Opamp ile ilgili herhangi bir teknik detay inmeden önce, opampı uygulamada görelim.

Opamp (Operasyonel amplifikatör-tr: işlemsel yükselteç) simetrik olmayan bir  gerilim hattına bağlanabilir. (Unipolar – 0V – Vcc) veya simetrik gerilim hattına da (bipolar +-Vcc) bağlanabilir.

Opampı simetrik olmayan gerilim hattına bağlarsanız, çıkış 0V dan , kaynak gerilimine kadar olabilir.

Opampın 2 girişi vardır. + ile gösterien giriş terslemeyen , – ile gösterilen giriş ise tersleyen girişdir.  + giriş – girişten birkaç milivolttan daha yüksek olursa, çıkış da +V olur. Bu kadar basit.

Aşağıdaki animasyonu izleyiniz:

opamp animasyonu
opamp animasyonu

 

Eğer – giriş, birbirine eşit 2 direncin orta noktalarına bağlıysa, + giriş  V/2 den daha fazla olursa ancak çıkış +V olur.

 

OpAmp2

 

Aşağıdaki animasyonda ki gibi yapılavak bir bağlantıyla – giriş ile de çıkış kontrol edilebilir:

 

OpAmp3

 

Yukarıdaki animasyonlardan öğrendiklerimiz şunlar:

1. Çıkışın +V olabilmesi için +  terslemeyen girişin, – tersleyen giirşten daha yüksek olması gerekir.

2. + girişteki en ufak gerilim artışı, çıkışı 0V – +Vcc arasında (tam gerilim) değiştirecektir. Bu duruma “Yüksek Kazanç” veya “yükseltme işlemi” denir.

 

OPAMPIN GERİLİM TAKİP EDİCİ OLARAK KULLANILMASI

OP-AMP gerilim takip edici olarak kullanılabilir. Çıkış gerilimi girişi takip eder.  Bu çalışma şeklinde OP-AMP , BUFFER (tampon) olarak adlandırılır.

+ giriş gerilimi artırılırsa, çıkış da artar.  Bu opamplarda kazanç 1 dir.

Normalde çıkış değeri +Vcc değerine kadar artmalıydı. Fakat çıkış, – girişe bağlandığı için birkaç milivolt daha düşük çıkış değeri elde edilir. Aşağıdaki animasyonda bu durumu görebilirsiniz:

OpAmp4

 

KAZANÇ NEDİR?

Şimdi OP-AMP larda kazanç ve yükseltme (amplification) ne demek bunu açıklayalım.

Aşağıdaki animasyonda kazanç 2 dir. Kazancın 2 olması için, değerleri eşit iki direncin (değerlerinin ne olduğu önemsiz) terslemeyen  (-) girişe şekildeki gibi bağlanmaları gerekir.

Eşit dirençlerin ortalarındaki gerilim değeri besleme geriliminin yarısıdır. Aşağıdaki animasyondan da görülebildiği gibi terslemeyen girişe uygulanan sinyal arıtırıldıkça çıkış sinyali de 2 kat artacaktır.


OpAmp7

 

Aşağıdaki animasyonda OP-AMP, yükselteç olarak kullanılıyor.  Opampın kazancı; dirençler tarafından belirleniyor. Burada OP-AMP’ın kazancı: 5

OpAmp8

 

+ ve – girişler ters çevrilirse OP-AMP çalışmayacaktır. Aşağıdaki animasyonlarda bu durum görülüyor:

OpAmp9 OpAmp10

 

Yukarıdaki anlatılanlarla opampın nasıl yükseltme işlemi yaptığını gördük. Şimdi biraz da işin teknik detaylarına girelim.

Aşağıdaki opamp devresinde 25 tane transistör kullanılıyor. Bizi iç bağlantıları ilgilendirmiyor. Biz nasıl çalıştığına bakalım.

 

 

741 iç yapısı
741 iç yapısı

 

OP-AMP 2 girişi ve 1 çıkışı olan bir blok diyagramıyla aşağıdaki gibi gösterilebilir:

opamp blok diyagramı
opamp blok diyagramı

Terslemeyen girişteki artan gerilim sinyali, çıkışın da artmasını sağlar.

Tersleyen girişteki artan bir gerilim sinyali, çıkış sinyalinin azalmasına neden olur.  Opamp simetrik olmayan besleme girişine ve simetrik olan bir besleme girişine aşağıdaki gibi bağlanır:

OpAmpbağlantısı

 

Eğer OP-AMP simetrik olmayan girişe bağlanırsa, çıkış 0V dan yaklaşık +Vcc ye kadar olacaktır.

Eğer OP-AMP simetrik besleme girişine bağlanırsa, çıkış -Vcc ile +Vcc arasında olacaktır.

 

OpAmpbağlantısı2

 

Opampı simetrik güç kaynağına bağlantısı aşağıdaki gibi yapılabilir:

OpAmpbağlantısı3

 

Dünyanın en ucuz ve en popüler olan opamplarından birisi 741 dir. LM741’in iç yapısı ve pin diyagramı aşağıdaki gibidir:

741Pinout

LM741!in temel özellikleri datasheettinde aşağıdaki gibi ifade ediliyor:

Rail voltages : +/- 15v DC (+/- 5v min, +/- 18v max)
Input impedance: approx 2M
Low Frequency voltage gain: approx 200,000
Input bias current: 80nA
Slew rate: 0.5v per microsecond
Maximum output current: 20mA
Recommended output load: not less than 2k

 

741bağlantısı

Aşağıda 741 opampının ses yükseltme devrelerinde nasıl kullanıldığını görebilirsiniz:

741Circuit-1

 

Konu çok uzuyor.  Bu konuyu yazı dizisi haline getirmeyi düşünüyoruz. Önümüzdeki günlerde bu konuya devam edeceğiz. Opampın diğer kullanımlarına örnekler vereceğiz.

Ekleme:  Opamp nedir? Nasıl çalışır? (2)