrik enerjisi ısıtsın. Nasıl hesaplarsınız? Bilenler vardır. Onlar zaten bu yazıları okumuyorlardır. İşte matematik, kimisi matematiği yüksek matematik diye sınıflandırır. Eh yükseği varsa "alçak matematik de" olmalı herhalde....Neyse gırgırı bırakıp işimize bakalım...

Aşağıdaki şekil bir "Tümleyici" integrator devresidir. Girişine verilen sinyalin "entegralini" alarak çıkışına verir. Bu işi yaparken işlemsel yükselteç pek bir iş yapmaz. Bütün işi direnç ve kondansatör yapar. Nasıl yapar?

İşlemsel Yükselteçler

Devreye zamanla değişen bir e1 sinyali uygulayalım. Kondansatör üzerindeki gerilim;

Şimdi bunlar ne demek. Bir kondansatörün üzerindeki gerilim, kondansatör üzerindeki elektrik yükünün kondansatör değerine bölünmesi ile bulunur.

Eğer kondansatör üzerinden geçen akım zamanla değişiyorsa yani alternatif akımsa idt o zaman kondansatör üzerindeki yükte zaman göre değişecektir. O zaman kondansatör üzerindeki gerilim.

Yük bir elektron akımı olacağı için;

kondansatör üzerinden geçen AC akımın entegralini gösterir. Yani DC ye eş değerini gösterir. Aslında integral almak bir dalga şeklinin yada matematiksel değişle bir fonksiyonun "alanını" bulmak oluyor.

Buradaki "S" frekansı gösterir. Fakat bu Hz cinsinden değildir.

yada

Sonuç olarak üzerinden alternatif akım geçen bir kondansatör üzerindeki gerilim;

olarak gösterilir.

Tek başına yada bir kondansatörün alternatif akıma gösterdiği dirençtir.

Devredeki direnç üzerinden geçen akım akım işlemsel yükseltecin giriş direncinin çok büyük olduğundan olduğu gibi kondansatör üzerinden geçecektir. Yani;

Buradan çıkış gerilimi;

yada,

olarak yazılır. Görüldüğü gibi, devre giriş geriliminin entegralini "tümlerini" almaktadır. Formülün başındaki "-" işareti işlemsel yükseltecin eviren yükselteç biçiminde çalıştırılmasından olmaktadır.

Aynı devre Alçak geçiren filtre olarak ta kullanılır. Çok basit olarak açıklayacağım. Şimdi Girişe uygulanan sinyalin frekansının değiştiğini varsayalım. O zaman devredeki kondansatörün işlevi de değişecektir. Bir kondansatörün direnci ;

yada

olarak tanımlandığına göre burada frekansı yükseltmeye başlarsak kondansatörün direnci de azalmaya başlayacaktır. Bunun sonucu olarak yüksek frekanslarda kondansatör çok az direnç göstereceği için devrenin kazancı "-1" olacaktır. Tersine frekans düşürüldükçe kondansatörün direnci çok yükselecek ve devrenin kazancı oldukça büyüyecektir. Bu durumda devre alçak frekansı sinyalleri yükselten, yüksek frekanslı sinyalleri yükseltmeyen bir devre olacaktır. Bir kaç yazı sonra İşlemsel Yükselteç örneklerinde bu konuya tekrar döneceğiz.

8- Türev alıcı (Differantiator)

Türev alıcı devre, integral alıcı devrenin direnç ile kondansatörün yer değiştirilmesi ile yapılır. Aşağıda türev alıcı bir devre görülmektedir.

İşlemsel Yükselteçler

Bir kondansatör üzerindeki gerilim aşağıdaki formül ile gösteriliyordu.

Bu denklemin dengesini bozmamak için her iki tarafının da "türevini" alırsak;

olur. Burada ki türev demektir.

yerine "S" koyarsak;

olur.

Yukarıdaki şekilde girişteki kondansatör üzerinden akan akım işlemsel yükseltecin giriş direnci çok yüksek olduğu için olduğu gibi direnç üzerinden de akacaktır. Bunu formül ile yazacak olursak;

buradan çıkış gerilimi "e2" yi yazacak olursak;

olmaktadır. S yerine konursa;

yazılır. Bu da giriş sinyalinin türevini alındığını gösterir.

Aynı devre yüksek geçiren filtre olarak da kullanılır. Bir kondansatörün alternatif akıma gösterdiği direnç yada olarak yazılıyordu. Şimdi devrenin girişine uygulanan sinyalin frekansının çok yükseldiğini düşünün. O zaman kondansatör hiç direnç göstermeyecek ve devre frekansı yüksek AC sinyali çok yükseltecektir. Frekans düştükçe kondansatörün gösterdiği direnç çok yükselecek ve devre düşük frekanslarda yükseltme işi yapmayacaktır.

POPÜLER KONULAR

PRATİK BİLGİLER

SAĞLAMLIK KONTROLÜ - TESTİ

POPÜLER PROJELER

TEKNOLOJİ SİTELERİ

POPÜLER SİTELER