INVERTING OPAMP NEDİR ?
Inverting , eviren opamp nedir ? Inverting opamplar nerelerde ve nasıl kullanılırlar ? Inverting opamp nasıl çalışır ve devresi nasıldır ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Inverting Opamp Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.
Başlayalım.
INVERTING OPAMP
Son derste, opamp’ın Açık Döngü Kazancının (Avo) 1.000.000 (120dB) veya daha fazlaya kadar yüksek olabileceğini gördük.
Bununla birlikte, bu çok yüksek kazanç, amplifikatörün giriş sinyallerinin en küçüğü olarak hem kararsız hem de kontrol etmesini zorlaştırdığı için bizim için gerçekte bir faydası yoktur, sadece birkaç mikrovolt, (mV) doygun ve çıkıştaki kontrolün tamamen kaybedildiği voltaj besleme hatlarından birine veya diğerine doğru çıkış voltajının çıkmasına neden olmak için yeterli olacaktır.
Opamp’ın açık döngü DC kazancı aşırı derecede yüksek olduğu için, genel kazancı azaltmak ve kontrol etmek için, çıkış terminalinden ters çevirici giriş terminaline amplifikatör boyunca uygun bir direnç bağlayarak yükselticinin bu yüksek kazancın bir kısmını yok edebiliriz.
Bu daha sonra Olumsuz Geribildirim olarak bilinen etkiyi yaratır ve böylece çok kararlı bir opamp tabanlı sistem üretir.
Negatif Geri Besleme, çıkış sinyalinin bir kısmını girişe geri besleme işlemidir, ancak geri beslemeyi negatif yapmak için, harici bir cihaz kullanarak opamp’ın negatif veya “ters çevirici” terminaline geri beslemeliyiz.
Geribesleme Direnci Rf olarak adlandırılır.Çıkış ve ters giriş terminali arasındaki bu geri besleme bağlantısı, diferansiyel giriş gerilimini sıfıra doğru zorlar.
Bu etki, yükselticiye kapalı döngü devresi üretir, bu durumda yükselticinin kazancına, Kapalı devre kazancı adı verilir.
Daha sonra, kapalı devre bir ters çevirici yükseltici, yükselticinin genel kazancını doğru bir şekilde kontrol etmek için negatif geri besleme kullanır, ancak yükselticilerin kazancının azaltılmasında bir çaba gerektirmektedir.
Bu negatif geri besleme, ters çevirme giriş terminalinin üzerinde, gerçek giriş geriliminden farklı bir sinyale sahip olduğundan, giriş geriliminin toplamı artı bir toplama noktasının etiketini veya terimini veren negatif geri besleme gerilimini alacaktır.
Bu nedenle, gerçek bir giriş sinyalini, Giriş Dirençli, Rin kullanarak çevirici girişten ayırmamız gerekir.
Pozitif ters çevirmeyen girişi kullanmadığımız için,resim üzerinde de gösterildiği gibi ortak bir toprak veya sıfır gerilim terminaline bağlanır, ancak bu kapalı döngü geri besleme devresinin etkisi, ters çevirme girişindeki gerilim potansiyeline eşit olan değerle sonuçlanır.
Sanal Toprak toplama noktası üreten ters çevirmeyen girdi, topraklanmış referans girişi ile aynı potansiyelde olacaktır.
Başka bir deyişle, opamp bir “diferansiyel amplifikatör” haline gelir.
Opamp’ın Konfigürasyonunun Ters Çevirilmesi
Ters Çevirici Amplifikatör devresinde, işlemsel yükselteç kapalı bir döngü işlemi üretmek için geri bildirim bağlanır.
Opamplar ile uğraşırken, yükselen yükselticiler hakkında hatırlanması gereken iki önemli kural vardır, bunlar:
“Giriş terminalinden hiçbir akım geçmez” ve “V1 her zaman V2’ye eşittir”.
Bununla birlikte, gerçek dünyada opamp devreleri adına bu kuralların her ikisi de biraz bozulur.
Bunun nedeni, giriş ve geri besleme sinyalinin (X) birleşiminin, sıfır volt veya topraktaki pozitif (+) giriş ile aynı potansiyelde olması, ardından bir “reelden uzak sanal bir ortamın” olmasıdır.
Bu sanal düğümden dolayı, amplifikatörün giriş direnci, giriş direncinin değerine eşittir.
Rin ve çevirici amplifikatörün kapalı döngü kazancı, iki harici direncin oranı ile ayarlanabilir.
İki önemli kuraldan yukarıda bahsetmiştik ;
Giriş Terminallerine Akım Akmıyor
Diferansiyel Giriş Voltajı, Sıfırdır, V1 = V2 = 0 (Sanal Toprak)
Sonra bu iki kuralı kullanarak, ilk prensipleri kullanarak bir ters yükselticinin kapalı döngü kazancını hesaplamak için denklemi türetebiliriz.
Akım (i) resimde gösterildiği gibi direnç ağı boyunca akar.
i = (Vin – Vout)/(Rin+Rf)
Buradan i = (Vin-V2)/Rin = (V2-Vout)/Rf
i = (Vin/Rin)-(V2/Rin) = (V2/Rf)/(Vout/Rf)
Bu sebeple (Vin/Rin) = V2 x [(1/Rin)(1/Rf)]-(Vout/Rf)
Ve buradan , i = (Vin-0)/Rin = (0-Vout)/Rf , (Rf/Rin) = (0-Vout)/(Vin-0)
Kapalı Çevrim Kazancı(Av) şu şekilde verilir => (Vout/Vin) = –(Rf/Rin)
Daha sonra, bir Yükseltici Amplifikatörün Kapalı Çevrim Gerilim Kazanımı şu şekilde verilmiştir.
Kazanç (Av) = Vout/Vin = – (Rf/Rin)
Vout ise şu şekilde verilebilir:
Vout = -(Rf/Rin)xVin
Denklemdeki negatif işaret, çıkış sinyalinin faz dışında 180 ° olduğu için girişe göre tersine çevrildiğini gösterir.
Bu, geri beslemenin değerinde negatif olmasından kaynaklanmaktadır.
Çıkış voltajı Vout denklemi ayrıca devrenin Vout = Vin x Gain(kazanç) olarak sabit bir amplifikatör kazancı için doğada lineer olduğunu da gösterir.
Bu özellik, daha küçük bir sensör sinyalini çok daha büyük bir voltaja dönüştürmek için çok yararlı olabilir.
Bir ters çevirici yükselticinin bir başka kullanışlı olan uygulaması, bir “geçirgenlik yükselticisi” devresidir.
Aynı zamanda “transpedans amplifikatörü” olarak da bilinen bir Transresistance Amplifikatörü, temel olarak bir akım-voltaj dönüştürücüdür (Akım “giriş” ve Gerilim “çıkış”).
Düşük güçlü uygulamalarda, bir foto diyot veya foto detecting cihazı vb. tarafından üretilen çok küçük bir akımı, gösterildiği gibi giriş akımıyla orantılı olan kullanılabilir bir çıkış voltajına dönüştürmek için kullanılabilirler.
Transresistance Amplifikatör Devresi
Resim üzerindeki basit ışıkla çalışan devre, foto diyot tarafından üretilen bir akımı bir voltaja dönüştürür.
Geri besleme direnci Rƒ, ters çevirme girişindeki çalışma voltajı noktasını ayarlar ve çıkış miktarını kontrol eder.
Çıkış gerilimi Vout = Is x Rƒ olarak verilir. Bu nedenle çıkış gerilimi, foto diyot tarafından üretilen giriş akımı miktarıyla orantılıdır.
Opamp Örnek 1 ->Tersine Çevrilme
Resimdeki ters çevirici amplifikatör devresinin kapalı döngü kazancını bulun.
Kazanç(Av) = Vout/Vin = – (Rf/Rin)
Devre kazancı için önceden bulunan formülü kullanma
Şimdi devredeki dirençlerin değerlerini aşağıdaki gibi değiştirebiliriz,
Rin = 10kΩ ve Rƒ = 100kΩ
ve devrenin kazancı şu şekilde hesaplanır: -(Rƒ/Rin) = 100k/ 10k = -10
Bu nedenle, yukarıdaki ters çevirici amplifikatör devresinin kapalı döngü kazancı -10 veya 20dB (20log (10)) olarak verilmiştir.
Op-amp Örnek 2 -> Tersine Çevrilme
Orijinal devrenin kazancı 40’a (32dB) yükseltilecek, istenen dirençlerin yeni değerlerini bulun.
Giriş direncinin 10KΩ aynı değerde kalacağını varsayalım, daha sonra kapalı devre voltaj kazancı formülünü yeniden düzenleyerek, geri besleme direnci R for için gerekli olan yeni değeri bulabiliriz.
Kazanç = Rƒ / Rin
Bu nedenle, Rƒ = Kazanç x Rin -> R = 40 x 10.000 -> Rƒ = 400,000 veya 400KΩ
Devrenin 40 kazanması için gereken dirençlerin yeni değerleri şöyle olacaktır:
Rin = 10KΩ ve Rƒ = 400KΩ
Formül ayrıca, aynı Rƒ değerini koruyarak yeni bir Rin değeri verecek şekilde yeniden düzenlenebilir.
Operasyonel bir amplifikatör için Çevirici Amplifikatör konfigürasyonu hakkında not edilmesi gereken son bir nokta, eğer iki direnç eşit değerde ise, Rin = Rf ise, amplifikatörün kazancı -1 olarak Vout = -Vin olarak çıkışında giriş voltajının tamamlayıcı bir formunu oluşturacak şekilde -1 olacaktır.
Bu ters çevirici amplifikatör konfigürasyon tipine genellikle sadece bir Ters Çevirici Birlik Kazanç Çeviricisi olarak adlandırılır.
Operasyonel Amplifikatörler hakkındaki bir sonraki derste, giriş ile “faz içi” olan bir çıkış sinyali üreten Ters Çevirici Olmayan Amplifikatör adı verilen Non-Inverting Amplifikatör devresinin tamamlayıcısına beraber bakacağız.
INVERTING OPAMP NEDİR SONUÇ :
Bugün Inverting Opamp Nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.Opamplar ile ilgili yazı dizisine hızla devam ediyoruz.Umuyorum faydalı bilgiler edinmişsinizdir.