Olmayan

Operasyonel amplifikatörün kısaltması olan Op-Amp, Analog elektroniklerin bel kemiğidir. Bir işlemsel yükseltici, direnç geri beslemesi kullanarak bir diferansiyel girişten gelen Gerilimi yükselten DC-bağlı bir elektronik bileşendir. Op-Amp'ler, birçok şekilde yapılandırılabildikleri ve farklı yönlerden kullanılabildikleri için çok yönlülüğü ile popülerdir. Bir op-amp devresi, bant genişliği, giriş ve çıkış empedansı, kazanç marjı vb. Gibi birkaç değişkenden oluşur. Farklı op-amp sınıfları, bu değişkenlere bağlı olarak farklı özelliklere sahiptir. Farklı entegre devre (IC) paketinde çok sayıda op-amp vardır, bazı op-amp ic'lerin tek bir pakette iki veya daha fazla op-amp vardır. LM358, LM741, LM386, yaygın olarak kullanılan bazı Op-amp IC'lerdir. Op-amp devreleri bölümümüzü takip ederek Op-amp'ler hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

Bir op-amp'in iki diferansiyel giriş pini ve güç pimleriyle birlikte bir çıkış pimi vardır. Bu iki diferansiyel giriş pini, ters çeviren pim veya Negatif ve Ters çevirmeyen pim veya Pozitiftir. Bir op-amp, bu iki giriş pini arasındaki voltaj farkını güçlendirir ve Vout veya çıkış pini boyunca güçlendirilmiş çıkışı sağlar.

Giriş türüne bağlı olarak, op-amp Tersine Çevrilen veya Tersine Çevirmeyen olarak sınıflandırılabilir. Bu eğitimde, op-amp'in ters çevirmeyen yapılandırmada nasıl kullanılacağını öğreneceğiz.

Tersine çevirmeyen konfigürasyonda, giriş sinyali op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali (Pozitif terminal) boyunca uygulanır. Bundan dolayı, güçlendirilmiş çıkış, giriş sinyali ile " faz içi " hale gelir.

Daha önce tartıştığımız gibi, Op-amp'in giriş sinyalini yükseltmek için geri bildirime ihtiyacı var. Bu genellikle çıkış voltajının küçük bir kısmını ters çeviren pime (ters çevirmeyen konfigürasyon durumunda) veya ters çevirmeyen pime (ters çeviren pim olması durumunda) bir voltaj bölücü ağ kullanarak geri uygulayarak elde edilir.

Ters Çevirmeyen Operasyonel Amplifikatör Yapılandırması

Üstteki resimde, Ters çevirmeyen konfigürasyona sahip bir op-amp gösterilmektedir. Op-amp kullanılarak yükseltilmesi gereken sinyal, op-amp devresinin pozitif veya ters çevirmeyen pinine beslenirken, iki direnç R1 ve R2 kullanan bir Gerilim bölücü, çıkışın küçük kısmını ters çevirmeye sağlar. op-amp devresinin pini. Bu iki direnç, op-amp'e gerekli geri bildirimi sağlıyor. İdeal bir durumda, op-amp'in giriş pini yüksek giriş empedansı sağlayacak ve çıkış pini düşük çıkış empedansında olacaktır.

Amplifikasyon, gerilim bölücü konfigürasyonu olarak bağlanan bu iki geri besleme direncine (R1 ve R2) bağlıdır. R2, Rf (Geri besleme direnci) olarak adlandırılır

Amplifikatörün ters çevirmeyen pimine beslenen Voltaj bölücü çıkışı, Vin ve voltaj bölücünün bağlantı noktaları aynı toprak düğümü üzerinde yer aldığından Vin'e eşittir.

Bu nedenle ve Vout geri besleme ağına bağlı olduğundan, kapalı döngü voltaj kazancını aşağıdaki gibi hesaplayabiliriz.

Tersine Çevrilmeyen Op-amp Kazancı

Voltaj Bölücü çıkış Voltajı giriş Voltajı ile aynı olduğundan Bölücü Vout = Vin

Yani, Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) Or, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Amplifikatörün (Av) toplam voltaj kazancı Vout / Vin'dir.

Yani, Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Bu formülü kullanarak, Ters Çevrilmeyen bir operasyonel amplifikatörün kapalı döngü voltaj kazancının,

Av = Vout / Vin = 1 + (Rf / R1)

Dolayısıyla, bu faktörle, op-amp kazancı, birlik kazancından veya 1'den daha düşük olamaz. Ayrıca kazanç pozitif olacaktır ve negatif biçimde olamaz. Kazanç doğrudan Rf ve R1 oranına bağlıdır.

Şimdi, ilginç olan şey, geri besleme direncinin veya Rf'nin değerini 0 olarak koyarsak, kazanç 1 veya birlik olacaktır. Ve eğer R1 olur 0, sonra kazanç olacaktır sonsuzluk. Ancak bu sadece teorik olarak mümkündür. Gerçekte, op-amp davranışına ve açık döngü kazancına büyük ölçüde bağlıdır.

Op-amp, toplama amplifikatörü olarak iki ek voltaj giriş voltajı da kullanılabilir.

Ters Çevirmeyen Amplifikatörün Pratik Örneği

Giriş voltajını karşılaştırarak çıkışta 3 kat voltaj kazancı üretecek ters çevirmeyen bir op-amp devresi tasarlayacağız.

Biz yapacak 2V op-amp girişi. Op-amp'i 3x kazanç yetenekleriyle ters çevirmeyen yapılandırmada yapılandıracağız. Seçilmiş R1 olarak direnç değeri , 1.2 K Biz değerini bulacaksınız, Rf veya R2, direnç ve amplifikasyon sonrasında çıkış gerilimi hesaplamak olacaktır.

Kazanç dirençlere bağlı olduğundan ve formül Av = 1 + (Rf / R1)

Bizim durumumuzda kazanç 3'tür ve R1'in değeri 1'dir. 2k. Yani, Rf'nin değeri, 3 = 1 + (Rf / 1,2k) 3 = 1 + (1,2k + Rf / 1,2k) 3,6k = 1,2k + Rf 3,6k - 1,2k = Rf Rf = 2,4k

Amplifikasyondan sonra çıkış voltajı

Av = Vout / Vin 3 = Vout / 2V Vout = 6V

Örnek devre yukarıdaki resimde gösterilmiştir. R2 geri besleme direncidir ve güçlendirilmiş çıkış, girişten 3 kat daha fazla olacaktır.

Gerilim İzleyici veya Birim Kazanç Amplifikatörü

Yaptığımız ise, daha önce ele alındığı gibi, Rf veya R2 olarak , 0 hiçbir direnç yoktur araçlarının, R2 ve Direnç R1 sonsuz eşittir sonra yükselticinin kazancı olacak 1 ya da birlik kazanç elde edecektir. R2'de direnç olmadığından, çıkış op-amp'in negatif veya tersine çevrilmiş girişi ile kısa devre edilir. Kazanç 1 veya birlik olduğu için, bu konfigürasyona birlik kazanç amplifikatörü konfigürasyonu veya voltaj takipçisi veya tampon adı verilir.

Giriş sinyalini op-amp'in pozitif girişine koyduğumuzda ve çıkış sinyali 1x kazançlı giriş sinyali ile fazda olduğundan, amplifikatör çıkışında aynı sinyali alırız. Böylece çıkış voltajı, giriş voltajı ile aynıdır. Gerilim çıkışı = Gerilim girişi.

Böylece, giriş voltajını takip edecek ve çıkışı boyunca aynı çoğaltma sinyalini üretecektir. Bu nedenle voltaj izleyici devre olarak adlandırılır.

Giriş empedansı ve op-amp bir zaman çok yüksektir gerilim izleyici veya birlik artış konfigürasyonu kullanılır. Bazen giriş empedansı 1 Megohm'dan çok daha yüksektir. Bu nedenle, yüksek giriş empedansı nedeniyle, giriş boyunca zayıf sinyaller uygulayabiliriz ve giriş pininde sinyal kaynağından amplifikatöre hiçbir akım akmayacaktır. Öte yandan, çıkış empedansı çok düşüktür ve çıkışta aynı sinyal girişini üretecektir.

Yukarıdaki resimde voltaj izleyici konfigürasyonu gösterilmektedir. Çıkış, op-amp'in negatif terminaline doğrudan bağlanır. Bu konfigürasyonun kazancı 1x'tir.

Bildiğimiz gibi, Kazanç (Av) = Vout / Vin So, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

Yüksek giriş empedansı nedeniyle, giriş akımı 0'dır, bu nedenle giriş gücü de 0'dır. Voltaj izleyici, çıkışı boyunca büyük güç kazancı sağlar. Bu davranış nedeniyle Gerilim takipçisi tampon devre olarak kullanılır.

Ayrıca, tampon konfigürasyonu iyi bir sinyal izolasyon faktörü sağlar. Bu özelliğinden dolayı, Sallen-anahtar tipi aktif filtrelerde, gerilim izleyici op-amp konfigürasyonu kullanılarak filtre kademelerinin birbirinden izole edildiği gerilim takip devresi kullanılmaktadır.

74LS125, 74LS244 gibi dijital tampon devreleri de mevcuttur.

Tersine çevirmeyen amplifikatörün kazancını kontrol edebildiğimiz için, birden fazla direnç değeri seçebilir ve değişken kazanç aralığına sahip ters çevirmeyen bir amplifikatör üretebiliriz.

Ters çevirmeyen amplifikatörler, ses elektroniği sektörlerinin yanı sıra kapsam, mikserler ve analog elektronik kullanılarak dijital mantığın gerekli olduğu çeşitli yerlerde kullanılır.