: OP AMP IN GENEL ÖZELLİKLERİ. Giriş:

Transkript

1 KONU : OP AMP IN GENEL ÖZELLİKLEİ Giriş: OP AMP, çok amaçlı kullanılabilen entegre devre elemanıdır. Tek bir paket içinde ikili ve dörtlü OP AMP lar da bulunmaktadır. OP AMP lar yükselteç, osilatör, regülatör, akım/gerilim dönüştürme, doğrultma, arabirim ve çeşitli matematiksel fonksiyonların gerçekleştirilmesi gibi bir çok işlemde kullanılabilmektedir. OP AMP ın blok yapısı şekil de görülmektedir. Fark yükselteç devresi Yüksek kazançlı gerilim yükselteç devresi Çıkış katı Şekil : OP AMP ın blok yapısı Eviren giriş I IN=0 S=0 Z IN= Z OUT=0 A O= Çıkış Evirmeyen giriş I IN=0 Şekil : İdeal OP AMP ın elektriksel eşdeğeri Şekil de ise ideal yapıdaki OP AMP ın elektriksel eşdeğeri görülmektedir. Bu şekilde ideal OP AMP için bazı temel parametre değerleri verilmiştir. Bu temel parametrelerin açıklaması tablo de görülmektedir. Sembol Parametre İdeal Değer Pratikteki değer I IN Giriş akımı 0 <500 na S Giriş ofset gerilimi 0 <0 mv Z IN Giriş empedansı > MΩ Z OUT Çıkış empedansı 0 <00 Ω A O Açık çevrim kazancı >0000 Tablo : Temel OP AMP parametreleri Tablo açıklanacak olursa, - OP AMP girişleri akım çekmez - OP AMP girişleri zahiri kısa devredir - OP AMP giriş empedansı çok büyüktür 4- OP AMP çıkış empedansı çok küçüktür 5- Geribeslemesiz gerilim kazancı çok büyüktür

2 OP AMP lar hem dc hem de ac giriş gerilimlerini işleyebilirler. Ancak çıkış geriliminin besleme gerilimini geçemeyeceği dikkate alınmalıdır. Bir diğer önemli nokta, OP AMP ların simetrik besleme gerilimi ile çalıştığıdır. Ancak bazı düzenlemeler yapılarak tek kaynaktan da besleme yapılabilmektedir. Şekil : Çeşitli kılıflarda OP AMP görünüşleri OP AMP PAAMETELEİ Open-Loop Voltage Gain - Açık çevrim gerilim kazancı Geribesleme yapılmadığı durumda, çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranı olarak tanımlanır. Large Signal Voltage Gain - Büyük sinyal gerilimkazancı İzin verilen maksimum çıkış geriliminin, bu gerilimi sağlayan giriş gerilimine oranıdır. Slew rate - Değişim hızı Opamp çıkış geriliminin zamana bağlı olarak değişim hızını ifade eder. Common Mode ejection atio - Ortak mod reddetme oranı OP AMP ın gürültü bastırma kapasitesini göstermekte kullanılır. CM genellikle, desibellerde ifade edilir ve CM değerinin yükselmesi daha iyi gürültü bastırma kapasitesini ifade eder. Input Offset Voltage - Giriş kayma gerilimi OP AMP çıkışında sıfır gerilim elde etmek için, giriş terminallerine uygulanması gereken dc gerilimlerin farkıdır. Input Bias Current - Giriş öngerilim akımı Sıfır voltluk çıkış gerilimi için iki giriş terminaline ait akımların ortalamasıdır. Input Offset Current - Giriş kayma akımı OPAMP çıkışında sıfır gerilim elde etmek için, giriş uçları arasındaki akımların farkıdır. Differential Input Impedance - Fark giriş empedansı Eviren ve evirmeyen giriş terminalleri arasındaki dirençtir. Output Impedance - Çıkış empedansı Çıkış direncini ifade eden parametredir. Output offset voltage - Çıkış kayma gerilimi Giriş terminallerinin şaseye bağlanması durumunda, çıkış terminalinde görülen gerilimdir. Output Short-Circuit Current - Kısa devre çıkış akımı OP AMP çıkışındaki harici yük direncinin sıfır ohm olması durumunda, çıkış terminalinden akan akım değeridir. Diğer bir ifadeyle, OP AMP çıkışından alınabilecek maksimum akımı gösterir. Maximum Supply Voltage - Maksimum besleme gerilimi OP AMP a zarar vermeden uygulanabilen maksimum besleme gerilimidir. Power dissipation - Güç harcaması Normal çevre sıcaklığında OP AMP ın harcayabileceği maksimum gücü ifade eder.

3 Maximum Input Voltage - Maksimum giriş voltajı Giriş terminallerine uygulanabilecek maksimum gerilim olup, çoğu OP AMP için besleme gerilimi ile aynı değerdedir. Differential Input Voltage - Fark giriş gerilimi Eviren ve evirmeyen girişlere uygulanabilecek maksimum fark gerilimidir. Maximum Operating Temperature - Maksimum çalıştırma sıcaklığı OP AMP ın güvenli çalışabileceği maksimum çevre sıcaklığıdır. LM 74 in iç yapısı V D D Q 5 Q 0 INVETING INPUT NON-INVETING INPUT Q C 7 0pF 4.5K Q 5 Q 9 5 9K Q Q Q Q OUTPUT 7.5K Q 8 Q Q 6 Q 7 Q 9 Q 6 OFFSET NULL Q 4 Q 7 D K 50K 4 K K 50K 80K V- OP AMP lar da diğer yarıiletken elemanlar gibi özel olarak kodlanmaktadır. Kodlamanın ilk bölümü imalatçı firmayı ifade eden genellikle iki harften (örneğin LM) oluşur. Ardından OP AMP ın seri numarası (örneğin 74) gelir. Bunu takiben ise sıcaklık aralık kodu gelmektedir. Sıcaklık aralığını ifade eden bu kodların anlamı; C: Ticari uygulamalar 0 o C - 70 o C I: Endüstriyel uygulamalar -5 o C - 85 o C M: Askeri uygulamalar -55 o C - 5 o C Bazı kodlamalarda sıcaklık kodunu takip eden paket kodu bulunmaktadır. Bunlar; D: Yüzey montajı için (surface mounting) plastik DIP (dual-in-line) kılıf J: Seramic DIP kılıf N,P: Sokete takılabilir plastik DIP kılıf

4 LM 74 e ait elektriksel parametreler LM74A LM74E LM74 LM74C Supply Voltage ±V ±V ±V ±8V Power Dissipation (Note ) 500 mw 500 mw 500 mw 500 mw Differential Input Voltage ±0V ±0V ±0V ±0V Input Voltage (Note ) ±5V ±5V ±5V ±5V Output Short Circuit Duration Continuous Continuous Continuous Continuous Operating Temperature ange 55 C to 5 C 0 C to 70 C 55 C to 5 C 0 C to 70 C Storage Temperature ange 65 C to 50 C 65 C to 50 C 65 C to 50 C 65 C to 50 C Junction Temperature 50 C 00 C 50 C 00 C Soldering Information N-Package (0 seconds) 60 C 60 C 60 C 60 C J- or H-Package (0 seconds) 00 C 00 C 00 C 00 C M-Package Vapor Phase (60 seconds) 5 C 5 C 5 C 5 C Infrared (5 seconds) 5 C 5 C 5 C 5 C Parameter Large Signal Voltage Gain Output Voltage Swing Output Short Circuit Current Common-Mode ejection atio Supply Voltage ejection atio Transient esponse ise Time Overshoot Conditions T A = 5 C, L k V S = ±0V, = ±5V V S = ±5V, = ±0V T AMIN T A T AMAX, L k, V S = ±0V, = ±5V V S = ±5V, = ±0V V S = ±5V, = ±V V S = ±0V L L 0 k k V S = ±5V L L 0 k k T A = 5 C T AMIN T A T AMAX T AMIN T A T AMAX S 0 k, V CM = ±V LM74A/LM74E LM74 LM74C Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max 50 0 ±6 ±5 0 0 S 50, V CM = ±V T AMIN T A T AMAX, V S = ±0V to V S = ±5V S 50 S 0 k T A = 5 C, Unity Gain ± ±4 ±0 ± ± ±4 ±0 ± Units V/mV V/mV V/mV V/mV V/mV 5 5 ma V V V V ma db Bandwidth (Note 5) T A = 5 C MHz Slew ate T A = 5 C, Unity Gain V/µs Supply Current T A = 5 C ma Power Consumption LM74A LM74E T A = 5 C V S = ±0V V S = ±5V V S = ±0V T A = T AMIN T A = T AMAX V S = ±0V T A = T AMIN T A = T AMAX LM74 V S = ±5V T A = T AMIN T A = T AMAX db db db µs % mw mw mw mw mw mw mw mw 4

5 Parameter Input Offset Voltage Average Input Offset Voltage Drift Input Offset Voltage Adjustment ange Input Offset Current Average Input Offset Current Drift Input Bias Current Input esistance Input Voltage ange Conditions LM74A/LM74E LM74 LM74C Units Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max T A = 5 C S 0 k mv S mv T AMIN T A T AMAX S mv S 0 k mv 5 µv/ C T A = 5 C, V S = ±0V ±0 ±5 ±5 mv T A = 5 C na T AMIN T A T AMAX na 0.5 na/ C T A = 5 C na T AMIN T A T AMAX µa T A = 5 C, V S = ±0V M T AMIN T A T AMAX, 0.5 M V S = ±0V T A = 5 C ± ± V T AMIN T A T AMAX ± ± V 5

6 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : EVİEN YÜKSELTEÇ DEVESİ DENEY NO: Giriş: Şekil. de eviren yükselteç devresi görülmektedir. I f f I V a Vcc V b Şekil. : Eviren yükselteç devresi OP AMP devrelerinin analizinde, OP AMP ların iki özelliğinden yararlanılacaktır. - OP AMP girişleri zahiri kısa devredir. Buna göre V a = V = 0 b - OP AMP girişleri akım çekmez. Buna göre I = I f V -V V -V = i a a o Vi V = f f o V -V V - - = = = A ve V =. V V i o o f f V o i f i Görüldüğü gibi giriş sinyali, A V (gerilim kazancı) oranında yükseltilmekte ve fazı 80 o terslenmektedir. Örnek.: Şekildeki devrenin kazancını ve çıkış geriliminin değerini hesaplayın. f 0k 0,5 V k Vcc - 0 A = = = 0 V = A. V = -0.(0,5 V ) = -5V f V i 6

7 Örnek.: Şekildeki devrenin kazancını ve çıkış sinyalinin değerini hesaplayın. f 47k 50mV pp.5kk Vcc A = = = -, V = A. V = -,.(50 mv ) = -, 566V f V i pp pp,5 Çıkıştan, tepeden tepeye,566 V luk bir sinüs sinyal alınacak ve girişle arasında 80 o faz farkı olacaktır. Giriş ve çıkış sinyalleri aşağıda görülmektedir. V o V i 50 mv,566 V Deney Şeması: S f 5k f 0k CH CH GND 500mV pp /khz k S 7 6 LM74 4 S V -V 7

8 Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve A bloğunu bulun. - f ve f dirençleri için devrenin gerilim kazancını (A V ) hesaplayın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- S anahtarını nolu konuma alarak devrenin girişine 500mV PP /khz sinüs dalga sinyal uygulayın. 5- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 6- Ölçtüğünüz çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranını hesaplayıp, sonucu kazanç (A V ) olarak gözlem tablosuna kaydedin. 7- S anahtarını nolu konuma alarak gözlemlerinizi tekrarlayın. 8- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın. Gözlem Tablosu: V/d: 00mV 500mV T/d: 0.5ms f=5k V/d: T/d: 8

9 f=0k V/d: T/d: A V=V o/v i f=5k f=0k Hesaplanan Ölçülen 9

10 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : EVİMEYEN YÜKSELTEÇ DEVESİ DENEY NO: Giriş: Evirmeyen yükselteç devresi şekil. de görülmektedir. I f f Vcc I V a V b Şekil. : Terslemeyen yükselteç devresi Devrenin analizi yapılacak olursa, V = V = V a b i I = I f Vi - 0 Vo -Vi = Vi Vo -Vi = f f V. = V - V V = V. V V =. V ve V = = A i f f o f f o i o i i o i V Vi sonuçları elde edilir. Görüldüğü gibi giriş sinyali, A V oranında yükseltilmekte ve fazı değişmemektedir Örnek.: Şekildeki devrenin kazancını ve çıkış geriliminin değerini hesaplayın. f 0k k Vcc 50 mv 0 A = = = V = A. V =.(50 mv ) = 550 mv f V i 0

11 Örnek.: Şekildeki devrenin kazancını ve çıkış sinyalinin değerini hesaplayın. f 0k 47k Vcc 50mV pp 0 A = = = 5, 68 V = A. V = 5, 68.(50 mv ) = 84 mv f V i pp pp 47 Çıkıştan tepeden tepeye 84 mv luk bir sinüs sinyal alınacak ve girişle arasında faz farkı olmayacaktır. Giriş ve çıkış sinyallerinin şekilleri aşağıda görülmektedir. V i V o 50 mv 84 mv Deney Şeması: S f 5k f 0k GND CH CH k 500mV pp /khz S 7 LM74 4 S 6 V -V Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve B bloğunu bulun. - f ve f dirençleri için devrenin gerilim kazancını (A V ) hesaplayın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- S anahtarını nolu konuma alarak devrenin girişine 500mV PP /khz sinüs dalga sinyal uygulayın. 5- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 6- Ölçtüğünüz çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranını hesaplayıp, sonucu kazanç (A V ) olarak gözlem tablosuna kaydedin. 7- S anahtarını nolu konuma alarak gözlemlerinizi tekrarlayın. 8- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın.

12 Gözlem Tablosu: V/d: 00mV 500mV T/d: 0.5ms f=5k V/d: T/d: f=0k V/d: T/d:

13 A V=V o/v i f=5k f=0k Hesaplanan Ölçülen

14 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : KAŞILAŞTIICI DEVESİ DENEY NO: Giriş: Karşılaştırıcı devresi şekil 7. de görülmektedir. V V Şekil 7. : Karşılaştırıcı devresi Dikkat edilecek olursa şimdiye kadarki OP AMP uygulamalarının aksine sadece bu devrede geribesleme direnci ( f ) kullanılmamıştır. OP AMP özelliklerinden hatırlanılacak olursa, geribeslemesiz gerilim kazancı çok yüksektir. Bu nedenle girişler arasındaki birkaç mikro voltluk farklarda bile çıkış gerilimi pozitif veya negatif besleme gerilimine çıkar. Böylece devre iki girişi kıyaslayan çok hassas bir karşılaştırıcı olarak çalışır. Çıkış geriliminin alacağı değerler, V V V = -V V = V V = 0 o o o CC V V V = V CC şeklinde olur. Ancak kısa devre etmek dışında girişlere uygulanan gerilimleri eşit yapmak neredeyse imkânsızdır. Ayrıca çıkış geriliminin sıfır olabilmesi için ayrıca ofset ayarının yapılması da gereklidir. Dolayısıyla eşitlik durumunu çıkışta görmek pek olası değildir. Deney Şeması: S V V COM P 0k P 0k V V 7 LM S -V 4

15 Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve C bloğunu bulun. - Gözlem tablosunda verilen değerler için çıkış gerilimini hesaplayın. Çıkış geriliminin, besleme gerilimi değerinin Volt aşağısına kadar çıkabileceğini dikkate alın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- P ve P potansiyometrelerini kullanarak değişik V ve V gerilimlerine karşılık gelen V o çıkış gerilimlerini voltmetre ile ölçün. 5- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın. Gözlem Tablosu: Girişler V o V (V) V (V) Hesaplanan Ölçülen 5

16 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : KIPICI DEVESİ DENEY NO: 4 Giriş: Şekil 0. de kırpıcı devresi görülmektedir. Vcc D V ref Şekil 0. : Kırpıcı devresi Devrede, V i giriş sinyalini, V ref ise kırpılma seviyesini belirleyecek referans gerilimini ifade etmektedir. V ref Vcc Vi Vref Vo = Vi Şekil 0. : V i<v ref durumu için eşdeğer devre Giriş gerilimi referans gerilimi seviyesinin altında olduğu sürece OP AMP çıkışı pozitiftir. Katodu anodundan daha pozitif olan D diyotu ters polarma olacağından kesime gider ve açık devre olur. Bu durumda devrenin çıkış gerilimi giriş gerilimine eşit olacaktır (şekil 0.). V ref Vcc Vi Vref Vo = Vref Şekil 0. : V i>v ref durumu için eşdeğer devre Giriş gerilimi referans gerilimi seviyesinin üzerine çıktığında, diğer bir ifadeyle referans geriliminden daha pozitif olduğunda, OP AMP çıkışı negatif olur. Doğru polarma alan D diyotu iletime gider ve kısa devre özelliği gösterir. OP AMP çıkıştan girişe negatif geri besleme almaya başlar. Bu durumda OP AMP girişleri zahiri kısa devre özelliği göstereceğinden, eviren girişteki gerilim evirmeyen girişteki referans gerilimine eşit olur. Devre çıkışı da bu noktaya bağlı olduğuna göre çıkış gerilimi referans gerilimine eşit olur (şekil 0.). Devre bu haliyle giriş sinyalini üstten kırpmaktadır. Diyotun yönü değiştirilerek devrenin alttan kırpıcı olarak çalışması sağlanabilir. Bu kez belirlenen referans gerilimin altında kalan giriş sinyallerinin kırpılması sağlanır. 6

17 Örnek 0.: Şekildeki devrenin çıkış gerilimini çizin. Vcc D 5V pp V ref V V i V o V 5 V Örnek 0.: Şekildeki devrenin çıkış gerilimini çizin. Vcc D 5V pp V ref V V i V o V 5 V 7

18 Deney Şeması: GND 9V pp /00Hz k P 0k S V 8k 7 6 V ref S 4 S 8k -V D N448 D N448 CH CH Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve D bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - S anahtarını nolu konuma alarak devrenin girişine 9V PP /00Hz sinüs dalga sinyal uygulayın. 4- P potansiyometresi ile referans gerilimini ayarlayıp çıkış gerilimindeki değişimi gözlemleyin. 5- Belirleyeceğiniz bir referans gerilimini için devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 6- S anahtarını nolu konuma alarak gözlemlerinizi tekrarlayın. 7- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın. Gözlem Tablosu: V/d: V 9V T/d: 5ms 8

19 V ref: V/d: T/d: S anahtarı nolu konumda V ref: V/d: T/d: S anahtarı nolu konumda 9

20 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : ÇIKAMA DEVESİ DENEY NO: 5 Giriş: Çıkarma devresi şekil 5. de görülmektedir. f I f V V I V a V b Vcc Şekil 5. : Çıkarma devresi Devrenin analizi yapılacak olursa, = = = = V a V = Vb = f I = I f V -V V -V = a a o f V V V - -V = f o V V = f V - = -V o. V -V V -. Vo =. V -V = V -. V. V -V -V = -. V. V -. V = -. V o ( ) V -V = -V V = - V -V V = V -V o o o o o sonuçları elde edilir. Görüldüğü gibi devre, terslemeyen girişe uygulanan gerilimden tersleyen girişe uygulanan gerilimin farkını almaktadır. 0

21 Örnek 5.: Şekildeki devrede çıkış geriliminin değerini hesaplayın. f 0k V V V 9V 0k 0k 0k Vcc V = V -V V = 9 - = 6V o o Örnek 5.: Şekildeki devrede çıkış geriliminin değerini hesaplayın. f 0k V V V -5V 0k 0k 0k Vcc V = V -V V = -5- = -7V o o Deney Şeması: S V P V 7 f 00k V COM 0k P 0k V 00k 00k LM74 00k 4 6 S -V

22 Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve E bloğunu bulun. - Gözlem tablosunda verilen değerler için çıkış gerilimini hesaplayın. Çıkış geriliminin, besleme gerilimi değerinin Volt aşağısına kadar çıkabileceğini dikkate alın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- P ve P potansiyometrelerini kullanarak değişik V ve V gerilimlerine karşılık gelen V o çıkış gerilimlerini voltmetre ile ölçün. 5- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın. Gözlem Tablosu: Girişler V o V (V) V (V) Hesaplanan Ölçülen

23 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : GEİLİM-AKIM DÖNÜŞTÜÜCÜ DEVESİ DENEY NO: 6 Giriş: Evirmeyen girişli gerilim-akım dönüştürücü devresi şekil. de görülmektedir. V Y I I Y V a Vcc V b Şekil. : Evirmeyen girişli gerilim-akım dönüştürücü devresi Hatırlanacağı gibi, OP AMP girişleri akım çekmiyor ve negatif geribesleme durumunda giriş terminalleri zahiri kısa devre etkisi gösteriyordu. Buna göre devrenin analizi yapılacak olursa, I V I Y in in = = I Y = V = I V V V = I = in sonuçları elde edilir. Görüldüğü gibi Y yük direncinden geçen akım, giriş gerilimi ile orantılı olup yükten bağımsızdır. Y I Y V Vcc I V Şekil. : Eviren girişli gerilim-akım dönüştürücü devresi Eviren girişli gerilim-akım dönüştürücü devresi ise şekil. de görülmektedir. Devreye ait eşitlikler, V = V = 0 I I Y = I V V V in in = = Vin IY = I =

24 OP AMP çıkış akımının yetersiz kalabileceği durumlarda, devre çıkışına bir transistör ilave etmek uygun olacaktır. Böylece daha büyük yük akımlarının kontrolü sağlanabilir (şekil.) Vcc I Y Y Vcc Q V I Şekil. : Transistör çıkışlı gerilim-akım dönüştürücü devresi Bu devreye ait eşitlikler ise, I V I Y i i = = I Y = V I V V Vi I = Not: Transistörün kollektör ve emiter akımlarının birbirine eşit olduğu düşünülmüştür. Örnek.: Şekildeki devrede giriş geriliminin V ve 5V değerleri için yük akımını hesaplayınız. 00ohm I V Y 50ohm I Y Vcc V = V i V = 5V i I Y Vi V = = = 0mA 0,k I Y Vi 5V = = = 50mA 0,k 4

25 Örnek.: Şekildeki devrede giriş geriliminin,5v ve 6V değerleri için yük akımını hesaplayınız. Y 00ohm I Y 50ohm V Vcc I V V =,5V i V = 6V i I Y Vi,5V = = = 0mA 0,5k I Y Vi 6V = = = 40mA 0,5k Örnek.: Şekildeki devrede giriş geriliminin 4V ve 9V değerleri için yük akımını hesaplayınız. 5V I Y Y 50ohm Vcc V I 00ohm V = 4V i V = 9V i I Y Vi 4V = = = 40mA 0,k Vi 9V IY = = = 90mA 0,k 5

26 Deney Şeması: S V A COM 5.6k Y 47ohm I Y P 0k 7 4 S 6 -V Q BD4 50ohm/W Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve F bloğunu bulun. - Gözlem tablosunda verilen değerler için yük akımını hesaplayın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- P potansiyometresi ile giriş gerilimini gözlem tablosunda verilen değerlere ayarlayın. 5- Giriş gerilimine karşılık gelen yük akımı değerlerini ölçerek gözlem tablosuna kaydedin. Gözlem Tablosu: V i 0V V V V 4V 5V 6V 7V Hesaplanan I Y Ölçülen I Y 6

27 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : TOPLAYICI DEVESİ DENEY NO: 7 Giriş: Toplayıcı devresi şekil 4. de görülmektedir. Devrede üç giriş kullanılmıştır. Ancak giriş sayısı iki veya daha fazla olabilir. V V V I I I V a V b I f f Vcc Şekil 4. : Toplayıcı devresi Devrenin analizi yapılacak olursa, V a = V = 0 b I I I = I f V -V V -V V -V V -V = a a a a o V - 0 V - 0 V V = V V V -V = f f o f o ( ) = = = = V V V = -V V = - V V V f o o sonuçları elde edilir. Görüldüğü gibi devre, girişine uygulanan gerilimleri toplamaktadır. Örnek 4.: Şekildeki devrede çıkış geriliminin değerini hesaplayın. f V V 5V -V 0k 0k 0k Vcc ( ) o ( ( )) V = - V V V = = -V o 7

28 Örnek 4.: Şekildeki devrede çıkış geriliminin değerini hesaplayın. V V V V V V 0k 0k 0k f 0k Vcc ( ) ( ) V = - V V V V = - = -6V o o Deney Şeması: S V P 0k V 00k 7 f 00k V COM P 0k V 00k LM S -V Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve G bloğunu bulun. - Gözlem tablosunda verilen değerler için çıkış gerilimini hesaplayın. Çıkış geriliminin, besleme gerilimi değerinin Volt aşağısına kadar çıkabileceğini dikkate alın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- P ve P potansiyometrelerini kullanarak değişik V ve V gerilimlerine karşılık gelen V o çıkış gerilimlerini voltmetre ile ölçün. 5- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın. Gözlem Tablosu: Girişler V o V (V) V (V) Hesaplanan Ölçülen 8

29 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : GEİLİM İZLEYİCİ DEVESİ DENEY NO: 8 Giriş: Gerilim izleyici devresi şekil 6. de görülmektedir. V a V b Vcc Şekil 6. : Gerilim izleyici devresi Devrenin analizi yapılacak olursa, V a V = V ve V = V a o b i V o = V = V i b sonuçları elde edilir. Görüldüğü gibi devre çıkışından, girişe uygulanan sinyalin aynısı alınmaktadır. Gerilim izleyici devresi, iki kat arasında empedans uygunlaştırıcı bir tampon devre özelliği gösterir. Örnek 6.: Şekildeki devrede çıkış sinyalinin şeklini çizin. Vcc 500mV pp V i V o 500 mv 500 mv 9

30 Deney Şeması: GND CH CH 7 S V LM74 4 S 6 -V Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve H bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - V i girişine 500 mv pp / khz değerli sinüs sinyal uygulayın. 4- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 5- V i girişine 5 V pp / khz değerli sinüs sinyal uygulayın. 6- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. Gözlem Tablosu: V/d: 00mV 500mV T/d: 0.5ms 0

31 V/d: T/d: V/d: V 5V T/d: 0.5ms V/d: T/d:

32 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : YAIM DALGA DOĞULTUCU DEVESİ DENEY NO: 9 Giriş: Şekil 8. de pozitif çıkışlı yarım dalga doğrultucu devresi görülmektedir. Vcc D Şekil 8. : Pozitif çıkışlı yarım dalga doğrultucu devresi Birçok OP AMP uygulamasında olduğu gibi, yarım dalga doğrultucu devresini de eviren ya da evirmeyen türünde giriş bağlantısıyla yapmak mümkündür. Şekil 8. de görülen devre evirmeyen yapıda ve temelde bir gerilim izleyici devresidir. Bu devreyi gerilim izleyici devresinden ayıran tek nokta ise OP AMP çıkışına bağlanmış olan diyottur. Sadece tek bir diyot kullanmak yerine ilave OP AMP entegresi kullanarak doğrultucu yapma isteği başlangıçta anlamsız görülebilir. Ancak, günümüzde yaygın olarak kullanılan silisyum diyotların iletime gitme seviyesini ifade eden eşik gerilimi yaklaşık 0,6V civarındadır. Bunun anlamı ise, eşik seviyenin altında kalan ac sinyallerin sadece diyot kullanılarak doğrultulamayacak olmasıdır. Vcc D İdeal diyot Şekil 8. : Eşdeğer yapı ideal diyot gibi davranır Şekil 8. den görüleceği gibi, devre aslında ideal diyota (precision diyot) yakın bir özellik göstermektedir. Böylece çok küçük genlikli ac sinyallerin doğrulması da yapılabilmektedir. Vcc Şekil 8. : Pozitif alternansta diyot kısa devredir Giriş geriliminin pozitif alternansında, OP AMP çıkışı da pozitif olacağından doğru polarma olan diyot iletime giderek kısa devre özelliği gösterir. Devre bu haliyle gerilim izleyici olup, pozitif alternanslarda çıkış gerilimi giriş gerilimine eşittir (şekil 8.).

33 Vcc Şekil 8.4 : Negatif alternansta diyot açık devredir Giriş geriliminin negatif alternansında, OP AMP çıkışı da negatif olacağından ters polarma olan diyot kesime giderek açık devre özelliği gösterir. Dolayısıyla girişin negatif alternansları için çıkış gerilimi sıfır olur (şekil 8.4). V i V o Şekil 8.5 : Pozitif çıkışlı yarım dalga doğrultucu giriş-çıkış sinyalleri Negatif çıkışlı yarım dalga doğrultucu yapmak için diyotun ters çevrilmesi yeterli olacaktır (şekil 8.6). Vcc D Şekil 8.6 : Negatif çıkışlı yarım dalga doğrultucu devresi V i V o Şekil 8.7 : Negatif çıkışlı yarım dalga doğrultucu giriş-çıkış sinyalleri

34 Deney Şeması: GND CH CH 7 4 S S 6 V S -V D N448 D N448 0k Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve A bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - S anahtarını nolu konuma alarak devrenin girişine 5V PP /00Hz sinüs dalga sinyal uygulayın. 4- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 5- Devrenin girişine 500mV PP /00Hz sinüs dalga sinyal uygulayın. 6- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 7- S anahtarını nolu konuma alarak gözlemlerinizi tekrarlayın. Gözlem Tablosu: S anahtarı nolu konumda V i V o V/d: V T/d: 5ms V/d: T/d: 4

35 S anahtarı nolu konumda V i V o V/d: 000mV T/d: 5ms V/d: T/d: S anahtarı nolu konumda V i V o V/d: V T/d: 5ms V/d: T/d: S anahtarı nolu konumda V i V o V/d: 00mV T/d: 5ms V/d: T/d: 5

36 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : TAM DALGA DOĞULTUCU DEVESİ DENEY NO: 0 Giriş: Şekil 9. de pozitif çıkışlı tam dalga doğrultucu devresi görülmektedir. Vcc IC D D Vcc IC Şekil 9. : Pozitif çıkışlı tam dalga doğrultucu devresi Tam dalga doğrultucu, gerilim izleyici (IC ) ve eviren yükselteç (IC ) devrelerinin birleşmesinden oluşmuştur. Doğrultma işlemi ise diyotlar tarafından yapılmaktadır. Vcc IC D D Vcc IC Şekil 9. : Pozitif alternansta D kısa devre, D açık devredir Giriş geriliminin pozitif alternansında, IC in çıkışı da pozitif olacağından doğru polarma olan D iletime giderek kısa devre ve ters polarma olan D kesime giderek açık devre özelliği gösterir. IC ve IC birlikte gerilim izleyici olarak davranır. Bu nedenle pozitif alternanslarda çıkış gerilimi giriş gerilimine eşit olur (şekil 9.). Giriş geriliminin negatif alternansında, IC in çıkışı da negaitif olacağından ters polarma olan D kesime giderek açık devre ve doğru polarma olan D iletime giderek kısa devre özelliği gösterir. IC den oluşan bölüm gerilim izleyici olarak davranırken, IC den oluşan bölüm kazancı - olan eviren yükselteç olarak davranır (şekil 9.). Hemen belirtelim, ve dirençleri eşit değerli seçilmiştir. IC çıkışında giriş sinyalinin aynısı bulunmakta ve bu sinyal direnci üzerinden evirmeyen yükseltece uygulanmıştır. Böylece giriş geriliminin negatif alternansları, fazı 80 o değiştirilerek çıkışa aktarılır. 6

37 Vcc IC D D Vcc IC Şekil 9. : Negatif alternansta D açık devre, D kısa devredir V i V o Şekil 9.4 : Pozitif çıkışlı tam dalga doğrultucu giriş-çıkış sinyalleri D ve D diyotlarının yönleri ters çevrilerek negatif çıkışlı tam dalga doğrultucu devresi elde edilebilir (şekil 9.5). Vcc IC D D Vcc IC Şekil 9.5 : Negatif çıkışlı tam dalga doğrultucu devresi 7

38 V i V o Şekil 9.6 : Negatif çıkışlı tam dalga doğrultucu giriş-çıkış sinyalleri Deney Şeması: GND CH CH.5k.5k 7 IC 4 S S 6 V -V D N448 D N448 k 7 IC k Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve B bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - Devrenin girişine 5V PP /00Hz sinüs dalga sinyal uygulayın. 4- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 5- Devrenin girişine 500mV PP /00Hz sinüs dalga sinyal uygulayın. 6- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 8

39 Gözlem Tablosu: V i V o V/d: V T/d: 5ms V/d: T/d: V i V o V/d: 00mV T/d: 5ms V/d: T/d: 9

40 KONU DENEY ADI : OSİLATÖ DENEYLEİ : OP AMP LI ASTABLE MULTİVİBATÖ DEVESİ DENEY NO: Giriş: OP AMP lı astable multivibratör devresi şekil 5. de görülmektedir. V Vcc C Şekil 5. : OP AMP lı Astable Multivibratör devresi Geribesleme direnci çok büyük tutularak devrenin bir karşılaştırıcı olarak çalışması sağlanmıştır. Devre çalıştırıldığı ilk anda çıkışın V cc olduğu varsayılırsa, ve bölücü dirençleri üzerinden pozitif bir V gerilimi oluşur. Bu arada C kondansatörü direnci üzerinden şarj olmaya başlar. V >V olduğundan çıkış V cc seviyede kalmaya devam eder. Zamanla C kondansatörü üzerindeki pozitif şarj gerilimi artar ve V >V olur. Bu durumda çıkış -V cc olur. V gerilimi negatif olurken, C kondansatörü önce deşarj ardından da -V cc gerilimine şarj olmaya başlar. V gerilimi V geriliminden daha pozitiftir ve V >V olduğundan çıkış -V cc seviyesinde kalmaya devam eder. Bir süre sonra şarj olan C kondansatörü üzerindeki artan negatif gerilim V seviyesini geçer. V >V olacağından çıkış V cc seviyesine gider. Bu olaylar periyodik olrak devam ederken, çıkışta kare dalga bir sinyal oluşmaktadır. Çıkış sinyalinin periyot ve frekans değerleri, T =.. C.ln. f = T formülleri ile bulunur. 40

41 V V CC. - VCC. t V o V CC t -V CC Şekil 5. : OP AMP lı Astable Multivibratör devresine ait sinyaller Örnek 8.: Şekilde verilen devrenin osilasyon frekansını hesaplayın. 0M Vcc 00k C 0nF 0k ( ) ( ) 00.0 T =.. C.ln. = ln. = 0, 064 sn f = = = 7, 47 Hz T 0, 064 4

42 Deney Şeması: P V M 7 S 0k V CH CH GND 6 C nf 4 S -V 0k k Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve C bloğunu bulun. - Devrenin çıkış frekansını hesaplayarak sonucu gözlem tablosuna kaydedin. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- Osilaskopla V ve V o sinyallerini gözlemleyin. 5- Osilatör çıkış frekansını ölçüp sonucu gözlem tablosuna kaydedin. 6- Ölçtüğünüz sinyalerin osilaskop ekranındaki görüntülerini çiziniz. Gözlem Tablosu: V V/d: T/d: 4

43 V/d: T/d: P min P max Hesaplanan frekans Ölçülen frekans 4

44 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : LOGAİTMİK YÜKSELTEÇ DEVESİ DENEY NO: Giriş: Bir diyottan geçen ileri yön akımı, diyota uygulanan gerilimle birlikte başka değişkenlere de bağlıdır. Shockley teoremine göre bir pn jonksiyon diyottan geçen akım, o qv / kt ( ) I = I e formülü ile ifade edilir. I :Diyot akımı (A) I o :Ters yön saturasyon akımı (A) V :Diyot gerilimi (V) q :Elektron şarjı (,6.0-9 C) k :Boltzmann sabiti (,8.0 - J/K) T :Kelvin cinsinden sıcaklık IF V Doğru polarma bölgesi VF Is Ters yön saturasyon akımı Ters polarma bölgesi I Şekil. : Diyot ters yön saturasyon akımı Diyot geriliminin 00mV tan büyük olduğu değerler için (V>00mV) denklem, I = I. e o qv / kt şeklinde yazılabilir. Buradan formül düzenlenecek olursa, I I = Io. e = e I qv / kt qv / kt o I qv / kt I qv ln = ln ( e ) ln = ln e ln e = Io Io kt I qv kt I ln = V = ln Io kt q Io 44

45 kt I V = ln q Io kt 7, q o C sıcaklık değerinde mv = V V I = 6.0 ln Io Logaritmik yükselteç devresi şekil. de görülmektedir. D I I Vcc Şekil. : Logaritmik yükselteç devresi Dikkat edilirse devre aslında bir eviren yükselteç devresidir. Farklı olarak geribesleme direnci yerine bir diyot kullanılmıştır. OP AMP girişleri akım çekmediğinden direnç ve diyottan geçen akım eşittir. Bu akımın değeri, V i I = formülü ile hesaplanabilir. Devrenin çıkış gerilimi aslında diyot uçlarında düşen gerilime eşit olup girişle arasında 80 o faz farkı bulunmaktadır. Tüm bunlar göz önüne alınarak çıkış gerilimine ait eşitlik, V I o = 6.0 ln Io V V / i o = 6.0 ln Io V V i o = 6.0 ln Io şeklinde bulunur. 45

46 Örnek.: Şekildeki devrenin çıkış gerilimini hesaplayın. D N448 5V 0k Vcc N448 0, 0,.0 için Io pa = A V V i o = 6.0 ln Io V o = 6.0 ln 5 ( 0.0 )( 0,.0 ) Vo = 6.0., 580mV = 0, 58V Deney Şeması: S V D V COM P k 5.6k 7 N S -V 46

47 Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve D bloğunu bulun. - Gözlem tablosunda verilen giriş gerilimi değerleri için devrenin çıkış gerilimini hesaplayın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- P yardımıyla devre girişine tabloda verilen giriş gerilimi değerlerini uygulayarak, bunlara karşılık gelen çıkış gerilimlerini ölçün. 5- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın. Gözlem Tablosu: V i (V) Hesaplanan V o Ölçülen V o 0,.0 - N448 için Io 0,pA0,.0A 0,.0- = 47

48 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : AKIM- GEİLİM DÖNÜŞTÜÜCÜ DEVESİ DENEY NO: Giriş: Eviren girişli akım-gerilim dönüştürücü devresi şekil. de görülmektedir. I Vcc I Şekil. : Eviren girişli akım-gerilim dönüştürücü devresi Devre temelde eviren yükselteç olup, devrenin analizindeki hareket noktası, OP AMP girişlerinin akım çekmiyor ve negatif geribesleme durumunda giriş terminallerinin zahiri kısa devre etkisi gösteriyor olmasıdır. Buna göre devrenin analizi yapılacak olursa, V I V O = I. O = I = I. sonuçları elde edilir. Devrenin çıkış gerilimi giriş akımına bağlı olup, akım değişimlerini gerilim değişimlerine dönüştürmektedir. Vcc V I V I Şekil. : Evirmeyen girişli akım-gerilim dönüştürücü devresi Eviren girişli akım-gerilim dönüştürücü devresi ise şekil. de görülmektedir. Devreye ait eşitlikler, V = I. V = V = V O O V = I. 48

49 Örnek.: Şekildeki devrede giriş akımının ma ve 5mA değerleri için çıkış gerilimini hesaplayınız..5k I Vcc I I = ma V O O = I. = ( ).(,5 ) =,5 ( ) ( ) V ma k V I = 5mA V O = I. V = 5 ma.,5k = 7,5V O Örnek.: Şekildeki devrede giriş akımının 0mA ve 5mA değerleri için çıkış gerilimini hesaplayınız. Vcc I 470ohm I = 0mA V O O = I. = ( 0 ).( 0, 47 ) = 4,7 ( ) ( ) V ma k V I = 5mA V O = I. V = 5 ma. 0, 47k =,75V O 49

50 Deney Şeması: A COM S V 0ohm 7 V COM P 0k I 4 6 0ohm k S -V Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve E bloğunu bulun. - Gözlem tablosunda verilen değerler için çıkış gerilimini hesaplayın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- P potansiyometresi ile I akımını gözlem tablosunda verilen değerlere ayarlayın. 5- I akımına karşılık gelen çıkış gerilimi değerlerini ölçerek gözlem tablosuna kaydedin. 6- P potansiyometresi ile I akımınının negatif değerler almasını sağlayarak çıkış gerilimini gözlemleyin. Gözlem Tablosu: I 0 ma ma ma 4mA 5mA 6mA 7mA 8mA Hesaplanan V o Ölçülen V o 50

51 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : ENSTUMANTASYON YÜKSELTECİ DEVESİ DENEY NO: 4 Giriş: Sensör ve transduserler, ortamdaki fiziksel değişimleri algılayabilen devre elemanlardır. Algılama sonucunda eleman uçlarından küçük değerli bir gerilim ya da direnç değişimi elde edilir. Dolayısıyla bu küçük değişimlerin daha büyük elektriksel işaretlere dönüştürülmesi ihtiyacı bulunmaktadır. Enstrumantasyon yükselteçleri bu küçük değişimlerin kuvvetlendirilmesi amacıyla kullanılır. Enstrumantasyon yükselteci aslında büyük kazançlı bir fark yükseltecidir. Bir enstrumantasyon yükseltecinin temel özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir. - Kayma gerilimi ve sürüklenme minimize edilmiştir. - Giriş empedansı çok yüksektir. - Çıkış empedansı çok düşüktür. 4- Kazanç kararlıdır. 5- Doğrusal olmayan özellikler en aza indirgenmiştir. 6- CM çok yüksektir. Temel enstrumantasyon yükselteci devresi şekil 4. de görülmektedir. Vcc Eviren giriş V Vcc V i Vcc 4 Evirmeyen giriş V Giriş bölümü Çıkış bölümü Şekil 4. : Temel enstrumantasyon yükselteci Temel enstrumantasyon yükselteci, eviren ve evirmeyen girişler için gerilim izleyici olarak düzenlenmiş giriş bölümü ile fark yükselteç olarak çalışan çıkış bölümünden meydana gelir. Vcc V V Vcc Vcc V V b V a 4 V Şekil 4. : Temel enstrumantasyon yükselteci çıkış geriliminin bulunması 5

52 Gerilim izleyici olarak düzenlenmiş giriş bölümündeki OP AMP ların çıkışında girişlerine uygulanan gerilimler aynen görülür (şekil 4.). Giriş bölümündeki bu OP AMP lar için kazanç olmakla beraber, devrenin giriş empedansı oldukça yüksek olacaktır. Devrenin çıkış gerilimi, V V V V = b b O V V V V = b b O 4 Vb = Va = V V V V V 4 4 = O V V = V V 4 4 O 4 4 V V = V V 4 4 O 4 4 V V V = V 4 4 O 4 4 V V 4 4 = VO = ve = durumunda 4 V V = V 4 O 4 V V = V O V = V V O O ( ) V = V V V = V V V V = V V = V ( ) O i O i 5

53 Örnek 4.: Şekildeki devrenin çıkış gerilimini hesaplayın. Vcc V 0mV 00k Vcc k k V b V a 4 00k Vcc V mv ( ) V = V V = 0 = mv i VO = Vi = mv = mv Deney Şeması: S V V.k 7 00k V COM 7 0k 5V 5 0k.k 4 00k 4 6 V S -V P 0k 6 0k 5

54 Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve F bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - Gözlem tablosunda verilen giriş gerilimi değerleri için çıkış gerilimini değerlerini hesaplayın. 4- P potansiyometresi yardımıyla giriş gerilimini gözlem tablosunda verilen değerler için ayarlayıp, bu değerlere karşılık gelen çıkış gerilimi değerlerini ölçün. 5- Hesaplama ve ölçüm sonuçlarını karşılaştırın. Gözlem Tablosu: V i 0mV 5mV 50mV 75mV 00mV 50mV 00mV Hesaplanan Ölçülen 54

55 KONU DENEY ADI : OSİLATÖ DENEYLEİ : OP AMP LI ZAMANLAYICI DEVESİ DENEY NO: 5 Giriş: OP AMP lı zamanlayıcı devresi şekil 6. de görülmektedir. Vcc V Vcc B V C 4 Şekil 6. : OP AMP lı TUN-ON tipi zamanlayıcı devresi OP AMP çıkışından girişe geribesleme yapılmadığı için devre temel olarak bir karşılaştırıcıdır. Çıkış yükünü oluşturan LED in ışık verebilmesi için, V >V durumunun oluşması gereklidir. B butonuna basılarak zamanlama işlemi başlatılır. Butona basıldığında C kondansatörü hemen deşarj olacağı için V gerilimi şase potansiyelinde olur. Gerilim bölücü ve dirençleri üzerinden sağlanan V ise bu dirençlerin değeri tarafından belirlenen pozitif bir değere sahiptir. Bu durumda V <V olacağından, OP AMP çıkışı -V CC seviyesindedir ve LED sönüktür. Butona basıldıktan sonra C kondansatörü şarj olmaya ve V gerilimi artmaya başlamıştır. Zamanla artan V gerilimi bir süre sonra V seviyesine ulaşır ve geçer. Böylece V >V durumu gerçekleşerek, OP AMP çıkışı V CC seviyesine gider ve LED in yanmasını sağlar. Devre zamanla işlemi başladıktan bir süre sonra yükün çalışmasını sağlaması nedeniyle TUN-ON tipi bir zamanlayıcıdır. Burada zaman gecikme süresini belirleyen değişkenler, V geriliminin seviyesi ile ve C in değerleridir. Devrede butona basıldıktan sonra LED in yanması için V geriliminin V seviyesine ulaşması gerektiğinden, zaman gecikme süresi, t τ V = VCC. e V = VCC. V = V t τ VCC. = VCC. e = e t τ 55

56 = e t τ = e t τ t τ ln =.ln e ln e = ln t = τ τ.ln = t τ =. C t =. C.ln Örnek 8.: Şekilde verilen devrede butona basıldıktan kaç saniye sonra LED in ışık vereceğini hesaplayın. V 0k 00k V Vcc B V C 00uF 50k 4 0ohm t =. C.ln ( 50.0 ) ( 00.0 ) ( 50.0 ) 6 t = ( 0.0 ).( 00.0 ).ln = 0,5sn 56

57 Devrede zaman gecikmesi, veya C yada her ikisinin değerlerinin arttırılmasıyla uzatılabilir. Bunun dışında V referans geriliminin artması da süreyi uzatacaktır. Öyleyse V in değiştirilebilir olması sürenin de ayarlanabilir olmasını sağlayacaktır. veya sabit dirençlerinden birinin yerine potansiyometre konarak ayarlı bir zamanlayıcı devresi elde edilmiş olur (şekil 6.). Vcc V Vcc B V C P Şekil 6. : OP AMP lı TUN-ON tipi ayarlı zamanlayıcı devresi Tersi şekilde yani TUN-OFF tipi zamanlayıcı yapmak için, OP AMP girişlerinin yer değişmesi yeterli olacaktır (şekil 6.). Bu zamanlayıcı devresinde, butona basıldığında LED ışık verecek ve belirlenen süre sonunda LED sönecektir. Vcc Vcc V V B C P Şekil 6. : OP AMP lı TUN-OFF tipi ayarlı zamanlayıcı devresi Daha fazla akım çeken veya çalışma gerilimi farklı olan yüklerin kontrol edilmesi gereken devrelerde, OP AMP çıkışına röle bağlanarak yük röle kontakları üzerinden çalıştırılmalıdır. Eğer röle bobininin çektiği akım OP AMP ın verebileceği çıkış akımından fazla ise bu kez röle OP AMP çıkışına bağlanacak bir transistör üzerinden sürülmelidir (şekil 6.4 ve şekil 6.5). 57

58 Vcc YÜK NAK OU NKK V V Vcc Q B C P Şekil 6.4 : OP AMP lı röle çıkışlı TUN-ON tipi ayarlı zamanlayıcı devresi Vcc YÜK NAK OU NKK Vcc V V Q B C P Şekil 6.5 : OP AMP lı röle çıkışlı TUN-OFF tipi ayarlı zamanlayıcı devresi Deney Şeması: S V 00k 0k V 7 6 B V jumper 4 S -V 0ohm C P 0uF 00uF 00k 58

59 Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve G bloğunu bulun. - Bağlantı kablosu kullanarak C kondansatörünü devreye alın. - B butonuna kısa süreli basarak zamanlama işlemini başlatın. 4- Potansiyometrenin minimum ve maksimum konumları için zaman gecikme sürelerini ölçün. 5- Bağlantı kablosu kullanarak bu kez C kondansatörünü devreye alın ve gözlemlerinizi tekrarlayın. Gözlem Tablosu: C devrede C devrede P min P max P min P max Hesaplanan süre Ölçülen süre 59

60 KONU DENEY ADI : AKTİF FİLTE DEVELEİ : ALÇAK GEÇİEN FİLTE DEVESİ DENEY NO: 6 Giriş: Filtre devreleri, istenilen frekans değerlerindeki sinyalleri geçiren diğerlerini ise zayıflatan devrelerdir. Basit -C ve L-C bağlantıları ile pasif filtre devreleri yapmak mümkündür. Ancak kendinden sonraki devrelerin yükleme etkisi nedeniyle, pasif filtre devreleri istenilen verimi sağlamaktan uzaktır. Bu nedenle kazancı artırmak ve yükleme etkisini gidermek üzere OP AMP ilavesi ile gerçekleştirilen aktif filtre devreleri daha kullanışlı ve popülerdir. Aktif filtre devreleri birinci dereceden, ikinci dereceden vb. isimlerle anılır. Filtrenin derece numarası arttıkça, devrenin frekans tepkisi de ideale o kadar yaklaşmaktadır. Alçak geçiren filtre, belirli bir frekans değerinin altındaki sinyalleri geçiren, bu frekans değerinin üzerindeki sinyalleri ise giderek zayıflatan devredir. Zayıflatmanın başladığı frekans kesim frekansı (cutoff frequency) olarak isimlendirilir ve f c sembolü ile gösterilir. Kesim frekansı, kazancın 0,707değerine düştüğü frekanstır. Kazanç, çıkış geriliminin giriş gerilimine oranıdır. VO AV = = 0, 707 desibel cinsinden ise AV = 0.log 0, 707 = -db V İ Kazanç Kazanç 0 db Geçirilen frekans bandı Durdurulan frekans bandı 0 db - db Geçirilen frekans bandı Eğim Durdurulan frekans bandı f C Frekans f C Frekans -a- İdeal değişim -b- Gerçek değişim Şekil 8. : Alçak geçiren filtrenin frekans-kazanç değişimi Birinci dereceden alçak geçiren filtre Birinci dereceden alçak geçiren filtre devresinde kesim frekansından itibaren kazanç 0db/dekad lık bir eğimle azalır. Vcc C Şekil 8. : Birinci dereceden alçak geçiren filtre devresi Devrenin kesim frekansı, f C = formülü ile bulunur.. π.. C 60

61 Bilindiği gibi kondansatörler alçak frekanslarda yüksek direnç ve yüksek frekanslarda düşük direnç gösterirler. Bu özelliği alçak frekanslar için açık devre ve yüksek frekanslar için kısa devre özelliği gösterir şeklinde idealize edersek, devrenin alçak ve yüksek frekanslardaki eşdeğerlerini çizebiliriz. Bu eşdeğer devreler şekil 8. de görülmektedir. Vcc Vcc C C a-alçak frekans eşdeğeri a-yüksek frekans eşdeğeri Şekil 8. : Birinci dereceden alçak geçiren filtre devresinin eşdeğeri Görüldüğü gibi, alçak frekanslarda devre gerilim izleyici gibi davranıp çıkış gerilimini aynen çıkışa aktarmaktadır. Yüksek frekanslar için, yine gerilim izleyici olarak çalışan devrenin giriş ucu şase potansiyeline çekildiğinden çıkış gerilimi sıfıra düşer. Örnek 8.: Şekildeki devrenin kesim frekansını hesaplayın. Vcc 0k C nf fc = 595 Hz. π.. C =. π = -9 ( ) ( ) Devre, 595 Hz in altındaki giriş sinyallerini geçirecek ve bu frekansın üzerindeki sinyallerde kazanç azalacağından bu sinyalleri zayıflatarak çıkışa aktaracaktır. İkinci dereceden alçak geçiren filtre İkinci dereceden alçak geçiren filtre devresinde kesim frekansından itibaren kazanç 40db/dekad lık bir eğimle düşer. Bu hızlı düşüş nedeniyle ikinci dereceden filtrenin frekans cevabı ideale daha yakındır. 6

62 C Vcc C Şekil 8.4 : İkinci dereceden alçak geçiren filtre devresi Devrenin kesim frekansı, f C =.. π.. C formülü ile bulunur. C Vcc C Vcc C C a-alçak frekans eşdeğeri a-yüksek frekans eşdeğeri Şekil 8.5 : İkinci dereceden alçak geçiren filtre devresinin eşdeğeri Devre, alçak frekanslar için kazancı olan gerilim izleyici olarak davranırken, yüksek frekanslarda giriş şase potansiyelinde olduğundan çıkış gerilimi sıfırdır. Örnek 4.: Şekildeki devrenin kesim frekansını hesaplayın. k C 0nF k Vcc C 5nF 6

63 fc = = = 508 Hz.. π.. C.. π ( ) ( ) Devre, 508 Hz in altındaki giriş sinyallerini geçirecek ve bu frekansın üzerindeki sinyallerde kazanç hızla azalacağından bu sinyalleri zayıflatarak çıkışa aktaracaktır. Deney Şeması: GND CH CH V pp 680ohm C 66nF 680ohm LM S S 6 V -V C nf Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve A bloğunu bulun. - Devrenin kesim frekansını hesaplayın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- Devrenin girişine V PP sinüs dalga sinyal uygulayın. 5- Sinyalin frekansını gözlem tablosunda verilen değerlere sırasıyla ayarlayın. 6- Her bir frekans değeri için çıkış sinyalini ölçün. 7- Ölçtüğünüz çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranını hesaplayıp, sonucu kazanç (A V ) olarak gözlem tablosuna kaydedin. 8- Bulduğunuz kazanç değerlerini kullanarak devreye ait frekans-kazanç değişim eğrisini çizin. 9- Giriş sinyalinin frekansını kazancın -db seviyesine düştüğü değere kadar artırın. Giriş sinyalinin bu frekansını kesim frekansı olarak belirleyin. 0- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın. 6

64 Gözlem Tablosu: V V/d:0.5V Frekans 00 Hz 500 Hz khz khz khz 4 khz 5 khz 6 khz 7 khz A V=/ db (0 log A V) A V (/) 0,707 0, f(khz) Kesim frekansı (f C) Hesaplanan Ölçülen 64

65 KONU DENEY ADI : AKTİF FİLTE DEVELEİ : YÜKSEK GEÇİEN FİLTE DENEY NO: 7 Giriş: Yüksek geçiren filtre, belirli bir frekans değerinin üzerindeki sinyalleri geçiren, bu frekans değerinin altındaki sinyalleri ise giderek zayıflatan devredir. Kesim frekansı, tıpkı alçak geçiren filtre devresinde olduğu gibi, kazancın 0,707değerine düştüğü frekanstır. Kazanç Kazanç 0 db Durdurulan frekans bandı Geçirilen frekans bandı 0 db - db Eğim Durdurulan frekans bandı Geçirilen frekans bandı f C Frekans f C Frekans -a- İdeal değişim -b- Gerçek değişim Şekil 44. : Yüksek geçiren filtrenin frekans-kazanç değişimi Birinci dereceden yüksek geçiren filtre Birinci dereceden yüksek geçiren filtre devresinde kesim frekansından itibaren kazanç 0db/dekad lık bir eğimle azalır. C Şekil 44. : Birinci dereceden yüksek geçiren filtre devresi Devrenin kesim frekansı, f C =. π..c formülü ile bulunur. Örnek 44.: Şekildeki devrenin kesim frekansını hesaplayın. C.nF 00k 65

66 fc = = = 7Hz. π..c. π ,.0-9 ( ) ( ) Devre, 7 Hz in üzerindeki giriş sinyallerini geçirecek ve bu frekansın altındaki sinyallerde kazanç azalacağından bu sinyalleri zayıflatarak çıkışa aktaracaktır. İkinci dereceden yüksek geçiren filtre İkinci dereceden yüksekgeçiren filtre devresinde kesim frekansından itibaren kazanç 40db/dekad lık bir eğimle düşer. Bu hızlı düşüş nedeniyle ikinci dereceden filtrenin frekans cevabı ideale daha yakındır. C C Şekil 44. : İkinci dereceden yüksek geçiren filtre devresi Devrenin kesim frekansı, f C = formülü ile bulunur...π..c Örnek 4.: Şekildeki devrenin kesim frekansını hesaplayın. 5k C 4.7nF C 4.7nF 0k fc = = = 4789Hz..π..C.. π ,7.0-9 ( ) ( ) Devre, 4789 Hz in üzerindeki giriş sinyallerini geçirecek ve bu frekansın altındaki sinyallerde kazanç hızla azalacağından bu sinyalleri zayıflatarak çıkışa aktaracaktır. 66

67 Deney Şeması: GND CH CH V pp C nf 680ohm C nf.6k LM S S 6 V -V Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve B bloğunu bulun. - Devrenin kesim frekansını hesaplayın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- Devrenin girişine V PP sinüs dalga sinyal uygulayın. 5- Sinyalin frekansını gözlem tablosunda verilen değerlere sırasıyla ayarlayın. 6- Her bir frekans değeri için çıkış sinyalini ölçün. 7- Ölçtüğünüz çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranını hesaplayıp, sonucu kazanç (A V ) olarak gözlem tablosuna kaydedin. 8- Bulduğunuz kazanç değerlerini kullanarak devreye ait frekans-kazanç değişim eğrisini çizin. 9- Giriş sinyalinin frekansını kazancın -db seviyesine düştüğü değere kadar azaltın. Giriş sinyalinin bu frekansını kesim frekansı olarak belirleyin. 0- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın. Gözlem Tablosu: V/d: 0.5V V T/d: 0.5ms 67

68 Frekans 7 khz 6 khz 5 khz 4 khz khz khz khz 500 Hz 00 Hz A V = / db (0 log A V ) A V (/) 0,707 0, f(khz) Kesim frekansı (f C) Hesaplanan Ölçülen 68

69 KONU DENEY ADI : AKTİF FİLTE DEVELEİ : BAND GEÇİEN FİLTE DENEY NO: 8 Giriş: Band geçiren filtre, belirli bir frekans bandındaki sinyalleri geçiren, bu band dışındaki sinyalleri ise giderek zayıflatan devredir. Kesim frekansı, tıpkı diğer filtre devrelerinde olduğu gibi, kazancın 0,707değerine düştüğü frekanstır. Farklı olarak, band başında (f L ) ve band sonunda (f H ) olmak üzere iki tane kesim frekansı ve kazancın maksimum olduğu merkez frekansı (f O ) bulunmaktadır. Kazanç Kazanç 0 db Durdurulan frekans bandı Geçirilen frekans bandı Durdurulan frekans bandı 0 db - db Durdurulan frekans bandı Geçirilen frekans bandı Durdurulan frekans bandı f C Frekans f L f O B f H Frekans -a- İdeal değişim -b- Gerçek değişim Şekil 0. : Band geçiren filtrenin frekans-kazanç değişimi Multiple feedback band geçiren filtre (ikinci dereceden) C = C Devrenin merkez frekansı, Şekil 0. : Multiple feedback band geçiren filtre devresi f = f. f O L H olup devre elemanlarına bağlı olarak aldığı değer, fo =.. olmaktadır.. π. C.. Devrenin merkez frekansındaki kazancı, A V = = - - dir. Devrenin band genişliği, B = f - f H L olup devre elemanlarına bağlı olarak aldığı değer, B = π.. C olmaktadır. 69

70 Devrenin kalite faktörü ise, fo fo Q = = olup devre elemanlarına bağlı olarak aldığı değer, Q = π. f.. B f - f O C H L olmaktadır. Kalite faktörü büyüdükçe devrenin geçirdiği frekans bandı daralacak ve daha kesin bir seçicilik sağlayacaktır. Örnek 0.: Şekildeki devrenin f O, B, f L ve f H değerlerini hesaplayın. C 47nF 4k k C 47nF 0ohm f O ( ) - ( ) ( ) (.0 ) ( 0) ( ) ( ) ( ) = = =. π. C π B = = = 8 Hz π.. C π fo 005 Q = = = 7, B 8 Hz 005 fo = fl. fh fl. fh = 005 fl. fh = 005 fh = f L B = f - f f - f = 8 H L H L f L fl = = fl = 8. fl fl fl f 8. f = 0 L L İkinci dereceden bir bilinmeyenli bu denklem çözülerek f L ve f H frekansları bulunur. 70

71 f 8. f = 0 L L ( ) = b a c = = (005 ) f L -b = = = = 869 Hz. a. B = f - f 8 = f -869 f = = 5Hz H L H H Sallen-Key band geçiren filtre (ikinci dereceden) C C Şekil 0. : Salen-Key band geçiren filtre devresi Devrenin merkez frekansı, f O =. π.. C formülü ile bulunur. Devrenin iç kazancı G = olup merkez frekansındaki kazanç, A V G = -G dir. Örnek 0.: Şekildeki devrenin merkez frekansını hesaplayın. 0k 0k C 5nF C 5nF 0k fo = 06Hz. π.. C =. π = -9 ( ) ( ) 7

72 Alçak geçiren ve yüksek geçiren filtrelerle band geçiren filtre yapımı V i Yüksek geçiren Alçak geçiren V o V i Band geçiren V o = filtre devresi filtre devresi filtre devresi Şekil 0.4 : Yüksek ve alçak geçiren filtrelerle band geçiren filtre elde edilmesi Kazanç Geçirilen frekans bandı Frekans Şekil 0.5 : Band geçiren filtrenin frekans-kazanç değişimi Deney Şeması: GND Yüksek geçiren filtre devresi Alçak geçiren filtre devresi CH CH V pp C nf 680ohm C nf.6k 7 4 S S 6 V -V 680ohm C 66nF 680ohm C nf 7 4 S S 6 V -V Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin. A ve B bloğunu bulun. - Devrenin merkez frekansını (f O ) ve band genişliğini (B) hesaplayın. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. 4- Devrenin girişine V PP sinüs dalga sinyal uygulayın. 5- Sinyalin frekansını çıkış sinyali genliğinin maksimum olduğu seviyeye ayarlayarak bu değeri f O olarak kaydedin. 7

73 6- Giriş sinyalinin frekansını, çıkış sinyalinin maksimum seviyesinin 0,707 sine düştüğü değerlere kadar band başı ve band sonu için ayarlayın. Giriş sinyalinin bu frekans değerlerini f L ve f H olarak belirleyin. 7- Merkez frekansın altında ve üstünde değişik frekans değerleri için çıkış sinyalini ölçün. Gözlem Tablosu: V/d: 0.5V V T/d: 0.5ms Frekans f O=.. f L f O f H B=f H-f L 7

74 KONU DENEY ADI : İŞLEMSEL YÜKSELTEÇLE : OFSET AYAININ YAPILMASI DENEY NO: 9 Giriş: Geri beslemesiz OP AMP kazancının çok yüksek olması nedeniyle, girişlerin eşit olduğu durumda dahi çıkış gerilimi sıfır olmayabilir. Çoğu uygulama için çok önemli olmayan bu durum, hassas ölçüm gerektiren işlemler için sorun oluşturur. Bu sorunu gidermek amacıyla OP AMP ofset ayarının yapılması gerekir. V cc P 4 -V cc Şekil. : Ofset ayar devresi Görüldüğü gibi OP AMP girişleri birleştirilerek şaselenmiştir. Giriş gerilimleri eşit ve sıfır olduğuna göre, OP AMP ın çıkış gerilimi de sıfır olmalıdır. Potansiyometre, OP AMP çıkış gerilimi sıfıra düşene dek ayarlanır. Deney Şeması: S V V COM P 0k S -V 74

75 Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve C bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - OP AMP çıkış gerilimini ölçün. 4- P yardımıyla OP AMP çıkış gerilimini sıfıra ayarlayın. 5- Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını karşılaştırın. Gözlem Tablosu: OP AMP çıkış gerilimi Ofset ayarından önce Ofset ayarından sonra 75

76 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : PEAK DEDEKTÖ DEVESİ DENEY NO: 0 Giriş: Şekil 7. de peak (tepe) dedektör devresi görülmektedir. Vcc D C Şekil 7. : Pozitif tepe dedektör devresi Bir ac sinyalin tepe değerini ölçmek ve bu sonucu tutmak için peak (tepe) dedektör devreleri kullanılır. Şekil 7. de görülen devre temelde pozitif çıkışlı yarım dalga doğrultucudur. Doğrultucu çıkışına ilave edilmiş olan C kondansatörü giriş gerilimi pozitif alternansının tepe değerine şarj olur ve negatif alternans boyunca bu değeri tutar (şekil 7.). V i V o Şekil 7. : Pozitif tepe dedektör giriş-çıkış sinyalleri Ancak çıkışa bağlanacak yükün çekeceği akım neticesinde C kondansatörü deşarj olmaya başlayacağından, devrenin çıkış gerilimi, giriş gerilimi tepe değerinin altına iner. Bu sakıncayı gidermek üzere şekil 7. deki devrenin çıkışına tampon amaçlı gerilim izleyici devresi ilave edilir (şekil 7.). Vcc IC D C B Vcc IC Şekil 7. : Pozitif tepe dedektör devresi (tampon çıkışlı) 76

77 Şekil 7. de görüldüğü gibi devrede iki tane OP AMP kullanılmıştır. IC, ve D elemanlarından oluşan bölüm aslında pozitif çıkışlı yarım dalga doğrultucudur. Giriş geriliminin pozitif alternansında D iletimdedir ve C kondansatörü pozitif tepe değerine şarj olur. Bundan sonra giriş gerilimi düşse dahi C kondansatörü mevcut tepe değerini tutmaya devam eder. IC entegresi ise C ile çıkış arasında tampon oluşturarak C in deşarjını önler. C in istenildiği zaman deşarj edilmesini sağlamak üzere B butonu kullanılmıştır. Devrede kullanılan diyotun yönü değiştirilerek negatif tepe dedektör devresi elde edilebilir. Bu kez devre giriş geriliminin negatif tepe değerini tutma işlemini gerçekleştirir. Böyle bir devre şekil 7.4 de ve devreye ait sinyal şekilleri şekil 7.5 de görülmektedir. Vcc IC D C Vcc IC Şekil 7.4 : Negatif tepe dedektör devresi (tampon çıkışlı) V i V o Şekil 7.5 : Negatif tepe dedektör giriş-çıkış sinyalleri 77

78 Deney Şeması: GND CH CH S V 7 IC 4 6 D N448 C 0uF B 7 IC 4 6 S -V Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve D bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - S anahtarını nolu konuma alarak devrenin girişine 0V PP /00Hz sinüs dalga sinyal uygulayın. 4- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 5- Giriş sinyalinin genliğini V PP /00Hz e düşürerek çıkış sinyalini izlemeye devam edin. Çıkış sinyalinde değişim olup olmadığını gözlemleyin. 6- B butonuna kısa süreli basarak devreyi resetleyin. Çıkış sinyalindeki değişimi gözlemleyin. Gözlem Tablosu: Giriş 0V pp /00Hz V i V o V/d: V T/d: 5ms V/d: T/d: 78

79 Giriş V pp /00Hz e düşürüldüğünde (butona basılmamış) V i V o V/d: 0.V T/d: 5ms V/d: T/d: Giriş V pp /00Hz e düşürülüp butona basıldıktan sonra V i V o V/d: 0.V T/d: 5ms V/d: T/d: 79

80 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : SABİT GEİLİM DEVESİ DENEY NO: Giriş: Sabit gerilim devresi devresi şekil. de görülmektedir. Vcc Vcc VO = Vi = VZener Z Y Şekil. : Sabit gerilim devresi Sabit gerilim devresi, gerilim regülasyonu sğlamak için kullanılır. Bu devre, çıkışındaki gerilimi besleme gerilimi ve yükün çektiği akımdaki değişimlere karşı sabit tutmaktır. Devre temelde gerilim izleyici olup, çıkış gerilimi evirmeyen girişteki zener gerilimi değerine eşit olacaktır. Çıkışa bağlanan yük direncinin çekeceği akım değişimleri (OP AMP ın verebileceği maksimum akım sınırı içinde) devrenin çıkış gerilimini etkilemeyecektir. OP AMP çıkışına transistör ilave edilerek, devrenin daha büyük yük akımlarını karşılaması sağlanabilir (şekil.). Vcc Vcc Z Q Y Şekil. : Transistör çıkışlı sabit gerilim devresi 80

81 Deney Şeması: S V V COM k Z 4.7V S -V I Y A COM S 70ohm Y k Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve E bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - S anahtarını nolu konuma alın. 4- Yük akımı ve çıkış gerilimi değerlerini ölçerek gözlem tablosuna kaydedin. 5- S anahtarını nolu konuma alarak gözlemlerinizi tekrarlayın. 6- Yük direnci ( Y ) değerinin değişmesi çıkış gerilimini etkiliyor mu? Gözlemleyin. Gözlem Tablosu: V o I Y Y=70ohm Y=k 8

82 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : İNTEGAL DEVESİ DENEY NO: Giriş: İntegral devresi şekil. de görülmektedir. C i v i i Vcc v o Şekil. : İntegral devresi OP AMP girişleri akım çekmediğinden, devredeki direnç ve kondansatör üzerinden geçen akımlar birbirine eşittir. v i i = ve i = C dvc dt Devrenin çıkış gerilimi kondansatör üzerindeki gerilime eşit olup 80 o devrenin çıkış gerilimi, faz farklıdır. Buna göre v c = v o vi dvo = C dt v = v dt v C o i o( ilk ) olarak bulunur. Görüldüğü gibi çıkış gerilimi, hem giriş geriliminin genliğine (yükseklik) hem de zamana (genişlik) bağlıdır. Dolayısıyla bu bir grafiğin alan ölçümüdür. Devre, girişine uygulanan kare dalgayı üçgen dalgaya çevirirken, girişine uygulanan üçgen dalgayı ise sinüse çevirir. Ayrıca girişe uygulanan sinüs dalga sinyaller için alçak geçiren filtre olarak çalışır. V i t t Şekil. : İntegral devresi giriş-çıkış sinyalleri 8

83 Örnek.: Şekildeki devrenin çıkış sinyalini çiziniz. C 00nF v i 4V pp /500Hz 0k Vcc v o V i V t0 t t t t -V Devre girişine uygulanan kare dalga sinyalin frekansı 500Hz olduğuna göre, periyodu T = = = 0, 00s = ms f 500 t 0 -t aralığı, bir alternansın yarısı yani bir periyodun dörtte biri olup 0,5ms dir. t t t aralığı için 0 V i t vo( t ) = vi dt v C t0 o( t0 ) V t0 t t v ( ) = o t ( ). vi t t v C 0 o( t0 ) -V v o( t ) ( t ) v t i 0 = C v o( t0 ) v o( t ) ( 0,5.0 ) 9 ( 0.0 )( 00.0 ) = 0 -V t v o( t ) = V 8

84 t -t aralığı, bir alternans yani bir periyodun yarısı olup ms dir. t t t aralığı için V i t vo( t ) = vi dt v C t o( t ) V t t t v ( ) = o t ( ). vi t t v C o( t ) -V v o( t ) ( t ) v t i = C v o( t ) v v o( t ) o( t ) = V (.0 ) 9 ( 0.0 )( 00.0 ) ( ) = V -V t t -t aralığı, bir alternans yani bir periyodun yarısı olup ms dir. t t t aralığı için V i t vo( t ) = vi dt v C t o ( t ) V t t t v ( ) = o t ( ). vi t t v C o ( t ) -V v o( t ) ( t ) v t i = C v o ( t ) v v o( t ) o( t ) = V (.0 ) 9 ( 0.0 )( 00.0 ) ( ) = V -V t 84

85 Deney Şeması: C GND 0nF CH CH V pp /khz 0k 7 S 6 V 4 S -V Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve F bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - Devrenin girişine V PP /khz kare dalga sinyal uygulayın. 4- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 5- Giriş sinyalinin frekansını arttırarak çıkış sinyalindeki değişimi gözlemleyin. 6- Devrenin girişine V PP /khz üçgen dalga sinyal uygulayın. 7- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 8- Giriş sinyalinin frekansını arttırarak çıkış sinyalindeki değişimi gözlemleyin. 9- Devrenin girişine V PP /khz sinüs dalga sinyal uygulayın. 0- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. - Giriş sinyalinin frekansını arttırarak çıkış sinyalindeki değişimi gözlemleyin. Gözlem Tablosu: Vi Vo V/d: 0.5V 0.5ms T/d: V/d: T/d: 85

86 Vi Vo V/d: 0.5V 0.5ms T/d: V/d: T/d: Vi Vo V/d: 0.5V 0.5ms T/d: V/d: T/d: 86

87 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : TÜEV DEVESİ DENEY NO: Giriş: Türev devresi şekil. de görülmektedir. i v i i C Vcc v o Şekil. : Türev devresi OP AMP girişleri akım çekmediğinden, devredeki direnç ve kondansatör üzerinden geçen akımlar birbirine eşittir. dv i = C i dt Devrenin çıkış gerilimi direnç üzerindeki gerilime eşit olup 80 o faz farklıdır. Buna göre devrenin çıkış gerilimi, v =. i o dvi vo =. C dt olarak bulunur. dvi / dt ifadesi giriş sinyalinin türevi olup, çıkış gerilimini doğrudan belirlemektedir. Devre, girişine uygulanan üçgen dalgayı kare dalgaya çevirirken, girişine uygulanan kare dalgayı ise pozitif ve negatif palslere çevirmektedir. Ayrıca girişe uygulanan sinüs dalga sinyaller için yüksek geçiren filtre olarak çalışır. V i t t Şekil. : Türev devresi giriş-çıkış sinyalleri 87

88 Örnek.: Şekildeki devrenin çıkış sinyalini çiziniz. 0k v i C Vcc V pp /khz 0nF v o V i,5v t0 t t t t -,5V Devre girişine uygulanan üçgen dalga sinyalin frekansı khz olduğuna göre, periyodu T = = = 0,0005s = 0,5ms f 000 t 0 -t aralığı, bir periyodun yarısı olup 0,5ms dir. V i t t t aralığı için 0,5V 0 (,5,5 ) dvi v vi( t ) v i i( t0 ) = = = = 000 dt t t t 0, 5.0 -,5V t0 t t v o( t ) dvi =. C dt v 9 ( ) = ( 0.0 )( 0.0 )( 000) o t,v v o( t ) =,V t 88

89 t -t aralığı, bir periyodun yarısı olup 0,5ms dir. V i t t t aralığı için,5v (,5 (,5 )) dvi v vi( t ) v i i( t ) = = = = 000 dt t t t 0, 5.0 -,5V t t t v o( t ) dvi =. C dt v v 9 ( ) = ( 0.0 )( 0.0 )( 000) o t o( t ) =,V,V -,V t t -t aralığı, bir periyodun yarısı olup 0,5ms dir. V i t t t aralığı için,5v (,5,5 ) dvi v vi( t ) v i i( t ) = = = = 000 dt t t t 0, 5.0 -,5V t t t v o( t ) dvi =. C dt v v 9 ( ) = ( 0.0 )( 0.0 )( 000) o t o( t ) =,V,V -,V t 89

90 Deney Şeması: GND CH CH 5.6k C 7 S V V pp /khz 0nF 6 4 S -V Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve G bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - Devrenin girişine V PP /khz üçgen dalga sinyal uygulayın. 4- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 5- Giriş sinyalinin frekansını arttırarak çıkış sinyalindeki değişimi gözlemleyin. 6- Devrenin girişine V PP /khz kare dalga sinyal uygulayın. 7- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. 8- Giriş sinyalinin frekansını arttırarak çıkış sinyalindeki değişimi gözlemleyin. 9- Devrenin girişine V PP /khz sinüs dalga sinyal uygulayın. 0- Devrenin çıkışını osilaskopla ölçerek, çıkış sinyalini çiziniz. - Giriş sinyalinin frekansını arttırarak çıkış sinyalindeki değişimi gözlemleyin. Gözlem Tablosu: Vi Vo V/d: 0.5V 0.5ms T/d: V/d: T/d: 90

91 Vi Vo V/d: 0.5V 0.5ms T/d: V/d: T/d: Vi Vo V/d: 0.5V 0.5ms T/d: V/d: T/d: 9

92 KONU DENEY ADI : OP AMP DENEYLEİ : SABİT AKIM DEVESİ DENEY NO: 5 Giriş: Sabit akım devresi devresi şekil 4. de görülmektedir. Vcc I Y Y Vcc Z Q I Şekil 4. : Sabit akım devresi Sabit akım devresi, herhangi bir yükten geçen akımın istenilen değerde sabit tutulması için kullanılmaktadır. Şekil 4. de görülen devrede, zener diyot sabit gerilim elde etmek amacıyla kullanılmıştır. Temelde gerilim izleyici olarak çalışan bu devrede çıkış gerilimi yaklaşık olarak zener gerilimine eşittir. Zener gerilimi sabit olduğuna göre, çıkış gerilimi de sabit olacak ve buna bağlı olarak direncinden sabit değerli bir akım geçecektir. Bir transistörde kolektör akımının hemen hemen emiter akımına eşit olduğu hatırlanacak olursa, devreye ait eşitlikler, VO I = V V = V O i Zener Vi I = I I Y Y I Vi = Görüldüğü gibi yük direncinden geçen akım giriş geriliminin direncine oranına eşit olup sabittir. Transistörün kolektör terminaline bağlanacak yükün direnci, transistörün emiter akımını ve buna bağlı olarak kendi üzerinden geçen akımı etkilemeyecektir. Ancak burada hatırlanmalı ki, saturasyon durumuna sebep olabilecek yanlış bir eleman seçimi, devrenin çalışma şartlarını olumsuz yönde etkileyecek ve beklenen sonuçların alınmasını engelleyecektir. 9

93 Deney Şeması: S V A COM k S 00ohm Y 50ohm I Y Z 4.7V 7 4 S 6 -V Q BD4 50ohm Deneyin Yapılışı: - OP 0 modülünü ana üniteye yerleştirin ve H bloğunu bulun. - S ve S anahtarlarını kapatarak devreye enerji verin. - S anahtarını nolu konuma alın. 4- Yük akımının değerini ölçerek gözlem tablosuna kaydedin. 5- S anahtarını nolu konuma alarak gözlemlerinizi tekrarlayın. 6- Yük direnci ( Y ) değerinin değişmesi yük akımını etkiliyor mu? Gözlemleyin. Gözlem Tablosu: I Y Hesaplanan Ölçülen Y=00ohm Y=50ohm 9