AC Kuplajlı Yükselteçler Türev ile İntegral Devreleri

... konulu sunumlar: "AC Kuplajlı Yükselteçler Türev ile İntegral Devreleri"— Sunum transkripti:

1 AC Kuplajlı Yükselteçler Türev ile İntegral Devreleri
AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

2 AC kuplajlı yükselteç nedir?
Buraya kadar görmüş olduğumuz op-amplı eviren veya evirmeyen yükselteç devreleri hem DC ve hem AC işaretlerin yükseltilmesinde kullanılan genel amaçlı devrelerdi. Bu devreler ayni zamanda ± Vcc DC kaynaklar ile beslenmekte idi. AC kuplajlı yükselteç nedir? Giriş ve çıkışları kondansatörlerle kapatılmış, yalnızca +Vcc DC gerilimlerle çalıştırılan eviren veya evirmeyen AC yükselteç olarak çalışan devrelerdir. AC kuplajlı yükselteçlerde eviren veya evirmeyen yükselteçlerin kazançları farklı olur mu? Hayır. Temel düşünce yine ayni kalır. Eviren yükselteç yine giriş ve çıkış arasında 180o faz farkı yaratır. Gerilim kazancı değişmez. AV = - Evirmeyen yükselteç yine giriş ve çıkış arasında faz farkı yaratmaz. Gerilim kazancı değişmez. AV =1 + AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

3 AC kuplajlı devrelerin diğer yükselteç devrelerinden farkı nedir?
Gelen işaret herşeyden önce ± Vt ile ifade ettiğimiz bir değere sahiptir. AC kuplajlı devremiz ise yalnızca +VCC değeri ile çalışmaktadır. Dolayısı ile gelen işaret 0V değerinin üzerine çıkarılmalıdır. VCC Vt+VDC VDC -Vt+VDC 0V Vt 0V -Vt AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

4 AC kuplajlı devrelerde en verimli DC gerilim ilavesi kaç volt olmalıdır?
AC kuplajlı devremiz 0V ile +VCC değeri arasında çalıştırldığından, en verimli DC gerilim ilavesi VCC\2 olmalıdır. VCC VDC\2 -Vt+VDC 0V Bunun nedeni devre çıkışında elde edilecek gerilimde simetrik kırpılmadır. AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

5 AC Kuplajlı Eviren Yükselteç
Op-amp`ın A,B ve C noktalarındaki DC gerilim değeri VCC\2 olmalıdır. Bundan yola çıkarak R1= R2 olmalıdır. R3 ve R4 dirençleri op-amp`ın AC kazancını belirleyen dirençlerdir. AV = - AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

6 Örnek Çözüm VA=VB=VC = 12V\2 = 6V AV = - 100k\10k = - 10
Devre girişine 0.2V tepe değerinde sinüzoidal bir işaret uygulanmaktadır. Devreye işaret vermeden önce A, B ve C noktasındaki DC gerilim kaç volt dur? Devrenin AC işaret kazancını bulunuz B, C ve Vo noktalarındaki işaretlerin görüntüsünü çiziniz. Çözüm VA=VB=VC = 12V\2 = 6V AV = - 100k\10k = - 10 AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

7 8V 6V 4V 0V 6.2V 6V 5.8V 0V VC VB 0.2V 0V -0.2V 2V 0V -2V Vo AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

8 AC Kuplajlı Evirmeyen Yükselteç
Simetrik kırpılmalı bir çıkış için op-amp`ın A,B ve C noktalarındaki DC gerilim değeri VCC\2 olmalıdır. Bundan yola çıkarak R1= R2 olmalıdır. R3 ve R4 dirençleri op-amp`ın AC kazancını belirleyen dirençlerdir. AV = ( ) AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

9 Örnek Çözüm VA=VB=VC = 12V\2 = 6V AV = (1+ 100k\10k) = 11
Devre girişine 0.2V tepe değerinde sinüzoidal bir işaret uygulanmaktadır. Devreye işaret vermeden önce A, B ve C noktasındaki DC gerilim kaç volt dur? Devrenin AC işaret kazancını bulunuz B, C ve Vo noktalarındaki işaretlerin görüntüsünü çiziniz. Çözüm VA=VB=VC = 12V\2 = 6V AV = (1+ 100k\10k) = 11 AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

10 8.2V 6V 3.8V 0V VC 2.2V 0V -2.2V Vo 6.2V 6V 5.8V 0V 0.2V 0V -0.2V VA AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

11 Örnek: a) op1,op2 ve op3 opamplarının görevlerini açıklayınız. b) Devre çıkışından çıkış almak için,en az giriş işaretinin tep değeri kaç volt olmalıdır? c) Giriş 0.3V tepe değerinde bir üçgen dalga olursa devre çıkışını çiziniz AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

12 Çözüm: Op1 ve op2 opampları pencere algılayıcısı ve op3 opampı ise eviren AC kuplajlı yükselteç olarak çalışmaktadır. Pencere algılayıcısının alt ve üst pencere gerilimleri 4V ve 8V dur. Devre girişine hiçbir işaret uygulanmadığını kabul edersek, pencere algılayıcısının girişine 6V DC gerilim gelmektedir. Bu gerilim AC yükseltecin polarma gerilimi olduğunu unutmayalım. Bu durumum pencere algılayıcısının giriş görüntüsünden de anlayabiliriz. 8V 6V 4V 0V 2V AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

13 Pencere algılayıcısından çıkış alabilmek için 6V DC gerilime ilave edilen AC yükselteç çıkış geriliminin tepe –tepe gerilimi hatırlanacağı gibi hysteresis geriliminden büyük olmalıdır. Başka bir deyişle Vt-t > 2V olmalıdır. AC kuplajlı yükseltecin kazancı 10 dur. Dolayısı ile giriş geriliminin en az tepe değeri 1\10 dan veya 0.1V dan büyük olmalıdır. c) 9V VC 6V 3V 0V 8V 4V 12V [V0] AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

14 AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd. Doç. Dr
AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

15 İntegral ve Türev Devreleri
AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

16 İntegral Devresi Bir integratör devresinin temel özelliği,girişine uygulanan işaretin integralini alıp çıkışa vermesidir.İntegral devresinin mantığı grafik olarak aşağıda verilmiştir. Matematiksel integral bir eğri altında kalan alanı temsil eder. Dolayısıyla çıkış gerilimi girişe göre artmaktadır. İşlemsel kuvvetlendiriciler ile yapılan analog uygulamalardan bir tanesi de integral devresidir. İntegral devresinde diğer devrelerden farklı olarak kapasite elemanı kullanılır. Aşağıda örnek bir integral devresi gösterilmektedir. AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

17 Op-amp içerisine akım akmadığını kabul edersek
İntegral devresini analiz etmek için ilk önce kapasite elemanının tanım bağıntısını hatırlayalım. Op-amp içerisine akım akmadığını kabul edersek Dolayısı ile IC = - I1 Burada Sonuç olarak AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

18 Çıkış işaretinin değişim hızı
Devrenin zaman sabiti, Artan giriş gerilimi, kondansatör üzerindeki gerilimin de artmasına neden olmaktadır.Teorik olarak bu mümkün olurken pratikde op-amp doymaya gireceğinden devre çıkışından hatalı sonuçlar elde edilecektir. Bunu önlemek için pratik olarak aşağıdaki devre kullanılmaktadır. R3 = R2||R1 AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

19 Devre girişine zamanla değişen bir işaret uyguladığımız zaman, devrenin integratör olarak çalışması için giriş işaret frekansı fin devrenin kritik frekans olarak isimlendirdiğimiz fCR den 10 kat büyük olaması gerekmektedir. Giriş işaret frekansı fin yukarıdaki kriteri karşılamaz ise devre eviren yükselteç olarak çalışmakta olup devre kazancı AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

20 Devre çıkışının görüntüsünü çiziniz.
Örnek Devre girişine uygulanan işaretin görüntüsünü en az üç periyot için çiziniz. Devrenin kritik frekansını bulunuz. Devre sizce integratör olarak çalışır mı? Devre çıkışının görüntüsünü çiziniz. AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

21 Devre integratör olarak çalışmaya uygundur. Nedeni ise
Çözüm: a) usan 5V 0V -5V b) Devre integratör olarak çalışmaya uygundur. Nedeni ise AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

22 Devrenin zaman sabiti R1C1 = 2.2k x 100nF = 220us dir.
Çıkış işaretinin değişim hızı Çıkış işaretinin tepe – tepe değeri, = 0.023V x 62.5 us = 1.42 V Çıkış işaretinin tepe değeri AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

23 usan 5V 0V -5V 0.71V 0V -0.71 AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

24 Türev Devresi Bir türev devresinin temel özelliği,girişine uygulanan işaretin değişim hızını alıp çıkışa vermesidir.Türev devresinin mantığı grafik olarak aşağıda verilmiştir. İntegral devresine benzer bir şekilde İşlemsel kuvvetlendiricilerle türev alma devresi de yapabiliriz. Bunun için kapasitenin geri besleme koluna değil, giriş işaretinin olduğu kola bağlanması gerekir. Aşağıda örnekde bir türev alma devresi verilmiştir. AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

25 Op-amp içerisine akım akmadığını kabul edersek
Türev devresini analiz etmek için ilk önce kapasite elemanının tanım bağıntısını hatırlayalım. Op-amp içerisine akım akmadığını kabul edersek Dolayısı ile IC = - I1 Burada Sonuç olarak V0 = - R1C1 AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

26 Giriş işaretinin değişim hızı
Devrenin zaman sabiti Artan giriş gerilimi, kondansatör üzerindeki gerilimin de artmasına neden olmaktadır.Teorik olarak bu mümkün olurken pratikde op-amp doymaya gireceğinden devre çıkışından hatalı sonuçlar elde edilecektir. Bunu önlemek için pratik olarak aşağıdaki devre kullanılmaktadır. R3 = R2||R1 AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

27 Devre girişine zamanla değişen bir işaret uyguladığımız zaman, devrenin integratör olarak çalışması için giriş işaret frekansı fin devrenin kritik frekans olarak isimlendirdiğimiz fCR den 10 kat küçük olaması gerekmektedir. Giriş işaret frekansı fin yukarıdaki kriteri karşılamaz ise devre eviren yükselteç olarak çalışmakta olup devre kazancı AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

28 Devre çıkışının görüntüsünü uygulanan girişe göre çiziniz.
Örnek Devrenin kritik frekansını bulunuz. Devrenin türev devresi olarak çalışması için devre girişine uygulanacak işaretin en az frekans değeri kaç Hz olmalıdır? Devre çıkışının görüntüsünü uygulanan girişe göre çiziniz. ms 5V V1 0V -5V AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

29 Çözüm: a) b) Devre girişindeki işaretin frekansı T in = 6.6 msan fin = 150 Hz dir Devrenin türev devresi olarak çalışması uygundur. V0 = - R1C1 Devrenin zaman sabiti AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

30 Devrenin 0 < t < 3.3 ms arasındaki çıkışı
V0 = - R1C1 = ms x = ms x – 3.03 V\ms = 0.67 V Devrenin 3.3 < t < 6.6 ms arasındaki çıkışı V0 = - R1C1 = ms x = ms x 3.03 V\ms = V ms 5V V1 0V -5V 0.67V VO V -0.67V AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

31 Örnek: Öğrendiklerimizden neler üretebiliriz?
Elektronik Sistem Devre girişine uygulanan 2V tepe değeri 1kHz sinüzoidal işaretten elde edilecek şekilde ayni frekans değerinde üçgen ve kare dalga elde edecek şekilde yukarıdaki elektronik sistemi tasarlayınız. AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp

32 Çözüm: U2: Karşılaitırıcı U3: Gerilim İzleyici U1: İntegratör
AC Kuplajlı Yükselteçler ve Türev,İntegral Devreleri Yrd.Doç. Dr.Alper Doğanalp