İşlemsel yükselteçler (Operational Amplifiers, kısaca OP-AMP)
196O 'lı yılların sonlarına doğru kullanılmaya başlanmıştır.
741 ve 747 gibi entegre şeklinde üretilirler. Bu entegrelere
dışarıdan bağlanan devre elemanları ile geri beslemesi ve
dolayısıyla yükselteç devresinin gerilim kazancı kontrol edilebilir.
Genel olarak OP-AMP, çok yüksek kazançlı bir DC yükselteçtir.
OP-AMP ile hemen hemen yapılamayacak devre yok gibidir.
Şekil 2.18 - Temel OP-AMP Sembolü |
Şekil 2.18 'de temel OP-AMP sembolü gösterilmiştir. Bu sembolde
gösterilmeyen bir de besleme voltaj uçları bulunur. Genel
olarak bir işlemsel yükseltecin iki giriş, bir çıkış, iki
de besleme kaynağı ucu bulunur. Sembolde, (-) işaretli giriş
ucu tersleyen (eviren, inverting), (+) işaretli giriş ucu
terslemeyen (evirmeyen, noninverting) giriş ucudur. (-) işaretli
giriş ucuna sinyal uygulandığında çıkıştan 180° faz farklı
bir çıkış sinyali alınır. Giriş sinyali (+) işaretli giriş
ucuna uygulandığı zaman da çıkıştan alınan sinyalle girişe
uygulanan sinyal arasında faz farkı olmaz. Yani aynı fazda
bir çıkış sinyali alınır.
OP-AMP, 5 önemli özelliğe sahiptir. Bunlar;
* Kazancı çok fazladır. (Örneğin, 200.000)
* Giriş empedansı çok yüksektir. (5 MΩ)
* Çıkış empedansı sıfıra yakındır.
* Band genişliği fazladır. (1MHz)
* Girişe 0 Volt uygulandığında, çıkıştan yaklaşık 0 Volt elde
edilir.
OP-AMP 'ın iki kazancı vardır. Bunlar açık çevrim ve kapalı
çevrim kazancıdır. Kapalı çevrim kazancı, devreye harici olarak
bağlanan geri besleme direnci ile belirlenir. Açık çevrim
kazancı ise OP-AMP 'ın kendi kazancıdır. Yani direnç ile belirlenemeyen
kazancıdır. Her ne kadar OP-AMP 'ın kazancı yaklaşık 200.000
gibi bir değerde olmasına rağmen bu kazanç OP-AMP 'a uygulanan
besleme voltajına bağlıdır. Örneğin, bir OP-AMP 'ın besleme
voltajı ±12 Volt ve girişe 1 Volt yükseltilmek üzere bir giriş
sinyali uygulansa, OP-AMP 'ın özelliğine göre çıkıştan bu
kazançla orantılı olarak 200.000 Volt alınmaz. Çünkü, besleme
voltajı ±12 Volt kullanılmışsa çıkıştan en fazla 12 Volt alınır.
Burada, açık çevrim kazancını etkileyen en önemli faktör besleme
voltajının değeridir.
OP-AMP 'ın diğer özelliği 5MΩ 'a ulaşan giriş empedansıdır.
Giriş empedansının bu kadar büyük olması, bağlı olduğu sinyal
kaynağını ve bir önceki devreyi yüklememesi, küçük bir giriş
akımı ile kumanda edilmesi gibi üstünlükleri vardır.
OP-AMP 'ın çıkış empedansı idealde sıfır iken pratikte bu
değer 100-150Ω arasındadır. OP-AMP 'ın çıkış empedansının
küçük olması, çıkış akımını arttırarak kısa devrelerden zarar
görmemesini sağlar.
OP-AMP 'ın band genişliği 1MHz civarındadır. OP-AMP 'a uygulanan
sinyalin frekansı yükseldikçe kazanç düşer. DC ve DC 'ye yakın
sinyallerde OP-AMP 'ın kazancı yaklaşık 200.000 'dir.
OP-AMP 'ın statik çalışmasında yani girişte sinyal yokken
çıkışın 0 Volt olması gerekir. Ancak, pratikte giriş uçları
arasında, çok küçük de olsa bir offset gerilimi oluşur. Bu
küçük gerilim OP-AMP 'ın kazancı ile çarpılarak çıkışa aktarılır.
Bu nedenle, OP-AMP entegrelerinde offset sıfırlama uçları
bulunur.
Şekil 2.19 - OP-AMP Offset Geriliminin Sıfırlanması |
Yüksek performans gereken yerlerde şekil 2.19 'da görüldüğü
gibi harici bağlantılarda OP-AMP 'ın çıkış gerilimi boşta
iken sıfır yapılır. 741 entegresinin 1 ve 5 nolu uçlarına
bir potansiyometre bağlanarak, orta ucu (-) voltaj kaynağına
irtibatlandırılır.
.gif) |
.gif) |
Pin No.
1- Offset sıfırlama
2- OP-AMP 'ın tesleyen giriş ucu
3- OP-AMP 'ın terslemeyen giriş ucu
4- (-) V, negatif besleme voltajı
5- Offset sıfırlama
6- OP-AMP çıkışı
7- (+) V, pozitif besleme voltajı
8- Boş uç |
Pin No.
1- OP-AMP I 'in tersleyen giriş ucu
2- OP-AMP I 'in terslemeyen giriş ucu
3- OP-AMP I 'in offset sıfırlama ucu
4- (-) V, negatif besleme voltajı
(İki OP-AMP için ortak)
5- OP-AMP II 'nin offset sıfırlama ucu
6- OP-AMP II 'nin terslemeyen giriş ucu
7- OP-AMP II 'nin tersleyen giriş ucu
8- OP-AMP II 'nin offset sıfırlama ucu
9- OP-AMP II 'nin+V besleme voltaj girişi
10- OP-AMP II 'nin çıkışı
11- Boş uç
12 OP-AMP I 'nin çıkışı
13- OP-AMP I 'nin +V besleme voltajı
14- OP-AMP I 'nin offset sıfırlama ucu |
Şekil. 2.20 - IC 741 ve IC 747 Entegrelerinin İç Bağlantı
Şemaları.
Şekil 2.20 'de görüldüğü gibi 741 entegresinde 1 OP-AMP
bulunurken, 747 entegresinde 2 adet OP-AMP bulunur.
