FIKRA ZAMANI

Op-Amp'lar |

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.

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