İşlemci amplifikatörü (O- Pamp) nasıl çalışır

Operasyonel Amplifikatör Nasıl Çalışır?

Operasyonel amplifikatör (Op-Amp), sinyal amplifikasyonu, filtreleme, entegrasyon, diferansiyasyon ve birçok başka uygulama için devrelerde yaygın olarak kullanılan yüksek entegreli bir elektronik bileşendir. Ana işlevi, iki giriş terminali arasındaki gerilim farkını arttırmaktır. İşte operasyonel amplifikatörün nasıl çalıştığı ve temel kavramlarının açıklaması:

1. Temel Yapı

• Bir operasyonel amplifikatör genellikle beş pini vardır:

• Non-Inverting Input (V+): Pozitif giriş terminali.

• Inverting Input (V−): Negatif giriş terminali.

• Output (Vout ): Arttırılmış çıkış sinyali.

• Positive Supply (Vcc ): Pozitif güç kaynağı gerilimi.

• Negative Supply (Vee ): Negatif güç kaynağı gerilimi.

2. Çalışma Prensibi

İdeal Operasyonel Amplifikatör İçin Varsayımlar

• Sonsuz Kazanç: İdeal olarak, op-amp'ın kazancı A sonsuzdur.

• Sonsuz Giriş İmpedansı: Giriş impedansı Rin sonsuzdur, bu da giriş akımının neredeyse sıfır olduğunu gösterir.

• Sıfır Çıkış İmpedansı: Çıkış impedansı Rout sıfırdır, bu da çıkış akımının sınırsız olabileceği anlamına gelir ancak bu, çıkış gerilimini etkilemez.

• Sonsuz Bant Genişliği: İdeal olarak, op-amp tüm frekansta herhangi bir kısıtlama olmadan çalışabilir.

Gerçek Operasyonel Amplifikatörün Özellikleri

• Sınırlı Kazanç: Pratikte, op-amp'ın kazancı A sınırlıdır, genellikle on beşinci kuvvetten on altıncı kuvvete kadar değişir.

• Sınırlı Giriş İmpedansı: Gerçek giriş impedansı sonsuz değildir, ancak çok yüksektir (megohm düzeyinde).

• Sıfır Olmayan Çıkış İmpedansı: Gerçek çıkış impedansı sıfır değildir, ancak çok düşüktür.

• Sınırlı Bant Genişliği: Gerçek op-amp'ın bant genişliği sınırlıdır, genellikle yüzlerce kilohertz ile megahertz arasında değişir.

3. Temel İşlem Modları

Açık Döngü Konfigürasyonu

Doğrusal Olmayan Bölge: Yüksek kazanç A nedeniyle, hatta küçük bir giriş gerilim farkı bile çıkış geriliminin güç kaynağı gerilimlerinin sınırlarına (yani Vcc veya Vee) ulaşmasına neden olabilir.

Kapalı Döngü Konfigürasyonu

Negatif Geribildirim: Negatif geribildirimin eklenmesiyle, op-amp'ın kazancı makul bir aralıkta kontrol edilebilir.

Negatif Geribildirim Devresi: Yaygın negatif geribildirim devreleri ters amplifikatörler, non-inverting amplifikatörler ve diferansiyel amplifikatörlerdir.

Sanal Kısa ve Sanal Açık: Negatif geribildirim devrelerinde, op-amp'ın iki giriş terminalindeki gerilimler neredeyse eşittir (sanal kısa) ve giriş akımı neredeyse sıfırdır (sanal açık).

4. Yaygın Uygulama Devreleri

Ters Amplifikatör

Devre Yapısı: Giriş sinyali, R1 direnci üzerinden ters giriş V −'ye beslenir ve bir geribildirim direnci Rf, çıkış Vout'u ters giriş V-'e bağlar.

Non-Inverting Amplifikatör

Devre Yapısı: Giriş sinyali, R1 direnci üzerinden non-inverting giriş V +'ya beslenir ve bir geribildirim direnci Rf, çıkış Vout'u ters giriş V−'ye bağlar.

Diferansiyel Amplifikatör

Devre Yapısı: İki giriş sinyali, non-inverting giriş V+ ve inverting giriş V−'ye uygulanır ve bir geribildirim direnci Rf, çıkış V out'u inverting giriş V−'ye bağlar.

5. Özet

Operasyonel amplifikatör, iki giriş terminali arasındaki gerilim farkını artırarak çalışır ve ana işlevi yüksek kazanç ve negatif geribildirim mekanizmalarına dayanır. Farklı devre yapılandırmaları kullanılarak, op-amp'lar amplifikasyon, filtreleme, entegrasyon ve diferansiyasyon gibi çeşitli işlevleri gerçekleştirebilir. Op-amp'ların çalışma prensiplerini ve yaygın uygulama devrelerini anlamak, çeşitli elektronik sistemlerin tasarlanmasında ve sorun gidermesinde önemlidir.