DENEY NO: 2 OP-AMP IN DOĞRUSAL OLMAYAN UYGULAMALARI(Schmitt Tetikleme Devresi)

Transkript

1 DENEY NO: OP-MP IN DOĞUSL OLMYN UYGULMLI(Schmitt Tetikleme Devresi) GİİŞ: Schmitt tetikleme devresi iki konumlu bir devredir. Devrenin çıkışı ya yüksek ya da alçak seviyelerden birinde bulunur. Bu devre ile yavaş değişen bir işaretten hızlı değişen bir işaret elde edilebilir. Örneğin sinüsoidal bir işaretten kare dalga elde edilebilir. Schmitt tetikleme devresinde, karşılaştırıcı devrelerinden farklı olarak iki adet eşik seviyesi bulunur. Lojik devrelerde girişlerdeki işaretlerin değişim hızları düşük ise devrelerin çalışmalarında düzensizlikler olabilir. Bu yüzden gelen işaretlerin değişim hızlarını yükseltmek gerekir. Schmitt tetikleme devresinde giriş dalgasının gerilim değeri pozitif eşik (t + ) seviyesini aştığında çıkış seviyesi alçak konumdan yüksek konuma geçer. Çıkış bir kere yüksek seviyeye ulaşmışsa giriş işareti t + seviyesinin altına inse bile çıkış yüksek seviyeli konumu korur. Çıkışın tekrar alçak seviyeye inmesi için giriş geriliminin negatif eşik seviyesinin (t - ) altına düşmesi gerekir. OP-MP lı SCHMITT Tetikleme Devresi: Şekil.. Op-amplı Eviren Schmitt Tetikleme Devresi çık Çevrim çalışan op-amplı bir devrenin çalışma prensibi; tersleyen (-) girişine, (+) girişinden daha büyük bir gerilim geldiğinde çıkışta cc, terslemeyen (+) girişine, (-) girişinden daha büyük bir gerilim geldiğinde çıkışta + cc gözleriz. İncelenmekte olan Şekil. deki eviren op-amplı schmitt tetikleme devresinde giriş gerilimi (-) uçtan verilmektedir. (+) ucuna ise o çıkış gerilimi ve ref referans gerilimi ile bağımlı bir geri besleme yapılmıştır. (+) ucun bağlı olduğu noktasının gerilimini bulursak çıkış işaretinin ( o ) değişimini çizebiliriz. noktasının gerilimini bulmak için süperpozisyon teoremi kullanalım;

2 Sadece ref kaynağı devrede iken ' = ref + Sadece o kaynağı devrede iken '' = O + Toplam gerilimi, eşitlik () deki gibi olur ' '' ref O = + = + () + + geriliminin eşitliğini bulduktan sonra op-amp ın (-) ve (+) uçlarındaki gerilimleri karşılaştırıp çıkışı bulabiliriz. Devrenin çalışmasını daha iyi anlamak için bir örnek üzerinde inceleyelim. Örnek: Eleman değerleri aşağıdaki gibi verilen devrenin giriş-çıkış karakteristiğin çıkartalım. Opamp ın çalışma prensibine göre; (-) ve (+) uçlardaki gerilimleri karşılaştırıp çıkışı buluyorduk. Başlangıçta noktasındaki gerilimi bilmemiz gerekmektedir. Bunun için İ =0, o =0, alınır ve nın çözümünü veren () numaralı denklemde bu değerler yerine konulursa; 3 0 = K + K K + K K + K = bulunur. (Başlangıç değeri)

3 noktasının başlangıç değerini de bulduktan sonra devrenin giriş-çıkış eğrisini çıkarabiliriz. i giriş gerilimini sıfırdan başlayarak yavaş yavaş arttıralım. i gerilimini, gerilimi ile karşılaştırırsak; i sıfırdan biraz büyük bir değerde, ise (başlangıç değeri) değerindedir. noktasının (+ ucun) gerilimi, i giriş geriliminden yani (-) uçtan büyük olduğu için o çıkışı (+ cc ) olur. o çıkışı değiştiği için noktasının gerilimi de değişecektir. gerilimini tekrar hesaplarsak = K + K K + K K + = 7 ( t+ ) K bulunur. i gerilimini arttırmaya devam edersek, i = 7 oluncaya kadar; (+) uçtaki geriliminin 7 olması nedeniyle o = + cc =5 ta kalacaktır. i gerilimi 7 u geçince (-) uçtaki gerilim, (+) uçtaki gerilimden daha büyük olduğu için çıkış (- cc ) olur. o çıkışı değiştiği için noktasının gerilimi de değişecektir. gerilimini tekrar hesaplarsak 3 5 = K + K K + K K + = -3 ( t- ) K bulunur. i noktasının gerilimi 7 un üstünde bir değer noktasının gerilimi ise 3 olur. Yani (+) uçta 3, ( - ) uçta ise 7 tan büyük bir giriş gerilimimiz vardır. Giriş gerilimini arttırmaya devam edersek çıkışımız sürekli cc de kalmaya devam edecektir. Giriş çıkış eğrisi aşağıdaki şekli alacaktır. o +cc 7 i -cc Şimdi i giriş gerilimini azaltmaya başlayalım. noktasının gerilimini i noktasının gerilimi ile karşılaştırırsak; noktası 3 olduğu için i noktası 3 a düşünceye kadar o çıkışı cc = -5 ta kalır. i gerilimi 3 tan daha küçük bir değere indiği zaman yani (-) uç, (+) uçtan daha küçük bir değer aldığında çıkışımız tekrar + cc = +5 olacaktır. o çıkışı değiştiği için noktasının gerilimi de daha önce çıkış +cc iken hesapladığımız +7 değerini alacaktır. Giriş gerilimini azaltmaya devam edersek çıkışımız sürekli + cc de kalmaya devam edecektir. Bu halde giriş-çıkış eğrisi aşağıdaki şekli alır. o +cc i -cc 3

4 Giriş gerilimini azaltmaya devam edersek noktasının +7 olmasından dolayı çıkışımız değişmeyecektir. Giriş gerilimi tekrar arttıralım. i giriş gerilimi 7 u aşıncaya kadar noktasındaki gerilimin +7 olmasından dolayı çıkışımız +cc olacaktır ve giriş-çıkış eğrisi aşağıdaki son şeklini alacaktır. +cc=+5 o i -cc=-5 Devrede i giriş gerilimi artıp-azalan bir gerilim olup sinüs gerilimi olarak düşünülebilir. Giriş, çıkış ve giriş- çıkış karakteristiği aşağıdaki gibi olur. i t + t - t +cc=+5 o o +cc t - = - 3 t + = 7 i t -cc=-5 -cc 4

5 STBLE MULTİİBTÖ (Kare Dalga Üreteci) Multivibratör devreleri genellikle sayısal sistemlerde oldukça geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu bölümde opamp kullanılarak oluşturulan astable (kararsız) multivibratör devresini inceleyeceğiz. stable multivibratör gerçekte bir kare dalga üretecidir (osilatör). Opamp la oluşturulmuş bir kare dalga üreteci şekil-. de verilmiştir. Eviren girişe bağlanan C kondansatörü dışında devre bir komparatora benzer. C kondansatörü dc işaretler için açık devre olduğuna göre opamp açık çevrim de çalışmaktadır ve kazancı çok yüksektir. Opamp çıkışı girişlerine bağlı olarak +DOY ve DOY arasında salınacaktır. Devrenin çalışmasını kısaca açıklayalım. ve dirençleri gerilim bölücü olarak kullanılmıştır. Çıkış işaretinin belirli bir miktarı üzerinde opamp ın evirmeyen girişine uygulanmıştır. İlk anda opamp çıkışının o=+doy değerinde olduğunu kabul edelim. Bu durum da şekil-..a da gösterilen HT gerilimi; değerindedir. direnci üzerinden de negatif geribesleme oluşacaktır. üzerinden I+ akımı akacak ve C kondansatörü belirtilen yönde şarj olacaktır. Kondansatör üzerinde oluşan C şarj gerilimi, opamp ın evirmeyen girişine uygulanan HT geriliminden küçük olduğu sürece çıkış o=+doy değerinde kalacaktır. 5

6 Kondansatör gerilimi C, HT değerini geçtiği anda, opamp çıkışı +DOY dan DOY değerine geçer. Bu durum şekil-..b de gösterilmiştir. Böylece opamp ın evirmeyen girişine negatif bir gerilim uygulanmış olur. Bu gerilim değeri; olur. Opamp çıkışı DOY değerine geçtiğinde kondansatör gerilimi C, akacak olan I- akımı ile önce 0 a deşarj olacaktır. Daha sonra ise LT değerine kadar tekrar şar olacaktır. C gerilim LT değerinden daha negatif olduğunda ise opamp çıkışı tekrar konum değiştirecektir. DOY değerinden +DOY değerine ulaşacaktır. Bu durum böylece sürüp gidecektir. C kondansatörünün şarj süresi devrenin osilasyon frekansını belirlemektedir. Devrede oluşan gerilimler ve çıkış işaretinin dalga biçimi şekil-.3.b de gösterilmiştir. 6

7 7 Devre çıkışında elde edilen kare dalga işaretinin ( 0 işaretinin) periyodu + = β β C.ln T dır. Burada + = β olarak alındığında, + =.ln C T elde edilir.

8 İKİLİ DEE UYGULMLI DENEY POU d Soyad : Numara : Grup/Masa No : Deneyde Kullanılacak Malzemeler: 3x kω, x. kω, x 0,μF 3 x LM74!! Sinyal kaynağı, güç kaynağı ve osiloskop için gerekli olan propları ve devre kurulumu esnasında gerekecek bağlantı tellerini getirmeyi unutmayınız. ) şağıdaki devrenin girişine maksimum genliği 8, frekansı KHz olan sinüzoidal bir işaret uygulayın. Daha sonra X-Y modunda gözlemlediğiniz şekli çiziniz ve ok yönlerini belirtiniz.. (=KΩ ; =,KΩ) Giriş gerilimi için /div= Time /div=.. Çıkış gerilimi için /div= Time /div= Giriş ve Çıkış Gerilimi Hysteresis Karakteristiği ) Yanda verilen non-inverting schmitt tetikleme devresi için, a) giriş ve çıkış gerilimini b) Hysteresis eğrisini çiziniz. (=KΩ ; =,KΩ) Giriş gerilimi için /div= Time /div=.. Çıkış gerilimi için /div= Time /div=

9 Giriş ve Çıkış Gerilimi Hysteresis Karakteristiği 3) Deneyde bulmuş olduğunuz sonuçlarla, ön-hazırlıkta bulduğunuz sonuçları karşılaştırıp, yorumlayınız. 4) Yanda verilen stable Multivibrator devresi için, a) 0 gerilimini, b) C gerilimini, c) gerilimini çiziniz. (=KΩ ; =,KΩ ; =KΩ ; C=0,μF ) (a) 0 gerilimi için /div= Time /div=. (b) C gerilimi için /div= Time /div=..

10 (c) a gerilimi için /div= Time /div=. d) Devre çıkışında elde edilen (o) kare dalga işaretinin periyodunu teorik olarak hesaplayınız. Deneyde bulmuş olduğunuz sonuçla karşılaştırınız.