OPERASYONEL AMPLİFİKATÖR (OP-AMP)

Operasyonel amplifikatörler (op-amplar) önceleri analog bilgisayarlar içerisinde matematiksel işlemleri gerçekleştirmek için tasarlanmıştır. Ancak en kısa zamanda op-ampların üztünlükleri anlaşıldı ve diğer uygulama alanlarına en kısa zamanda yayıldı. Op-amplar genellikle 8 bacaklı bir enteğre şeklindedir ve en yaygın bilinen op-amp 741 op-ampıdır.

Op-amp pozitif ve negatif iki girişe, birde çıkışa sahiptir. Negatif işarete sahip olan girişe uygulanan giriş çıkıştan terslenerek alınır, pozitif girişe uyulanan giriş terslenmeden alınır.

Op-ampın tam olarak beslenmesi için pozitif ve negatif kaynağın ortak şaseyle birlikte kullanılması gerekmektedir. Yani iki kaynağın simetrik kullanılması gerekmektedir. Ancak bazı devreler tek bir kaynakdan beslenecek şekilde dizayn edilebilir.

Eğer iki giriş birlikte kullanılırsa o zaman cıkış gerilimi iki kaynağın ortasında olacaktır yani 0 volt. Eğer 0 değilse o zaman offset potansiyometresiyle çıkışdaki bu offset gerilimi kaldırılabilir.

OP-AMP KARAKTERİSTİĞİ

ideal bir op-ampın kazancı sonsuzdur. Gerçek bir op-ampın kazancı ise normalde 100.000 (100dB) dir. Sol tarafdaki grafiğe baktığımız zaman giriş gerilimi milivoltlar civarında salınırken bunun sonucunda elde edilen çıkış gerilimi +Vcc ve -Vcc (+12V ve –12V) arasında değişmektedir. Çoğu durumda kazanç aşırı derecede fazladır. Bunu engellemek için negatif geri besleme direnci ilave edilir.

Sağ tarafta ki şekile baktığımızda op-ampın kazancı sağa doğru azalmaktadır. Kazanç, frekans arttıkca hızlı bir şekilde düşmektedir. Aslında band genişliği (çıkışın 3dB düştüğü) 1KHz’dir. Band genişliği negatif geri besleme direnci koymak suretiyle arttırılabilir.

Op-ampların giriş empedansı idealde sonsuzdur. Ancak gerçekte çok yüksektir. Örneğin 1MW. Çıkış empedansı idealde 0’dır. Ancak gerçekte çok düşüktür. Örneğin 150W.

KAZANCIN AYARLANMASI

A) FAZ TERSLEYEN YÜKSELTEÇ İÇİN

Faz tersleyen yükseltecin kazancı R2 geri besleme direnci ve R1 giriş direnci yardımıyla belirlenir. Sıcaklık kaymasını engellemek için R3 direnci (değeri R1 ve R2 dirençlerinin paralel eşdeğeri kadar) kullanılır.

B)FAZ TERSLEMEYEN YÜKSELTEÇ İÇİN

Faz terslemeyen yükselteçde kazanç yine R2 ve R1 dirençleri yardımıyla ayarlanır.

KAZANÇ = 1+R2/R1 dir.

OP-AMPIN GERİLİM İZLEYİCİ OLARAK KULLANILMASI

Şekildeki faz terslemeyen yükselteç birim kazançlıdır. Yani kazancı 1’dir. Bu devre gerilim izleyici olarak da bilinir. Bu amaca hizmet eden diğer bir devremizde hatırlanacağı üzere emiter izleyicili transistör bağlantısıdır. Bu devre çok yüksek bir giriş empedansına ve çok düşük bir çıkış empedansına sahiptir. Bu özelliğinden dolayı genellikle empedans uygunlaştırıcı olarak kullanılır. Değişik yükleri bu devre kullanarak sürebiliriz. www.diyot.net

Ayrıca be devrede giriş ve çıkış gerilimleri birbirine eşit olduğu için ve giriş empedansı çok yüksek, çıkış empedansı çok düşük olduğu için çıkış güç kazancının giriş güç kazancına oranı çok yüksekdir. Bu özelliğinden dolayı güç kazancı istenen yerlerde rahatlıkla kullanılır.

Bu devre giriş ile çıkış arasında tam bir yalıtım olduğu için çoğu yerde tampon devresi olarak da oldukca sık bir şekilde kullanılır.

KARŞILAŞTIRICI (KOMPARATÖR)

Değişken giriş gerilimi sabit referans gerilimi ile karşılaştırılır. Eğer giriş gerilimi referans geriliminden büyükse çıkış negatif kaynak gerilimine eşittir. Eğer giriş gerilimi kaynak geriliminden düşükse bu durumda çıkış pozitif kaynak gerilimine eşittir. Çünkü devrede kazancı sınırlayacak geri besleme direnci kullanılmamıştır. Bu durumda kazanç çok çok yüksek olacaktır. Ancak kazanç ne kadar da yüksek olursa olsun çıkış gerilimi besleme gerilimlerini asla geçemez.www.diyot.net

DEĞİŞİK OP-AMP UYGULAMALARI

SICAKLIK ALARM DEVRESİ

Bu devre bir kaşılaştırıcı olarak konfigüre edilmiştir. Burada R1 ve R2 dirençleri faz terslemeyen girişe sabit referans gerilimi sağlarlar. Eğer faz tesleyen girişteki gerilim referans gerilimini aşarsa bu durumda çıkış, –12V değerine gelecektir ve buzzer devresi enerjilenecektir ve buzzer ötmeye başlayacaktır. Devrenin davranışı ön ayar direncinin ve sıcaklığa bağımlı direncin yer değiştirmesiyle değiştirilebilir.

ZAMANLAYICI DEVRESİ

Devreye besleme uygulandığı zaman ilk anda kondansatör üzerinde 0 volt vardır ve çıkış 12V’tur. Buzzer devresi bu durumda enerjilenmemiştir. C ve R3 elemanlarının değerleriyle belirlenen belli bir süre geçtikten sonra tersleyen girişteki gerilim terslemeyen girişteki gerilimin değerini geçecektir. Bu durumda çıkış –12V değerini alır ve buzzer devresi enerjilenir.

MİKSER DEVRESİ

Burada CH1, CH2 ve CH3 girişlerindeki sinyaller op-amp tarafından karıştırılır.

Op-amp devrelerinin çoğu iki farklı kaynak polaritesine ihtiyaç duyarlar. Yukarıdaki şekil de iki kaynağın birlikte nasıl bağlanacağı gösterilmektedir.

Aşağıdaki şekilde ise kaynağın ortak ucu (şase) hem girişe hem de çıkışa bağlanmıştır. Ayrıca ortak olan bu şase diğer devrelerin şaseleriyle birleştirilir.