Şekil 6.1 Faz çeviren toplama devresi

Transkript

1 23 Deney Adı : İşlemsel Kuvvetlendiricinin Temel Devreleri Deney No : 6 Deneyin Amacı : İşlemsel kuvvetlendiricilerle en ok kullanılan devreleri gerekleştirmek, fonksiyonlarını belirlemek Deneyle İlgili Ön Bilgi İşlemsel kuvvetlendiriciler ( OPAMP ), transistör, FET ve MosFET gibi elektronik devre elemanlarından oluşur. Giriş devresi FET tipi olan OPAMP ların giriş direnleri transistorlülere göre ok daha yüksektir. Örneğin 741 in giriş direnci 2 M iken, FET girişli AD 548 in giriş direnci 1 T (1 Tera=10 12 ) civarındadır. OPAMP ın genellikle + ve olmak üzere iki simetrik beslemesi vardır. Tek beslemeli OPAMP lar da piyasada mevcuttur OPAMP lar metal veya plastik kılıflarda, tekli veya 2 ve 4 lü gruplar halinde bulunabilir. Kılıf üzerindeki P harfi entegrenin plastik, L harfi seramik ve G harfi metal kılıf olduğunu gösterir. 741 nolu entegre tek bir OPAMP tan oluşur. LM 324 entegresi quad (4) OPAMP tan meydana gelmiştir. Entegrenin üzerindeki ilk harfler imalatı firmayı gösterir. Örneğin, AD- Analog Device, BB- Burr Brown, CA- RCA, HA- Harris, ICL- Intersil, LM- National Semiconductor, MC- Motorola, NE/NS- Sigmetic, TL- Texas Instrument, A- Fairchild gibi. Bu harflerden sonra entegrenin numarası (741 gibi), daha sonra gelen harf ise entegrenin alışma sınırlarını belirler. C harfi 0 ile +70 o C yi, I harfi -25 ile +80 o C yi ve M (military-askeri) harfi -55 ile +125 o C yi ifade eder. Entegre kılıfının ikinci satırında bulunan ilk iki rakam imalat haftasını son ikisi ise imalat yılını gösterir. OPAMP ın en ok kullanıldığı uygulamalardan birisi analog toplama devresidir. Şekil 6.1 de oklu giriş sinyalini faz evirerek toplayan bir devre verilmiştir. Çıkış ifadesi süperpozisyon kullanılarak kolaylıkla bulunabilir. Şekil 6.1 Faz eviren toplama devresi

2 24 Bir kondansatör kullanarak türev alıcı ve integral alıcı elektronik elemanlar elde edilebilir. Bunun iin faz eviren kuvvetlendirici devresi iin kullanılan denklemlerde kondansatörün u denklemi (Ic=C.dc/dt) yerine konulursa türev ve integral alıcı devreler elde edilir (Şekil 6.2 ve Şekil 6.3). =-1/RC dt +c (0) E t). 1 ( =-RC d E 1 (t)/dt Şekil 6.2 İntegral devresi Şekil 6.3 Türev devresi İşlemsel kuvvetlendiricilerin temel uygulamalarından biri de Gerilim komparatörügerilim seviye detektörüdür. Bu işlem iin geri besleme yapılmadan OPAMP ın giriş ularından birine 0 veya herhangi bir gerilim referans olarak uygulanır. OPAMP ın diğer girişine zamanla değişen bir işaret uygulanır. Bu işaret referans seviyesini geer gemez ıkış işareti konum değiştirir. Zira ok yüksek değerli olan aık evrim kazancı gereği ıkış yön değiştirip doyuma gider. Bu durum Şekil 6.4 te belirtilmiştir. Şekil 6.4 Komparatör Sembolü

3 25 (1) (2) Şekil 6.5 Gerilim izleyici Deneyden Önce Yapılacaklar: 1. Gerilim izleyici (veya tampon) devrenin sağladığı avantajı belirleyiniz. 2. Elinizdeki OPAMP ın imalat özelliklerini yazınız. 3. Deneyde kullanılacak devreler hakkında temel bilgi edininiz. 4. Deneye gelirken her grup 2 adet milimetrik kağıt getirmelidir. Deneyin Yapılışı 1. Şekil 6.6 da verilen toplama devresini sadece iki farklı giriş gerilimi g1, g2 iin kurunuz. Burada frekans ve genlikleri farklı iki gerilim kaynağı kullanılacaktır. g1 sinyal üretecinden (100 Hz.), g 2 ise deney seti üzerindeki müstakil 2*6 luk AC (trafo ıkışı) gerilim ıkışından (50 Hz.) ya da osilatörden (50Hz, sinüs dalgası) alınacaktır. R 1 =10kΩ, R f =10kΩ ve R 2 =22kΩ alınabilir. Genlik değerleri distorsiyon oluşturmayacak biimde, küük değerden başlanarak arttırılabilir. Girişlere uyguladığınız işaretleri tek tek ölekli olarak izip, kazan ifadesiyle birlikte formüle göre toplayın. Bu şekilde izim yoluyla bulduğunuz şekli, deney sonucunda osilaskoptan elde ettiğiniz şekille karşılaştırın.

4 26 Şekil 6.6 İki Girişli Faz eviren toplama devresi Rf... R1 R2 R g1 g 2 gn n ( ) hesap ( ) ölüm 2. Şekil 6.2 ve Şekil 6.3 de verilen devreyi sırasıyla kurun. R=1kΩ, C= 4.7 F ve E 1 (1 khz sinüs) olacak şekilde uygulayın. Çıkışta distorsiyon oluncaya kadar giriş genliğini artırın. Giriş ve ıkış dalga şekillerini kaydedin. Daha sonra ügen ve kare dalga işareti ile aynı işlemleri tekrarlayın. 1 g1( t). dt c (0) RC d () g1 t RC dt Şekil 6.2 İntegral devresi Şekil 6.3 Türev devresi

5 27 3. Şekil 6.4 te verilen devreyi kurun.ilk olarak (-) girişe +5, (+) girişe ise 0 vererek devre ıkışını AO metre ile ölünüz. Aynı işlemi girişteki gerilimleri yer değiştirerek (yani uca 0, + uca 5 bağlayarak) tekrarlayınız. Sonrasında, (-) girişi topraklayın, (+) girişe de gpp=2 ve 1 khz lik bir ügen dalga jeneratörü bağlayın. Osiloskoptan giriş ve ıkış işaret değişimini takip ederek kaydedin. Osiloskobun xy tuşuna basarak elde ettiğiniz şekli yorumlayın. Girişlerin yerlerini değiştirdiğinizde nasıl bir değişme gözlemlersiniz? 4. Şekil 6.5 te verilen devrede (1) ve (2) durumları iin k (kaynak gerilimi) ve o (ıkış gerilimi) gerilimlerini osiloskop ve AO metre kullanarak ayrı ayrı ölünüz. Aldığınız sonuları karşılaştırınız. Osiloskoptan aldığınız değerleri milimetrik kağıda iziniz. NOT: Girişe pp 5 kademede yapılacaktır., 1 khz lik bir sinüs sinyali uygulandığından ölümler AC (1) (2) Şekil 6.5 Gerilim izleyici o(1) Avo o(2) Avo o(1) Osil o(2) Osil Malzeme Listesi: 10kΩ diren (2 adet) 1kΩ diren (1 adet) 22kΩ diren (1 adet) OPAMP 741 (2 adet) 4.7 F kondansatör (1 adet)