T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK SİSTEMLER LABORATUVARI 1 OPAMP DEVRELERİ-1

Benzer belgeler
T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK SİSTEMLER LABORATUVARI 1 OPAMP DEVRELERİ-2

DENEY 5- TEMEL İŞLEMSEL YÜKSELTEÇ (OP-AMP) DEVRELERİ

DENEY 5: İŞLEMSEL YÜKSELTEÇLER ve UYGULAMA DEVRELERİ

DENEY FÖYÜ 7: İşlemsel Yükselteçlerin Doğrusal Uygulamaları

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

Deney 3: Opamp. Opamp ın (işlemsel yükselteç) çalışma mantığının ve kullanım alanlarının öğrenilmesi, uygulamalarla pratik bilginin pekiştirilmesi.

Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ - 2 DENEYİ

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

DENEY 2 Op Amp: AC Uygulamaları

İşlemsel Yükselteçler

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ - 2 DENEYİ

DENEY NO: 7 İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ VE UYGULAMALARI. Malzeme ve Cihaz Listesi:

AREL ÜNİVERSİTESİ DEVRE ANALİZİ

Şekil 5.1 Opamp Blok Şeması ve Eşdeğer Devresi

Mekatronik Mühendisliği Lab1 (Elektrik-Elektronik) OPAMP lı Tersleyen, Terslemeyen ve Toplayıcı Devreleri

İşlemsel Kuvvetlendiriciler (Operational Amplifiers: OPAMPs)

DENEY 8. OPAMP UYGULAMALARI-II: Toplayıcı, Fark Alıcı, Türev Alıcı, İntegral Alıcı Devreler

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

DENEY 13 İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ (Op Amp)

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

EEM211 ELEKTRİK DEVRELERİ-I

ĠġLEMSEL YÜKSELTEÇLER (ELEKTRONİK II)

Şekil 6.1 Faz çeviren toplama devresi

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL ELEKTRİK DEVRE LABORATUVARI

ANALOG ELEKTRONİK - II. Opampla gerçekleştirilen bir türev alıcı (differantiator) çalışmasını ve özellikleri incelenecektir.

DENEY: 1.1 EVİREN YÜKSELTECİN DC DA ÇALIŞMASININ İNCELENMESİ

4. 8 adet breadboard kablosu, 6 adet timsah kablo

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ 1 DENEYİ. Amaç:

ÖLÇME VE DEVRE LABORATUVARI DENEY: 9. --İşlemsel Yükselteçler

DENEY 7 OP-AMP Parametreleri ve Uygulamaları

Op-Amp Uygulama Devreleri

Bölüm 14 Temel Opamp Karakteristikleri Deneyleri

ĐŞLEMSEL YÜKSELTEÇLER

ELM202 ELEKTRONİK-II DERSİ LABORATUAR FÖYÜ

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

DENEY NO:2 BJT Yükselticinin Darbe Cevabı lineer kuvvetlendirme Yükselme Süresi Gecikme Çınlama Darbe üst eğilmesi

Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektronik Laboratuvarı I İŞLEMSEL YÜKSELTECİN TEMEL ÖZELLİKLERİ VE UYGULAMALARI

AFYON KOCATEPE ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

ELE 201L DEVRE ANALİZİ LABORATUVARI

DENEY NO : 1 DENEY ADI : RF Osilatörler ve İkinci Dereceden Filtreler

DC DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL ELEKTRİK DEVRE LABORATUVARI TEMEL DEVRE TEOREMLERİNİN UYGULANMASI

Yükselteçlerde Geri Besleme

DENEY NO 3. Alçak Frekans Osilatörleri

ELM 232 Elektronik I Deney 3 BJT Kutuplanması ve Küçük İşaret Analizi

Bölüm 10 İşlemsel Yükselteç Karakteristikleri

DENEY 1: DĠRENÇLERĠN SERĠ/PARALEL/KARIġIK BAĞLANMASI VE AKIM, GERĠLĠM ÖLÇÜLMESĠ

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLERDE GERİBESLEME

Elektronik Laboratuvarı

DENEY-4 İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİLERİN DOĞRUSAL UYGULAMALARI

Bölüm 12 İşlemsel Yükselteç Uygulamaları

Şekil 1. n kanallı bir FET in Geçiş ve Çıkış Özeğrileri

ELE 201L DEVRE ANALİZİ LABORATUVARI

NECMETTİN ERBAKAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK-1 LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

DENEY NO : 4 DENEY ADI : Darbe Genişlik Demodülatörleri

BÖLÜM X OSİLATÖRLER. e b Yükselteç. Be o Geri Besleme. Şekil 10.1 Yükselteçlerde geri besleme

DENEY-6 THEVENİN TEOREMİNİN İNCELENMESİ MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ

R 1 R 2 R L R 3 R 4. Şekil 1

DENEY 6: MOSFET. Şekil 6.1. n ve p kanallı MOSFET yapıları

ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUARI I DENEY 3

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ ORTAK EMETÖRLÜ YÜKSELTEÇ DENEYİ

DENEY 5 SÜPERPOZİSYON VE MAKSİMUM GÜÇ AKTARIMI

DENEY 6- Dijital/Analog Çevirici (DAC) Devreleri

BÖLÜM 2 İKİNCİ DERECEDEN FİLTRELER

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-3 Doğru Akım Devreleri Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

ELM 331 ELEKTRONİK II LABORATUAR DENEY FÖYÜ

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK SİSTEMLER LABORATUVARI 1

Bu deneyde kuvvetlendirici devrelerde kullanılan entegre devre beslemesi ve aktif yük olarak kullanılabilen akım kaynakları incelenecektir.

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

ALÇAK FREKANS GÜÇ YÜKSELTEÇLERİ VE ÇIKIŞ KATLARI

OP-AMP UYGULAMA ÖRNEKLERİ

BİLGİSAYARLI KONTROL OPERASYONAL AMFLİKATÖRLER VE ÇEVİRİCİLER

DENEY 3. Maksimum Güç Transferi

Deney 1: Transistörlü Yükselteç

Doğru Akım Devreleri

Deney 2: FARK YÜKSELTEÇ

Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü

EEM 311 KONTROL LABORATUARI

T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT103 ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 1

Algılayıcılar (Sensors)

6. TRANSİSTÖRÜN İNCELENMESİ

DENEY-4 Yarım ve Tam Dalga Doğrultucular

EET340/308 ALGILAYICILAR VE ÖLÇME LABORATUVARI DENEYLERİ. Deney-4: DEĞERİ BİLİNMEYEN BİR OHMİK DİRENÇ ELEMANININ DEĞERİNİN BULUNMASI-I

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü DENEY-5-

Deneyle İlgili Ön Bilgi:

SCHMITT TETİKLEME DEVRESİ

DENEY 3. Maksimum Güç Transferi

DENEY-3. FET li Yükselticiler

DENEY 8: ORTAK EMİTERLİ YÜKSELTEÇ Deneyin Amacı

DENEY 6a- Dijital/Analog Çevirici (DAC) Devreleri

V R1 V R2 V R3 V R4. Hesaplanan Ölçülen

ELM202 ELEKTRONİK-II DERSİ LABORATUAR FÖYÜ

İŞLEMSEL YÜKSELTEÇLER DERS NOTLARI

DENEY 2. Şekil KL modülünü, KL ana ünitesi üzerine koyun ve a bloğunun konumunu belirleyin.

ĠġLEMSEL KUVVETLENDĠRĠCĠLERĠN DOĞRUSAL UYGULAMALARI. NOT: Devre elemanlarınızın yanma ihtimallerine karşın yedeklerini de temin ediniz.

Bölüm 1. Elektriksel Büyüklükler ve Elektrik Devre Elemanları

BJT TRANSİSTÖRLÜ DC POLARMA DEVRELERİ

NECMETTĠN ERBAKAN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK MĠMARLIK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK-ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ ELEKTRONĠK-II LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

Süperpozisyon/Thevenin-Norton Deney 5-6

Transkript:

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK SİSTEMLER LABORATUVARI 1 OPAMP DEVRELERİ-1 DENEY SORUMLUSU Arş. Gör. Memduh SUVEREN MART 2015 KAYSERİ

OPAMP DEVRELERİ 1. GİRİŞ Elektronik devrelerin temel yapı taşlarından olan op-amplar lineer ve lineer olmayan(nonlinear) devrelerde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bir tümdevre, içerisinde çok sayıda transistör ve FET gibi aktif elemanlar ile çoğunlukla pasif elemanlar olarak resistörlerin bulunduğu çok katlı devrelerden meydana gelmektedir. Şekil 4.1 de bir opamp sembolik olarak gösterilmiştir. Şekil 4.1. Opamp ın sembolik Gösterimi. Burada birisi eviren(inverting) diğeri ise evirmeyen(non-inverting) olmak üzere iki girişli ve tek çıkışlı bir eleman olan opamp toprağa göre simetrik bir kaynaktan (+Vcc Vee ) beslenmiştir. Her bir giriş terminali ile toprak arasında ve giriş terminallerinin birbirleri arasında yüksek bir empedans görülmektedir. Bir opamp ın çıkışında elde edilen Vo ın polaritesi eviren ve evirmeyen girişler arasındaki voltaj farkına bağlıdır. Şekil 4.2 de opampın giriş ve çıkışları görülmektedir. Şekil 4.2. Opamp ın giriş ve çıkış voltajları Bir opamp hem AC hem DC işaretleri kuvvetlendirmede kullanılan bir elemandır. Opampın bu özelliği birçok uygulamada kullanılabilmesini mümkün kılmaktadır. Opampın girişindeki fark voltajı eşitlik (1) de görülmektedir. = (1) Opampın girişi ile çıkışı arasındaki ifadeyi tanımlayan bağıntı eşitlik (2) de görülmektedir. =. (2) 1

Bir opampın açık çevrim voltaj kazancının idealde sonsuz veya gerçekte çok büyük olması bu elemanların girişindeki her fark voltajına aynı oranda kuvvetlendireceği anlamına gelmemektedir. Yani kazancı =10^6 olan bir opampın girişindeki fark voltajı =+1mV ise =. = 1000 değerinde bir voltaj elde edilmez. Çünkü opamp çıkış voltajının alabileceği maksimum ve minimum voltajlar opampın satürasyon voltajlarını(, + ) geçemeyecektir. Gerçek opamplarda bu satürasyon voltajları Şekil 4.1 de görülen besleme voltajlarının değerlerinden birkaç Volt düşüğü olarak belirlenir. Bu sebeplerden dolayı yüksek çevrim kazancına sahip opamp elemanlarının açık çevrim olarak kullanılması kontrolsüzlüğe yol açabilmektedir. Tepe detektörü, Darbe genişliği modülatörü(pwm) gibi bazı özel uygulamalar dışında devrelerde kullanılan opampların kazancı kapalı çevrim kazancı ile sınırlandırılmaktadır ( ). * 2. DENEYİN AMACI Bu deneyde, elektronik uygulamalarında kullanılan lineer tümdevre elemanlarından opampın temel uygulama devreleri incelenecektir. Deneyde eviren ve evirmeyen kuvvetlendiriciler toplayıcılar ve fark alıcılar gibi temel devreler kurularak sisteme ait denklemler yazılacak daha sonra kurulan devre üzerinde voltaj ve akım ölçümleri gerçekleştirilerek yapılan analizlerin doğruluğu fiziksel olarak gösterilmiş olacaktır. 3. ÖN BİLGİ 3.1. Eviren ve Evirmeyen Kuvvetlendirici Devreleri Opampların açık çevrim kazançlarının çok yüksek olması, kullanıcılar tarafından kontrol edilmesini zorlaştıracak, opamp daha çabuk satürasyona gidecektir. Bunun için çoğu uygulamada opamp kazancını sınırlamak yani kapalı çevrimde opamp ı kontrol etmek gerekecektir. Şekil 4.3 ve Şekil 4.4 de opamp ın kapalı çevrimde kullanıldığı eviren kuvvetlendirici ve evirmeyen kuvvetlendirici devreleri görülmektedir. Şekil 4.3 Eviren Kuvvetlendirici devresi Eviren kuvvetlendiricide giriş işareti (Kuvvetlendirilecek voltaj), opamp ın inverting (-) terminaline bağlanır. Opamp ın pozitif terminali ise topraklanmıştır. Opamp ın giriş ve çıkış terminalleri arasına bağlanan Rf direnci, geri besleme direnci olarak anılır. Vin giriş işareti ile V0 çıkış işareti arasındaki bağıntı R1 ve RF dirençleri ile ifade edilir. Devrenin analizine geçilirse; 2

Opamp ihmal edilebilecek kadar küçük akım çektiği için ve giriş terminalleri arasındaki voltaj farkı 0 V olduğundan aşağıdaki denklemler yazılabilir. =, bu yüzden; =, olur. Sanal topraktan dolayı =0 olacaktır. Bu durumda eşitlik; = = = ç olacaktır. Opampların temel uygulamalarından bir diğeri ise evirmeyen yükselteç devresidir. Bu devrede yükseltilecek işaret opamp ın evirmeyen girişine uygulanmaktadır. Evirmeyen yükselteç devresinde giriş işareti ile çıkış işareti aynı fazdadır. Yani giriş ile çıkış işareti arasında faz farkı yoktur. Temel bir evirmeyen yükselteç devresi Şekil 8.y de verilmiştir. Şekil 4.4 Evirmeyen Kuvvetlendirici devresi Opamp ın eviren ve evirmeyen girişleri arasındaki potansiyel farkı 0V dur. Dolayısıyla R1 direnci üzerinde V1 gerilimini aynen görürüz. Devrede kirchoff yasalarından yararlanarak çıkış geriliminin alacağı değeri yazılacak olursa; =, bu yüzden; = ( + ) = ( ) ç = = 1 + 3.2. Opamplı toplayıcı devreleri Opamplı toplayıcı devreleri eviren ve evirmeyen toplayıcı devreleri olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Şekil 4.5 te girişine uygulanan işaretleri evirerek toplayan bir devre görülmektedir. Böyle bir devrede girişteki işaretler hem AC hem DC veya karışık olabilmektedir. Opampın girişlerine herhangi bir akım akmayacağı düşünülürse girişteki her bir kaynağın meydana getireceği akımların toplamı geri besleme direnci üzerinden 3

akacaktır. gösterilmektedir. geri besleme direnci üzerinden akacak toplam akım denklem 3 te Şekil 4.5. Eviren (inverting) toplayıcı devresi * Elektronik Devre Tasarımında OP-AMP ve Lineer Tümdevreler, Prof. Dr. Mustafa ALÇI, Prof. Dr. Sadık KARA, Ufuk Kitabevi, 2008 = + +... + = + +... + (3) Opampın giriş terminalleri arasında her hangi bir potansiyel fark oluşmayacağı için eviren uca bağlı olan direncinin bu ucu doğrudan toprağa bağlanmış gibi düşünülebilir (sanal toprak). Bu durumda devre çıkışında görülecek voltajı denklem (3) te bulunan akım değeri ile geri besleme direnci değerinin çarpımının negatifi olacaktır. =. = + +... + (4) Devrede kullanılan giriş dirençleri özdeş seçilerek gerekli sadeleştirmeler yapıldıktan sonra eviren toplayıcı devresi için girişler ile çıkış arasındaki ilişkiyi tanımlayan ifade denklem (5) teki şekilde oluşacaktır. = ( + +... + ) (5) Diğer bir toplayıcı devresi olan evirmeyen toplayıcıya ait temel devre Şekil 4.6 da görülmektedir. 4

Şekil 4.6. Evirmeyen (non-inverting) toplayıcı devresi Bu şekle dikkat edilirse evirmeyen V+ voltajı bilinirse devre aslında basit bir evirmeyen kuvvetlendirici devresidir. Buna göre R1=R2=R3 ise çıkış voltajı denklem (6) da ki şekilde yazılabilir. = 1 +. + = 1 +. 1. ( + +... + ) (6) 3.3. Opamplı Fark Alıcı Devre Şekil 4.7'de, analog işaretlere ait çıkarma işleminin opamp elemanı tarafından gerçekleştirildiği devre düzeneği görülmektedir. Devreye süper pozisyon teoremi uygulandığında; den dolayı çıkış (V 01 ), den dolayı çıkış (V 02 ); =. (7) =.. 1 + = 3. 1 + 2+ 3 1. (8) Süper pozisyon uygulandığında çıkışı; 5

= + = -. +. 1 +. (9) Eğer, devrede kullanılan direnç elemanları = = = seçilirse; = (10) 3.4. Opamplı Voltaj takipçi devresi Şekil 4.7. Opamplı fark alıcı devre Voltaj takipçi devresi Şekil 4.8 de kurulan devrede görülmektedir. Bu devrede giriş sinyali opamp ın evirmeyen bacağından verilmektedir. Geri besleme direnci olmadığından (0 olmasından dolayı) opamp ın kazancı 1 dir. Bu durumda Vo=Vin olacaktır. Peki o halde giriş çıkışa eşitse amaç nedir sorusu akla gelecektir. Bu sorunun cevabı aslında opamp ın iç yapısında gizlidir. Opamp bilindiği gibi yüksek giriş direncine, düşük çıkış direncine sahiptir. Bu yüzden diğer adı buffer olan bu voltaj takipçi devresi, empedans uygunlaştırma işleminde yüksek empedanslı bir devre ile düşük empedanslı bir devre arasında kullanılarak devrelerin uygunlaştırmasını sağlar. Şekil 4.8. Voltaj Takipçi devresi 6

4. DENEYİN YAPILIŞI 4.1. Şekil 4.9. 1. Şekil 4.9 da görülen devreyi deney bordu üzerine kurunuz. 2. Potansiyometre nin orta bacak geriliminin değişimine bağlı olarak opamp çıkış geriliminin nasıl değiştiğini yorumlayınız. 3. Opamp girişlerini (2 ve 3) değiştirerek 2. Adımı tekrarlayınız. 4. Bu deney hangi amaçla hazırlanmış olabilir yorumlayınız. 4.2 Şekil 4.10. 1. Şekil 4.10 da görülen devreyi deney bordu üzerine kurunuz. 2. Devrenin analizini yapıp kazancını hesaplayınız. 3. Giriş işareti ile opamp çıkış işaretini osiloskopta üst üste çizdiriniz. 4. R2 direnç değerini 10k olarak değiştirip 1,2 ve 3 nolu adımları tekrarlayınız. 5. Sin işaret giriş yerine toprak, 3 nolu bacaktaki toprak yerine sin işaret bağlayıp 1,2,3 ve 4 nolu adımları tekrarlayın. 7

4.3 Şekil 4.11. 1. Şekil 4.11 da görülen devreyi deney bordu üzerine kurunuz. 2. Devrenin analizini yapıp çıkış gerilimini hesaplayınız. 3. R1 girişini toprağa bağlayıp sadece 12 V giriş için çıkış voltajını ölçünüz. 4. R2 girişini toprağa bağlayıp sadece 5 V giriş için çıkış voltajını ölçünüz. 5. 3 ve 4. Adımda bulduğunuz gerilim farkını her iki kaynak bağlı iken ölçünüz. 6. +12V DC kaynağı Sin AC kaynak ile değiştirip, farklılıkları yorumlayınız. 8