Merhaba arkadaşlar. Blog sayfamızda sizler için bilgilendirici olduğunu düşündüğümüz “Nedir?” yazılarımıza devam ediyoruz. Bu yazımızda sizlere “Op Amp nedir, çalışma prensibi ve kullanım alanları nelerdir” konularından bahsedeceğim ve bazı devreler hakkında bilgi vermeye çalışacağım.

Op Amp Nedir?

Op Amp ismi İngilizcede İşlevsel Yükseltici anlamına gelen Operational Amplifier‘ın kısaltmasından türemiştir. Op Amp devreleri, isimlerinden de anlaşılacağı üzere elektronik devrelerin işlevselliklerini artırmak amacıyla kullanılan, sinyal yükseltme gücü çok yüksek olan entegre devrelerdir. DC (doğru akım) ile beslenirler, akım ve gerilim kazancı sağlarlar. Buna bağlı olarak da güç yükseltme ve empedans dönüştürme görevleri de yaparlar. İlk Op Amp’lar 1968 yılında Fairchild Semiconductor şirketi tarafından icat edilmiştir.

 

Op Amp Sembolü
Op Amp Sembolü

 

Op Amp’ın İç Yapısı, Özellikleri ve Çalışma Prensibi

Genellikle Op Amp’larda iki giriş, bir çıkış ve iki tane de besleme ucu bulunmaktadır. (+) girişe evirmeyen (terslemeyen/non-inverting) uç, (-) giriş ucuna ise eviren (tersleyen/inverting) uç adı verilir. Bu uçlar çıkıştaki faz farkını etkiler. Eviren uca sinyal uygulandığında çıkıştan 180 derecelik faz farklı bir sinyal elde edilir. Evirmeyen uca sinyal uygulandığında ise girişteki sinyal ile çıkıştaki sinyal arasında faz farkı bulunmaz.

Op Amp’ların iç yapılarını aşağıdaki görseldeki gibi ifade edebiliriz. Aşağıda LM741 Op Amp’ının iç yapısı gösterilmektedir. Op Amp’lar BJT, JFET ve MOSFET tipi transistörlerin kullanılmasıyla elde edilirler. 1940’lı yıllarda işlevsel yükselteçler, yapımı için birçok transistör, kondansatör ve dirençle çok komplike devreler kurmak gerektiğinden, çok ihtiyaç duyulmadıkça kullanılmazlardı. Gömülü sistem ve entegre teknolojisinin gelişmesi ile beraber yapısal olarak basite indirgendiği için günümüzde Op Amp’lar yaygın olarak kullanılabilmektedirler.

Op Amp İç Yapısı

İdeal Op Amp’ın temel özellikleri ile pratikte çalışan bir Op Amp’ın özellikleri birebir değildir. Her ne kadar teoride ideal değerler kullanılsa da gerçek hayatta karşılaşılan değerlerde farklılıklar oluşmaktadır. İdeal bir işlevsel yükseltecin kazancı sonsuz ve çıkış direncinin değeri sıfırdır. Çıkış direncinin sıfır olması sebebiyle çıkışta elde edilen akım ve gerilim kaldırma değeri sonsuzdur. Gerilim kaldırma değerinin sonsuz olması, her değerdeki gerilim beslemesi ile çalışabileceği anlamına gelmektedir. İdeal Op Amp’ta eviren uç ile evirmeyen uç arasındaki direnç değeri ve bu girişler ile topraklama arasındaki direnç değerleri sıfırdır. İdeal Op Amp ile LM741 Op Amp arasındaki değer farklılıklarını aşağıdaki tabloda inceleyebilirsiniz.

İdeal Op Amp ve LM741 Özellikleri

Op Amp Çeşitleri ve Kullanım Alanları

İşlevsel yükselteçlerin kullanım alanları çok geniştir ve birçok amaca hizmet ederler. Dört işlem hesabı, türev ve integral, logaritma alma gibi matematiksel işlemlerde başarılı bir şekilde uygulamalar gerçekleştirmişlerdir. Op Amp’lar analog bilgisayar mantığında yaptıkları matematiksel işlemlerin dışında isimlerinde de vurgulandığı gibi bir yükseltme, kazanç işlevi yapmaktadırlar. Yazının başında da belirttiğimiz gibi karakteristiklerinde sonsuz band genişliğisonsuz giriş empedansı ve sıfır çıkış empedansı özelliklerini taşırlar ve DC devrelerde yüksel gerilim kazancı sağlarlar. Sinyal yükseltme ile ses frekansı yükseltecimotor kontrol yükselteci gibi görevlerde de kullanılırlar. Aynı zamanda dalga şekillendirme işlemleriregülasyon işlemleriveri transfer işlemlerisinyal analiz ve üreteç işlemleritest ve ölçme işlemleri gibi amaçlar için de kullanılırlar.

Op Amp Devreleri ve Örnekleri

Op Amp devrelerinin bazıları aşağıda listelenmiş ve örneklendirilmiştir.

  1. Gerilim karşılaştırıcı
  2. Terslemeyen yükselteç
  3. Tersleyen yükselteç
  4. Gerilim izleyici
  5. Toplar yükselteç
  6. Fark alıcı yükselteç
  7. Türev alıcı yükselteç
  8. İntegral alan yükselteç
Op Amp Devreleri

Türev Alıcı Devre

Türev alıcı devre, girişine uygulanan sinyalin türevini alarak çıkış sinyali elde etme işlemini yapar. Giriş sinyaline üçgen dalga uygulanan türev alıcı devre, çıkışından kare dalga üretir. Kare dalga sinyal girişi yapıldığında ise çıkışta sivri dalgalar meydana gelir. Bu işlem integral işleminin tersi olduğundan integral alan devre ile de ters mantıkta çalışmaktadır. Yukarıdaki devrelere baktığımızda integral alan (integrator) devredeki direnç ile kondansatörün yerini değiştirdiğimizde türev alıcı (differentiator) devre ürettiğimizi gözlemleyebiliyoruz. Türev alıcı devre formülünün başındaki (-) işareti, devrenin faz dönüştürücü bir devre olduğunu ve giriş sinyali ile çıkış sinyali arasında 180 derece faz farkı olduğunu göstermektedir.

LM741 Op Amp Özellikleri

LM741’in teknik detaylarından yukarıda ideal Op Amp ile kıyaslarken bahsetmiştik. 741, Op Amp’tan bahsedildiğinde genelde akla gelen ilk yükselteçtir. 741 ilk olarak UA741 adında geliştirilmiş, sonrasında değişik firmalar tarafından da tasarlanarak LM741, SN72741 gibi isimler de almıştır. Bunların tümü UA741’in eşdeğeridir. Yazının üstünde LM741 Op Amp’ının iç yapısını ve teknik özelliklerini bulabilirsiniz.

 

lm741 Op Amp
lm741 Op Amp

lm741 Pinout:

  1. Offset Sıfırlama
  2. Tersleyen Giriş
  3. Terslemeyen Giriş
  4. (-) Besleme
  5. Offset Sıfırlama
  6. Çıkış
  7. (+) Besleme
  8. Boş Pin

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here