Op Amp, esas olarak voltaj sinyallerini yükseltmek için kullanılan yüksek kazançlı bir elektronik bileşendir. Bu bir diferansiyel amplifikatördür ve çıkış, iki giriş (pozitif+ ve negatif -) arasındaki voltaj farkına bağlıdır. İşlemsel yükselteç yüksek kazanç özelliklerine sahiptir. İdeal koşullar altında açık döngü kazancı çok yüksektir (teorik olarak sonsuza yakındır). Giriş empedansı yüksek olduğunda giriş akımını neredeyse emer ve ön uç devreyle girişimi önler. Çıkış empedansı düşük olduğunda, doğrudan sahne sonrası devreyi çalıştırabilir ve çift giriş ve tek çıkış uygulayabilir. Çıkış=kazanç × (pozitif giriş - negatif giriş).
Ortak İşlemsel Yükselteç Uygulamaları ve Türleri
İşlemsel yükselteçlerin yaygın uygulamaları arasında voltaj yükselteçleri, filtreler (alçak geçiren, yüksek geçiren, bant geçiren), sinyal karşılaştırıcıları (karşılaştırıcılarla ilgili), entegratörler ve diferansiyeller, tamponlar (gerilim takipçisi), analog hesaplamalar (toplama, çıkarma, entegrasyon vb.) bulunur. Ortak devreler, girişi çevirici ucuna bağlanan ve ters amplifikasyon işlevine sahip invertör amplifikatörlerini ve girişi pozitif uca bağlanan ve çıkış ve girişi aynı fazda olan faz içi amplifikatörleri içerir. Gerilim takip devresinde, pozitif faz giriş=çıkış, gerilim yükseltilmesine gerek kalmadan empedans dönüşümü sağlar.
Faz İçi Yükselteç Devrelerine Örnekler
Faz İçi Yükselteç Devrelerine Örnekler
Yukarıdaki şekildeki faz içi amplifikatör devresi örnek olarak alınmıştır. Kapalı çevrim kazancı, geri besleme direnci Rf ve gerilim bölücü Rg tarafından belirlenir. Faz içi amplifikatörün giriş sinyali ve çıkış sinyali aynı fazdadır.
Ters Yükselteç Devrelerine Örnekler
Ters Yükselteç Devrelerine Örnekler
Örnek olarak yukarıdaki şekildeki invertör amplifikatör devresini alın. Bu amplifikatör devresinin ideal bir amplifikatör kullandığını varsayarsak, kapalı çevrim kazancı, geri besleme direnci Rf ve giriş direnci Rin tarafından belirlenir. İnvertör amplifikatörünün giriş sinyali ile çıkış sinyali arasındaki faz farkı 180 derecedir.
İşlemsel yükselteçli ayarlanabilir doğrusal regüle güç kaynağının tasarımı
Ayarlanabilir doğrusal regülasyonlu güç kaynağının amacı, kararlı ve ayarlanabilir bir çıkış voltajı sağlamaktır ve giriş voltajı veya yük değişse bile çıkış sabit kalır. Ayarlanabilir doğrusal regüle güç kaynağının temel yapısı, bir referans voltaj kaynağı (TL431, zener diyot veya hassas referans IC gibi), bir hata amplifikatörü (işlemsel amplifikatör), bir düzenleyici bileşen (genellikle güç BJT veya MOSFET), bir geri besleme direnci voltaj bölücü ağı (çıkış voltajını ayarlar) içerir.
Ayarlanabilir doğrusal düzenlenmiş güç kaynağı devresi örneği
Ayarlanabilir doğrusal düzenlenmiş güç kaynağı devresi örneği
Yukarıdaki şekildeki ayarlanabilir doğrusal güç kaynağı devresini örnek alırsak, bu devrenin çekirdeği LM358, regülatör diyot, triyot ve negatif geri besleme devresinden oluşur, R9 ve D9 bir voltaj dengeleme devresi oluşturur. D9'un arıza voltajı 2,5V'dur. İşlemsel yükseltecin yüksek giriş empedansı nedeniyle fazla akım sağlamak için voltaj dengeleyici diyota ihtiyacı yoktur. Şu anda işlemsel yükselticinin IN1+'si 2,5V'tur. İşlemsel yükselteç, triyot, R12 ve RP3 bir negatif geri besleme döngüsü oluşturur. Hesaplanan voltaj aralığı 2,5V ile 15V arasında olmalıdır. İşlemsel yükselticinin gerçek güç kaynağı voltajı ± 12V olduğundan, işlemsel yükselticinin güç rayına göre çıkış salınımının 1,35V ila 1,61V olduğu veri tablosundan bilinmektedir. D882'nin maksimum Vce voltajı 0,5V'dir. Vout'un hesaplanan maksimum çıkış aralığı 9,89V ile 10,15V arasında olmalıdır. Bu nedenle gerçek çıkış voltajı aralığı 2,5 V ile 10,15 V arasında olmalıdır.
Ayarlanabilir doğrusal regüle güç kaynağı devresi tasarlanırken referans voltajının stabilitesine dikkat edilmelidir. Düşük sıcaklık kayması ve yüksek stabiliteye sahip referans kaynağı (TL431 veya LM4040 gibi) kullanılacaktır. İşlemsel yükseltecin tipini seçerken, çıkış voltajı aralığı, düşük ofset voltajı ve düşük sapma özellikleriyle çıkış ucunu (raydan raya) kapsayacaktır. Güç bileşenlerinin tipini seçerken, ısı dağılımını ve güvenli çalışma aralığını sağlamak için çıkış akımına göre uygun BJT veya MOSFET seçilmelidir. Termal koruma ve stabiliteye de dikkat edilmelidir. Yüksek akım için soğutucu kullanılacak ve salınımı önlemek için RC kompanzasyonu dikkate alınacaktır. Geri besleme empedansının ayarlanması için, stabiliteyi ve gürültü önleyici özelliği geliştirmek amacıyla çok yüksek R1 ve R2 direnç değerlerinden (birkaç k Ω aralığı dahilinde tavsiye edilir) kaçınılmalıdır. ve giriş voltajının maksimum çıkış voltajı + VCE (doymuş voltaj düşüşü) veya Vds'den (MOSFET) daha yüksek olması gerekir. Aşırı akım koruma fonksiyonunu gerçekleştirmek için akım örnekleme direnci ve ikincil karşılaştırıcı eklenebilir.
Bu tasarım, çıkış voltajının ince ayarlanması, güç transistörünün yüksek ısı üretimi, düşük verimlilik (doğrusal özellikler), düşük gürültü ve hızlı yanıt özelliklerine sahiptir, yalnızca giriş voltajının çıkış voltajından daha yüksek olduğu durumlara uygulanabilir, basit yapı, kolay entegrasyon ve yüksek güç uygulaması için koruma mekanizması ve iyi ısı dağılımı gereklidir.