İşlemsel Yükselteç (kısaca op-amp), doğrudan bağlı, diferansiyel modlu, genellikle tek uçlu çıkışlı, yüksek kazançlı bir voltaj yükseltecidir. Girişteki potansiyel farkından yüz binlerce kat daha büyük bir çıkış potansiyeli (toprağa göre) üretebilir. Adını, başlangıçta çoğunlukla toplama ve çıkarma işlemleri gibi analog hesaplama devrelerinde kullanılmasından almıştır.

İşlemsel Amplifikatörün Çalışma Prensibi

Bir işlemsel yükseltecin diferansiyel girişi, ters çevirmeyen bir giriş gerilimi ve ters çeviren bir giriş gerilimi içerir. İdeal bir işlemsel yükselteç, yalnızca iki gerilim arasındaki farkı yükseltir; bu farka diferansiyel mod giriş gerilimi denir. İşlemsel yükseltecin çıkış gerilimi aşağıdaki formülle bulunur:

Vout = (V+ - V-) * Ado

Burada Ado, operasyonel amplifikatörün açık döngü diferansiyel kazancıdır.

İdeal İşlemsel Yükselteç

İdeal bir operasyonel amplifikatör genellikle aşağıdaki özelliklere sahiptir:

1. Sonsuz açık döngü kazancı (Ado = +∞): İdeal bir operasyonel amplifikatörün önemli bir özelliği, açık döngü durumunda, girişteki diferansiyel sinyalin sonsuz derecede büyük bir gerilim kazancı olmasıdır; bu da operasyonel amplifikatörü pratik uygulamalarda negatif geri besleme yapılandırması eklemek için çok uygun hale getirir.

2. Sonsuz giriş empedansı (Zin/Rin = ∞): İdeal bir işlemsel yükseltecin giriş terminalleri herhangi bir akımın içeri akmasına izin vermez, yani V+ ve V- terminallerindeki akım sinyalleri her zaman sıfırdır, bu da giriş empedansının sonsuz olduğu anlamına gelir.

3. Sıfır giriş ofset gerilimi

4. Sıfır faz kayması ve sonsuz eğim oranına sahip sonsuz bant genişliği (BW = ∞): İdeal bir operasyonel amplifikatör, sinyal frekansındaki değişimden etkilenmeden, aynı diferansiyel kazançla herhangi bir frekanstaki giriş sinyallerini yükseltecektir.

5. Sıfır çıkış empedansı (Zout/Rout = 0): İdeal bir işlemsel yükseltecin çıkış terminali, mükemmel bir gerilim kaynağıdır. Yükselteç yüküne akan akım nasıl değişirse değişsin, yükseltecin çıkış gerilimi sabit kalır, yani çıkış empedansı sıfırdır.

6. Sıfır gürültü

7. Sonsuz ortak mod reddetme oranı (CMRR = ∞): İdeal bir operasyonel amplifikatör yalnızca V+ ve V- terminalleri arasındaki voltaj farkına yanıt verebilir, yani yalnızca (V+ - V-) kısmını yükseltir. İki giriş sinyalinin ortak kısmı (yani ortak mod sinyali) tamamen göz ardı edilir.

8. Sonsuz güç kaynağı reddetme oranı

Tüm bu idealleştirmeler tam olarak gerçekleştirilemez. Eşdeğer dirençler ve kapasitörler, gerçek bir operasyonel amplifikatörün sonsuz veya sıfır olmayan parametrelerini simüle etmek için operasyonel amplifikatör modelinde kullanılabilir. Bu şekilde, tasarımcılar bu etkileri nihai devrenin genel performansında hesaba katabilirler. Bazı parametrelerin nihai tasarım üzerindeki etkisi önemsiz olabilir, ancak nihai performansı gerçekten kısıtlayan diğer parametreler hesaplanmalıdır.

Ortak Uygulama Tasarımları

(1) Ters Çevrilen Kapalı Döngü Amplifikatörü

Yukarıdaki şekil, ters çeviren kapalı devre bir amplifikatör devresini göstermektedir. Bu kapalı devre amplifikatörün ideal bir operasyonel amplifikatör kullandığını varsayarsak, sonsuz açık devre kazancı nedeniyle operasyonel amplifikatörün iki giriş terminali sanal topraktır. Ayrıca, giriş empedansı sonsuz olduğundan, Vin'den V-'ye giden akım, V-'den Vout'a giden akıma eşittir, yani:

(2) Ters Çevirmeyen Kapalı Döngü Amplifikatörü

Yukarıdaki şekil, ters çevirmeyen kapalı devre bir amplifikatör devresini göstermektedir. Negatif geri besleme, gerilim bölücü dirençler Rf ve Rg üzerinden kapalı devre kazancı Acl=Vout/Vin'i belirler. Denge, Vout'un ters çeviren terminaldeki gerilimi Vin'e eşitlemeye yetecek kadar olması durumunda sağlanır. Dolayısıyla, tüm devrenin gerilim kazancı 1 + Rf/Rg'dir. Çıkış gerilimi formülü şöyledir:

(3) Toplayıcı

Yukarıdaki şekil bir toplayıcı devresini göstermektedir. İdeal bir operasyonel amplifikatör koşulu altında, giriş empedansı sonsuz olduğundan, R1'den geçen akım R2'den geçen akıma, benzer şekilde R3'ten geçen akım da R4'ten geçen akıma eşittir. Yani:

(V1-V+)/R1=(V+-V2)/R2

(Vout-V-)/R3=V_/R4

Ayrıca sanal kısa devre nedeniyle, V+=V_

O zaman şu sonuç çıkarılabilir: Vout=V1+V2

(4) Entegratör Devresi

Yukarıdaki şekil bir entegratör devresini göstermektedir. İdeal bir operasyonel amplifikatör koşulu altında, açık döngü kazancı sonsuzdur, ters çeviren giriş terminalindeki gerilim ters çevirmeyen terminaldeki gerilime eşittir ve giriş empedansı sonsuz olduğundan, R1'den geçen akım C1'den geçen akıma eşittir.

R1'den geçen akım i=V?/R?

C1'den geçen akım i=C·dU./dt

Yani Vout =((-1/(R?·C?)·fV?dt

Çıkış gerilimi, giriş geriliminin zamana bağlı integraliyle orantılı olduğundan bu devreye entegratör devresi adı verilir.

(5) Farklılaştırıcı Devre

Yukarıdaki şekil bir diferansiyel devresini göstermektedir. İdeal bir operasyonel amplifikatör koşulu altında, açık devre kazancı sonsuzdur, ters çeviren giriş terminalindeki voltaj ters çevirmeyen terminaldeki voltaja eşittir ve giriş empedansı sonsuz olduğundan, R1'den geçen akım C1'den geçen akıma eşittir.

Eğer V1 aniden uygulanan bir DC gerilimi ise, çıkış Vout, V1'e zıt yönde bir darbeye karşılık gelir.

Slkor SL8634XS14 Genel Op-amp SOP-14

Hakkımızda SLKOR:

SLKORMerkezi Çin'in Shenzhen kentinde bulunan , güç yarı iletken sektöründe hızla büyüyen ulusal bir yüksek teknoloji kuruluşudur. Pekin ve Suzhou'daki Ar-Ge merkezleriyle, temel teknik ekibi Tsinghua Üniversitesi'nden gelmektedir. Silisyum karbür (SiC) güç cihazı teknolojisinde bir yenilikçi olarak, SLKORÜrünleri yeni enerji araçları, fotovoltaik güç üretimi, endüstriyel IoT ve tüketici elektroniği alanlarında yaygın olarak kullanılmakta olup, dünya çapında 10,000'den fazla müşteriye kritik yarı iletken çözümleri sunmaktadır.

Şirket, SiC MOSFET'leri ve 2. nesil ultra hızlı kurtarma SBD diyotlarıyla verimlilik oranı ve termal kararlılık açısından sektör standartlarını belirleyen, yılda 5 milyardan fazla ünite teslim ediyor. SLKOR 100'den fazla buluş patenti bulunduruyor ve 2,000'den fazla ürün modeli sunuyor, güç cihazları, sensörler ve güç yönetimi IC'leri genelinde IP portföyünü sürekli olarak genişletiyor. ISO 9001, EU RoHS/REACH ve CP65 uyumluluğu gibi sertifikalar, şirketin teknolojik inovasyon, yalın üretim ve sürdürülebilir kalkınmaya olan kararlı bağlılığını göstermektedir.