Opamlar neden simetrik beslenir ?

[Ilker dvc]

opamplar neden simetrik besleme kaynaklari ile besleme ihtiyacı duyuluyor ?
(sorunun cevabını buldum ve aşağıya uzunca yazdim)

 

[serkan_48]

Opamp cikislari her zaman arti voltaj olmayabiliyor bazen eksi voltajda cikmasi gerekiyor.

Mesela bir sinus sinyalini guclendirirken eksi alternansin uretilmesi gibi dusunun

 

[kesmez]

Opamplar çalışmak için simetrik besleme ihtiyacı duymazlar. Opampın bir + birde - besleme ucu vardır 3. bir besleme ucu yoktur. simetrik beslemeye ihtiyaç duyan opampın çıkış sinyalledir. Eğer opamp çıkışında gnd den daha düşük bir çıkış voltajı elde edilecekse opamp bu sinyali üretebilmek için bu çıkış sinyalinden daha - bir besleme gerilimine ihtiyaç duyar. Yani opampın besleme gerilimi çıkış sinyalinden daha geniş seçilmelidir.

 

[murtiow]

opamplar onlarca transistörden oluşmuştur. Op amp'ın açılımı operational amplifierdır. Bu şekilde adlandırılmasının nedeni op amplar sayesinde toplama, çıkarma, integral, türev, işaret değiştirme gibi cebirsel işlemlerin yapılabilmesidir

 

[Ilker dvc]

cevap bulundu. Cevabı ekleyeceğim merak edenler takipte kalsın

 

[Ilker dvc]

vo=kollektör bacağından alinmış çıkışidır devrenin şeması asagida.
arkadaslar bugün bjtler ile basit bir yükselteç devresi kurdum ve ac dc analizini teorik olarak yaptım ne olur ne olmaz diye deneyi yapmadan önce teorik degerlerde elimde bulunmalı dedim . ve ac sinyalimi verdigimde yukseltilmis hali çıkışım 0.6 volt tepe degerli bir sinuzoidal olmalıydı. devrem çıkışı vo den alinan bir gerilim bolucu yükselteç idi. daha sonra bu yükselteci laboratuvarda kurdum. Once 20 v ve 0 v olarak besledim devreyi. 0 volt ve vo den aldım çıkışı. referansım 0 volt ve + çıkışım kollektor düğümünden yani. herneyse dc besledim. ve ac girisimi verdim.çıkışı Volt metre ile ölçütümde 10.42 volt gibi bir değer ölçtüm. bu değer rms degeridir. birde osiloskopla bakayım dedim, Osiloskopuda ayni şekilde sekilde 0 v ve vo'a taktığımda gördümki 9.4 volt ile 10.6 volt arasında salınan bir dalga var. Normalde -06 v ile +0.6 v arasinda salınan bir dalga olması gerekiyordu. bunun nedeni ac giriş uygulamadan önce verdiğim dc beslemeden dolayı vo da olusan 10 voltluk dc gerilim. E bide ben sinüs dalga verdim bunuda yükseltti ve sonuc olarak vo'da osiloskop ile gördüğüm
dalga sekli =
yükseltilmiş sinus dalga + dc beslemeden dolayı oluşan 10v.

yani ac ve dc etkinin süperpozisyonu gibi.
ve sinüs dalganin negatif alternans ve pozitif alternansınin simetrisi bozuldu. oysaki ben -0.6 ile +0.6 arasında salınan bir sinüs istiyordum. Ama 9.4 ile 10.6 volt arasında salınıyor. Pick to pick deger hala 1.2 volt genişlik korunuyor tepeden tepeye.

simdi bu dc etkiyi.ortadan kaldirmanin bir.cok yolu var ya referansinizi 10 v olarak alacaksiniz yani çıkışın negatif (referans) düğümünü farklı yerden alacaksınız yada bu cikisi bir ac dc sinyal ayırabilen bir sisteme takıp 10 v dc degeri ayiklayacaksınız. suan elimizde 10v+0.7sin (wt) gibi bir çıkış var.

mesela ben(fotograf yazının sonunda)
20 v dc besleme yerine 10 v iki tane pili birnirine bağladım ve devreye verdim. Ve devrenin referansını yani toprağını burada 10v iki pilin birlesme yeri olarak aldım. (daha önce 20 v ile beslemiştik ve referans 0 v idi yani dc beslemenin 0 v olan ucu). şimdi ise daha once referans aldığım düğümde -10 v var. daha önce.20 v verdiğim yerde ise 10v var. çıkışımda dolayısıyla vc ve referansim olan iki pilin birlesme noktasi arasında..burayı sıfır aldım. tekrar ayni ac girisi verdim. ve bunun sonucunda voltmetreyi yeni referansım ve vc ye bağladım ve voltmetreden 0.42 voltu okudum. Ve osiloskoptanda aynı şekilde bağlayarak -0.6 ile 0.6 arasında salınan gerilimimi gördüm. suan herşey yolunda.
Simdi bu niye oldu ? Çıkışımın referansımı degistirdim çünkü. ilk durumda çıkışı vc ve 20 voltluk kaynağın sıfır voltundan almıştım. tek besleme yaptığım ilk durumda. simetrik besleme yaptığımda ise çıkışımın referansı bu defa 10 volt olan ve birbirine seri bağlanmış iki pilin arasından aldım(yani bağlantı noktalarından) ve yine çıkışımın diger ucu vo dan alınmış durumda. aslında bu iki pilin birleşme noktasi eski referans noktama göre +10 v manasında. ve böylece çıkışdan aldığımda sinus dalgam orjinden sifir noktasından başlayarak -0.6 ile +0.6 arasında salınım yaptı. yani y eksenindeki başlangıçtaki yukari ötelemeyi kaldırdım. burada şanslıydım ki dc analizi yaptim vi nun dc bileşeninin 10 v oldugunu gordum ve yanmda 10 v iki adet pil vardı. ve sinyal 10 v yukarda cikiyordu. eger 4v yukarda olsaydi bu sefer beslemeyi 16 v ve 4 v ile yapacaktım. Bi nevi kalibrasyon yaptım bu anlattıklarında. Amaç ötelemeyi gidermek dc etkiyi kaldırıp sadece ac çıkışı olan bir potansiyel fark (gerilim) elde etmek. Opamplarin içine gelelim şimdi,
opampin sembolüne bakılınca +v ve -v gibi besleme girişleri var. ve birde islem görecek sinyali uygulayacagimiz girisler var. Bunlar eviren ve evirmeyen (inverting and nin inverting) olarak adlandırılıyor.
iç yapı ise
opamlarda ilk stagede basit olarak (ilk katmamda)
bir differantial amplifier (fark yukselteci), 2.katmanda yükselteç, 3. katmanda ise cikis katmanı bulunur. Opampin tasarımına bakılırsa, ise dirençler bjtler ve diger elemanları cipe öyle gömmüş ki simetrik besleki dalgayı yukarı aşağı ötelemeden gör diyor. özellikle +v ve -v ile besle diye yazıyor. ince bir nüans olmasaydı 0 ile v arasinda besle diye yazardı.
hatta bazen simetrik beslemekte yetmez ek ofset ayari yapılır. Teorik hesaplara göre simetrik besleme sorunu çözüyor gibi dursada pratikte elemanların kararlılık sorunu nedeniyle ek ayarlar gerekir.
herneyse;
Daha sonra yetinmedim opampin içindeki differantial amplifier devresini buldum dc ve ac analizini yaptım. bi normal besleyerek yaptim ve bide simetrik. ve sonuçlarımı karşılaştırarak opampa simetrik gerilim verilme sebeninin yukarida uzunca anlattığım nedenler olduğunu bir kez daha ispatladım. hatta bazi opamplarda bu durum giderilemediginden offset ayarı da olur dedik.

Bir differantial amplifier simetrik beslememiş olsun, girislerine verilen v1 ve v2 gibi 2 iki sinyalin farkını alır ve bu farkı av kazancı ile carpar çıkışa aktarır bu aktarılan değer vac olsun. yani vac=av. (v1-v2). be vdc ise dc beslemenin çıkışta verdiği gerilim ise çıkışta görülen dalgamiz vout ise vout=vdc+vac olur. referansta besleme kaynağının sıfır voltu olursa çıkışta vdc+vac görülür. (vac sinüzoidal). yani dalga yukarıda olur ötelenmiş olur. mesela 5+3sin (x) dalgası ise gerilimimiz 5 ile 8 arasında salınan bir sinüs olur. nunu sıfır ile 3 arasında salınan nir dalga haline nasıl getirecegiz ? sinetrik besleme ve referans değişimi ile. bu nedenle simetrik beslenir ve gerekirse devreye ek ofset ayarlar eklenerek dalganın ötelenmesi giderilir.. Bu nedenle opampta simetrik beslenir. opampın yapi taşı differantial amplifier devresidir.


buradan hareketle, bir yükselteci dc bayaslamayı yapmak için, normal tek bir dc pil ile polarlar isek ve devrenin referansıda kaynağın 0v olan ucu olursa, çıkıştan alinan değer;

dc polarlamadan dolayı olusan vc gerilim + Av.vs olur.

Av ac analiz ile bulunabilir gerilim kazancıdır. vs ise ac beslemedir. yani input. Ac analizi rpi veya beta re eşdeğer modeller ile yapabilirsiniz ve av yi bulabilirsiniz.

birazda bilgi vereyim opampı yeni öğrendim bende;

Opamp daha cok fonksyonel olan, cok katlı bir multistage amplifier denebilir
ama cok işlevseldir.

ideal bir opampta bandwich (bant genişliği sonsuz, gerilim kazancı sonsuz, giris empedansı sonsuz, çıkış empedansı sıfır istenir. Giris akımlarının sıfır olmasıda zaten giris empedansının sonsuz olmasının neticesidir. ve virtual ground "sanal toprak olayı buradan gelir.
virtual ground = uzerinden akım geçmediği icin herhangi bir gerilim oluşmadığından, devrenin toprağı ile es potansiyelli kabul edilebilecek düğümdür. fiziksel manası yoktur. adı üstünde virtual yani sanal.

pratik opamplar ise ideal opampın özelliklerine sahip olarak uretilmeye çalışılır. ve çoğu kez opamp analizinde ideal.opamp.ile pratik (gerçek) opamp yakın sonuçlar verir.

 

[kesmez]

http://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_1.html
Opamplar hakkında bu linkten bilgi alabilirsiniz.