Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

İşlemsel Yükselticiler Operational Amplifiers (Op-Amps)

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "İşlemsel Yükselticiler Operational Amplifiers (Op-Amps)"— Sunum transkripti:

1 İşlemsel Yükselticiler Operational Amplifiers (Op-Amps)

2 İçerik Giriş Tariçe Op-Amp’ın şematik gösterimi ve iç yapısı Giriş çıkış terminalleri Op-Amp beslemesi Op-Amplarda Kazanç İç kazanç Dış kazanç İdeal ve Gerçek bir Op-Amp’ın karakteristikleri Op-Amp Çeşitleri ve kazanç hesaplanması Tersine çeviren (inverting) ve çevirmeyen (noninverting) Diferansiyel Voltaj takipçisi Türev alıcı İntegratör Toplama Komparatör Enstrümantasyon Op-Amp’ların kullanım yerlerine örnekler

3 İşlemsel Yükselticiler (Op-Amps) Tanım: Zayıf giriş sinyalini,sinyalin temel dalga biçimi özelliklerini koruyarak gerilimi, akımı veya gücün yükselten devreler veya aygıtlardır.

4 Op-Amplar giriş sinyali üzerinde matematiksel işlemler yaparlar : Toplama Çıkarma Çarpma Bölme Türev ve İntegral alma … Kullanıldığı Devreler: Radyo ve TV alıcılarında Tıbbi Araştırma ve Tanı Cihazlarında Teknik Ölçüm ve Değişik Elektronik Aygıtlarda Aktif Filitrelerde Aktif Kontrol Devrelerinde Analog-Dijital Arayüzlerde

5 Kısa tarihçe 1964 – İlk op-amp Bob Widlar tarafından dizayn edildi: µA702. Sadece 12 transistör kullanılmış ve kazancı 1000 den fazla. Çok pahalı: $ – Yine Bob Widlar, µA709 adlı op-amp’ı geliştirdi Ki bugünkü µA741 adlı op-amp’a çok daha benzer Bu op-amp’ın open-loop kazancı yaklaşık 60, ’un en büyük kusuru kısa devre korumasının yetersizliğidir – Widlar dan sonra Dave Fullagar µA741 adlı op-amp’ı dizayn etti ki bu günümüzde en sık kullanılan op-amp’dır. O tarihten itibaren günümüze kadar onlarca çeşit op-amp geliştirilmiştir. Op07C, Op07D, Op07Y TL080,TL082,TL083

6 Dış Görünümü Kapalı siyah bir kutu görünümünde kompakt bir yapı şeklindedir. Genellikle 8 bağlantılı (pin) ancak bağlantılardan 5’i en sık kullanılır. Pinler 1’den başlayıp artarak numaralandırılır.

7 İşlemsel yükselteç kılıf Şekilleri ve boyutları a-741 Metal Kılıf b-Plastik kılıf c-Seramik kılıf d-Seramik yüzey montaj e-Seramik yüzey montajf-Küçük entegre boyutları

8 Şematik Gösterimi V out V 2 +V -V V 1 V in = V 1 - V 2 Z in Z out A ol V in

9 İç Yapısı 20 transistör 11 direnc 1 kapasitör İçlerinde transistör,direnç,kondansatör vs. gibi devre elemanlarını barındırır.

10 -V +V Vin- Vin+ Vout

11 Op-Amp’larda Giriş ve Çıkışlar Op-amp’ın 2 girişi vardır: Tersine Çeviren Giriş (inverting input) (-) Tersine Çevirmeyen Giriş (noninverting input) (+) Bir Çıkış (output) vardır.

12 Tersine Çeviren Giriş (-) : Giriş sinyali 180 o faz farkı ile çıkışa verilmektedir. + – + – V time V Tersine Çevirmeyen Giriş (+): Giriş sinyalinin fazını değiştirmeden olduğu gibi çıkışa verilir.

13 Op-Amp Beslemesi Bir op-amp’ın çalışabilmesi için dışardan bir güç kaynağına ihtiyaç vardır. Bu amaçla op-amp’a dışardan bir DC kaynağı bağlanır. Tipik olarak bu kaynak (±5 ile ±15V) aralığındadır. Girişe hiç bir sinyal verilmese dahi çıkış voltajı iç kayıplardan dolayı 1-2 V daha az görülür. Saturated

14 Op-Amplarda Kazanç Yükselticiler bir sinyali A ile gösterilen kazanç ile çarpıp yükseltirler. Kazanç çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranıdır.  opl = ∞ + – V–V– V+V+ V out İç kazanç: Bu kazanca open-loop kazancı yada iç kazanç denir. İç kazanç sonsuzdur. in out v v A 

15 + – V–V– V+V+ V out Tel Kapasitör Direnç Diod Ayarlanabilir Dış Kazanç: Op amp’a dışardan bağlanan dirençlerin oranı closed- loop kazancı yada dış kazanç denir. A cl =R f /R in V out = – [R f /R in ] V in RfRf + – V in V out R in

16 İDEAL YÜKSELTİCİ GERÇEK YÜKSELTİCİ Kazanç A = ∞ Bant genişliği = ∞ Giriş empedansı Z in = ∞ Çıkış empedansı Z out = 0 Offset = 0 Sıcaklığa duyarlılık yok … 100,000 0-MHz 100 Mohm 50 ohm mikroV mikroV/C …

17 Op-Amp Çeşitleri ve Devre Analizi Op-Amp Analizinde Altın Kurallar Kural 1: V A = V B Kural 2: I A = I B = 0 1) Tersine Çeviren Amplifikatör En sık kullanılan op-amp türüdür. Çıkış voltajı, giriş voltajının A kazancı ile çarpımının negatif değerine eşittir. in f out R R V V   f in BA R V R V VV  0)3 VVVVV  A f outB in B V RRR i   0: :)2 )   : : 1

18 2) Tersine Çevirmeyen Amplifikatör g f in out R R V V  1  RR V R g gf in out gf g inBA RV V RR VVV    )3 out gf g B inA V RR R V VV    : :)2   : :)1

19 3) Diferansiyel Amplifikatör Diferansiyel (fark alan) op amp’ın her iki girişine de potansiyel uygulanmaktadır. Uygulanan voltajlar birbirinden çıkartılır. Biyolojik sinyal kaydında çok sık kullanılan op amp türüdür. V fin f A V R R R   2 V out  R in f R -V-V 1  f f RR R  2 V f R R R  ) ( invertnoninvert out in R RfRf V  V1V1 (V2(V2  )

20 4) Voltaj Takipçisi (Follower) + – V–V– V in V output Op amp’ın çıkışı her hangi bir geri besleme direnci (R f ) olmaksızın girişin (–) ucuna verilmesiyle sağlanır. A=1 V in =V out Giriş sinyalini yükten ayıran bir tampon vazifesi görmektedir Giriş direnci yüksek Çıkış direnci küçüktür Çıkış gücü yüksektir

21 5)Türev Alıcı RfRf + – V in VoVo C in Giriş sinyalinin türevini alarak çıkışa verir. Giriş sinyalinin genliği değişmiyorsa çıkış sinyali görülmeyecektir. Böylece giriş sinyalindeki değişimler algılanmış olur. V o (t) = – R f C in dV in (t)/dt Giriş sinyalinin eğimi yada değişim hızıdır.

22 6) İntegratör CfCf + – V in VoVo R in Reset switch İntegral alma türev alma işleminin tersidir. Yani integral alan alma hesabıdır. Türev op amp’ında direnç ve kapasitörün yer değiştirilmesiyle elde edilir. İntegratörün çıkışı, zamana göre giriş eğrisinin altında kalan alanın bir fonksiyonudur ve (Genlik x t) ile ifade edilir. Giriş eğrisinin altında kalan alan zamanla artarsa çıkış artar, zamanla azalırsa çıkış da azalır. i in V 0  – 1 R in C f V t  dt 0 t 

23 Giriş sinyaline Göre Türev ve İntegrali Alınmış Çıkış Sinyali

24 7) Toplama Amplifikatörü + – V1V1 VoVo RfRf R1R1 V2V2 R2R2 V3V3 R3R3 Eğer R 1 = R 2 = R 3 = R ise V o = – [R f /R] (V 1 + V 2 + V 3 ) Eğer R 1 = R 2 = R 3 = R f ise V o = – (V 1 + V 2 + V 3 ) Eğer R 1 = R 2 = R 3 = 3R f ise V o = – [1/3] (V 1 + V 2 + V 3 ) - :

25 8)Komparatör (Karşılaştırıcı) Bir komparatör devresi, giriş voltajının verilen bir referans voltajına göre büyük yada küçük olduğunu gösteren bir op amp devresidir. V in - + VoVo V ref V out =A(V in – V ref ) V in >V ref → V pst V in

26 9) Enstrümantasyon Amplifikatörür Diferansiyel amplifikatörünün giriş direncinin nispeten küçük olması ve devreyi dengelemedeki kazanç ayrımının zor yapılıyor olması gibi dezavantajları vardır. Bunu önlemek için her bir girişe bir voltaj takipçisi (follower) bağlanır. Oldukça hassas düşük offset yüksek giriş dirençleri yüksek CMRR gibi özellikleri vardır. Bu özellikleri nedeniyle enstrümantasyon amplifikatörler transdüser sensör biyopotansiyellerin kuvvetlendirilmesinde yaygın şekilde kullanılırlar. V1V1 VoVo R6R6 R1R1 + – V2V2 R2R2 R2R2 + – + – R6R6 R4R4 R4R4 A1A1 A2A2 A V 0  R 6 R 4 R 1  2R 2 R 1             V 2  V 1  A 3 yükselticisi 1 kazançlı ise ve R 6 = R 4 ise Kazanç R 1 ile kolaylıkla ayarlanabilir. R 1 direnci genellikle tüm devreye dışardan bağlanarak ayarlanır.

27 v1v1 v2v2

28

29 Aktif Filitreler f = 0→ çıkış = 1 f → ∞ çıkış= 0 Alçak Geçiren Filitre f Eo E + E - Ed CFCF EiEi RiRi IiIi RFRF ZFZF E E R RRC O i F iFF   1 1  j

30 Aktif Filitreler f = 0 → çıkış = 0 f →∞ çıkış =1 Yüksek Geçiren Filitre f Eo E +E + E - Ed EiEi RiRi IiIi CiCi RFRF ZiZi E E R R j j O i F i   RC RC ii ii   1

31 Thermocouple (Isıl çift) V o = [R f /R in ] (V t - V s )  T(V o ) RfRf + – VoVo R in RfRf Standard temperature 0 ˚C Test temperature ? VsVs VtVt copper constantan

32 LDR’ nin Opamplı Karşılaştırıcı Devrelerinde Kullanılması

33


"İşlemsel Yükselticiler Operational Amplifiers (Op-Amps)" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları