Op-Amp Uygulama Devreleri

Transkript

1 Op-Amp Uygulama Devreleri Tipik Op-amp devre yapıları şunları içerir: Birim Kazanç Arabelleği (Gerilim İzleyici) Evirici Yükselteç Evirmeyen Yükselteç Toplayan Yükselteç İntegral Alıcı Türev Alıcı Karşılaştırıcı Negatif Empedans Dönüştürücü Not: İntegral alıcı ve Türev Alıcı devreler aktif filtreler olarak kabul edilir. 1

2 Birim Kazanç Arabelleği (İzleyici) O A V = V 1 V V O = 1 A V = 1 V April 2004 ENGI 242/ELEC 222 Op Amps 2

3 Evirici Yükselteç Giriş, OPAMP ın eviren (-) girişine uygulanır. Evirmeyen giriş (+) topraklanır. R 2, geri besleme direncidir ve çıkıştan eviren girişe bağlanır. Buna negatif geri besleme denir. 3

4 Evirici Yükselteç Toplama bölgesi koşulu Evirici uca herhangi bir akım girmediği varsayılır (İDEAL OPAMP olduğundan). R F =R 2 I I- < 100nA V D 0V O IN F A V = = - S IN 1 F A V = - R 1 V I R V I R R 4

5 Evirici Yükselteç Kazancı Kapalı Çevrim Kazancı harici dirençlerle kontrol edilir: RF ve R1 O IN F A V = = - S IN 1 F A V = - R 1 V I R V I R R Birim kazanç için: A V = -1 and RF = R1 R R F A V = - = -1 1 Eksi işareti, giriş ile çıkış arasında 180 derecelik bir faz kaymasını gösterir. 5

6 I bias akımının kompanzasyonu için Evirici OPAMP R direnci, I BIAS + ve I BIAS- 'deki farkı telafi etmek için kullanılır. R F A V = - R 1 6

7 Bu yapı, temel eviriciden daha küçük bir direnç aralığında yüksek kazanım elde eder. Evirici Yükselteç A R F =R 4 V- V+ R + R R R A V = - + R R R 2 F 2 F

8 Yüksek Zin li Evirici Yükselteç Bir evirici yükselteç ile çok yüksek bir giriş direnci elde etmek için bir birim kazanç arabelleği kullanılır. 8

9 Düşük R L için Evirici Yükselteç Düşük empedans yükü sürmek için çok yüksek giriş direnci elde etmek için bir birim kazanç arabelleği kullanılır. 9

10 Evirmeyen Yükselteç R 2 V O = V in 1 + R1 V O R 2 A V = = 1 + V in R1 V- = V+ = vi 10

11 I BIAS Akımının Kompanzasyonu için Evirmeyen Op Amp R bias direnci, I BIAS + ve I BIAS- arasındaki farkı telafi etmek için kullanılır. 11

12 Fark Yükselteci V1 V2 A A V R - V - V R O 2 A V = - =

13 Fark Yükselteci Çıkışı 13

14 Enstrümantasyon Yükselticisi Arabellekli Giriş R1 = R2, RF1 = RF2 A V = - R R F 1 14

15 Enstrümantasyon Yükselticisi R1 = R2, RF1 = RF2 R F R A A V = R 1 RB 15

16 Eviren Toplayıcı Yükselteç IF + I- = I1 + I2 + I3 I- = 0 IF = I1 + I2 + I3 VO = -IF RF RF RF RF V O = - V 1 + V 2 + V3 R1 R2 R3 V 1 V 2 V3 V O = - R F + + R1 R2 R3 16

17 Evirmeyen Toplayıcı Yükselteç Her giriş için kaynak dönüşümü yapın. Akım kaynaklarını toplayın ve dirençler için R TH 'yi bulun. VIN+ = IT RTH V 1 V 2 V 3 V IN + = + + R R1 R2 R3 where R = R // R // R VIN + V = R + R R IN V O R A V = = 1 + V IN + R TH TH O IN F F IN 17

18 İntegral Alıcı Çıkış, girişin integralidir. Bu devre, alçak geçiren bir filtre devresidir. 1 vo(t) v1(t)dt RC 18

19 Türev alıcı Türev alıcı devre girişin türevini alır. Bu devre, yüksek geçiren filtre devreleridir. v o (t) RC dv1(t) dt 19

20 Karşılaştırıcı Yüksek Kazançlı op-amp Bir girişi bir referans voltajıyla karşılaştırmak üzere tasarlanmıştır. Girişin referansın üstünde veya altında olup olmadığını göstermek için çıkış (dijital seviye) verir. Sadece V OSAT and V OSAT vermek için tasarlanmış devre. 20

21 Karşılaştırıcı İşleyiş Örneği Giriş gerilimi referans geriliminin üzerine çıktığında Led yanar. Giriş gerilimi referans geriliminin altına düştüğünde Led yanar. 21

22 Negatif Empedans Dönüştürücüsü Giriş direnci R ile R 1 ve R 2 dirençlerinin oranının çarpımının negatifine eşit olduğundan bu devre negatif empedans dönüştürücüsü olarak adlandırılır. 22

23 Çıkışı Belirleme 23

24 Uygulamalar - Filtreler Türler: Alçak geçiren filtre Yüksek geçiren filtre Band geçiren filtre Kaskat bağlama (2 veya daha fazla filtrenin birlikte bağlanması) Alçak geçiren filtre C R 2 Alçak geçiren filtre transfer fonksiyonu R V cc Alçak geçiren filtre kesim frekansı V cc + V 0

25 Uygulamalar Gerinim Ölçer (Strain Gauge) Bir gerinim ölçerin direncindeki değişimi ölçerek bir elemanın gerimini belirlemek için Wheatstone köprüsü kullanılır. (Gerilme yok) Dengeli Köprü R #1 = R #2 (Gerilme) Dengesiz Köprü R #1 R #2

26 Uygulamalar Gerinim Ölçer Yarım köprü düzenlemesi R + ΔR Gerinim ölçerden gelen çıkışı yükseltmek için Op-Amp kullanılır. R f + V ref - + V cc V cc + V 0 R - ΔR R f Op amp ın eviren ve evirmeyen uçlarında KCL'yi kullanarak bunu buluruz. ε ~ V o = 2ΔR(R f /R 2 )

27 PID Denetleyicisi Sistem blok diyagramı P V SET V ERROR I Çıkış İşlemi V OUT D V SENSOR Sensor Amaç V SET = V OUT olmasıdır. V ERROR = V SET V SENSOR olduğunu hatırlayın. Çıkış süreci, V out ~ V SET denetleyicisinden V ERROR olacak şekilde ayarlamak için PID kullanır.

28 Uygulamalar PID Denetleyicisi Sistem devre diyagramı Sinyal belirleme, atalet gibi şeyleri açıklayabilecek bir zaman geciktirmesi yapılmasını sağlar. System to control -V SENSOR Kaynak:

29 Uygulamalar PID Denetleyicisi PID Denetleyicisi devre diyagramı Ayarlama K p K i K d Değişim RP1, RP2 RI, CI RD, CD V ERROR PID V ERROR