İntegral Alan (Integrator) Devre Olarak Kullanılması
Integratör devre, girişi uygulanan sinyalin integral alarak çıkışa aktarır. Matematiksel anlamda integral, bir eğrinin altında kalan alana karşı gelir. Integratör devrenin girişine kare dalga uygulandığını devrenin çıkışından üçgen dalga elde edilir. Çünkü, kare dalganın integrali üçgen dalgadır.
devrede, X noktasındaki 0 Volt olduğuna (Vx = 0) göre;
I1 = (Vi - Vx) / R1 = Vi / R1 olarak yazılabilir.
Vo = (1/Cf) If dt ve If = - I1 olduğuna göre;
Vo = - (1 / Cf) I1 dt
Vo = - (1 / Cf) (Vi / R1) dt'
Vo = - [1 / (R1.Cf)] Vi dt olarak bulunur.
Çıkış eşitliğinin formülünden anlaşıldığı gibi, giriş işaretinin integralini alır ve çıkışa aktarır.
OP-AMP devresindeki, giriş ofset geriliminin OP-AMP 'ın doyuma YasaK Kelime Kullandınız...ürmesini engellemek için şekil 16 'daki gibi geri besleme kondansatörüne paralel bir Rf direnci bağlanır.
Giriş palorma akımlarının eşit olmayışından dolayı meydana gelebilecek ofset gerilimini ve bu gerilimin etkilerini gidermek amacıyla Şekil 17 'deki gibi OP-AMP 'ın faz çevirmeyen (+) girişiyle şase arasına R2 gibi bir direnç bağlanır. Aynı zamanda Şekli 17, pratikte kullanılan integral alıcı bir devredir. R2 direncinin değeri,
R2 = R1 // Rf olarak bulunur.
İntegral alıcı bir devrenin, girişine uygulanan işaretin integaralini alabilmesi için yani devrenin integratör olarak çalışabilmesi için;
1 fgiriş >= fc = 1 / 2 RfCf :olmalıdır. (Girişe uygulanan sinyalin frekansı, fc kritik frekanstan büyük veya eşit olmalıdır).
2 : Devrenin zaman sabitesi (T = R1.Cf) ile girişe uygulanan sinyalin periyodu birbirine eşit veya yakın bir değerde olmalıdır.
Eğer, devrede bu şartlardan birisi veya ikisi sağlanmıyorsa devre girişine uygulanan sinyalin integralini alamaz, tersleyen (faz çeviren, inverting) yükselteç olarak çalışır. Bu haliyle devrenin kazancı -Rf / R1 olur
Türev Alan (Differentiator) Devre Olarak Kullanılması
Türev alan devre, girişine uygulanan sinyalin türevini alarak çıkışa aktaran bir devredir. Türev alan devrenin girişine üçgen dalga uygulandığında çıkışından kare dalga, kare dalga uygulandığında ise çıkışından sivriltilmiş dalga elde edilir. O halde, elektronikte üçgen dalganın türevi kare dalga, kare dalganın türevi ise sivriltilmiş dalgadır. Integral alma işleminin tersi türev alma olduğu için, Şekil 18 'deki devrede görüldüğü gibi integratör devredeki direnç ile kondansatörün yeri değiştirilerek Şekil 18 'deki gibi bir türev alıcı devre gerçekleştirilir.
OP-AMP devresinin faz çeviren (-) ve faz çevirmeyen (+) girişleri arasındaki giriş empedansı çok yüksek olduğundan X noktasındaki gerilim 0 Volt civarındadır. Buna göre C1 kondansatörü üzerinden akan akım;
I1 = C1 . (dVi / dt) 'dir.
Türevleyici devresi, faz çeviren yükselteç yapısında olduğu için,
Vo = -Rf . If 'dir. Vx = 0 Volt olduğu için If = I1 olduğundan
Vo = - Rf . C1 . (dVi / dt) 'olur.
Devrenin çıkış formülünden anlaşıldığı gibi türevleyici devre girişine uygulanan Vi işaretinin türevini alıp (dVi / dt), Rf .C1 sabitiyle çarparak çıkışına aktarır. Formüldeki (-) işareti, devrenin faz çeviren yükselteç yapısında olduğunu, girişle çıkış arasında 180° faz farkı bulunduğunu belirtir.
Şekil 18 'deki devre pratik uygulamalarda kullanmaya elverişli değildir. Çünkü C1 kondansatörü, yüksek frekanslı giriş sinyallerinde kısa devre özelliği göstererek, üzerindeki gerilim düşümü en az seviyede olur ve yükseltecin kazancı artar. Yüksek frekanslı giriş sinyallerinde çıkış işareti maximum seviyeye ulaşır. Vi giriş sinyalinde gürültü mevcut ise devre gürültünün yüksek frekans bölümünü olduğu gibi yükseltir. Bu istenmeyen durumu engellemek için Şekil 19 'da görüldüğü gibi girişe R1 direnci eklenir. Böylece, devre kazancına yüksek frekanslarda Rf / R1 oranı gibi bir sınır getirilmiştir.
Türev alıcı devrenin, girişine uygulanan işaretin türevini alabilmesi için yani devrenin türevleyici olarak çalışabilmesi için,
fgiriş < = fc = (1 / 2R1C1) olmalıdır. (Girişe uygulanan sinyalin frekansı, fc kritik frekanstan küçük veya eşit olmalıdır.)
Devrenin zaman sabitesi (T = Rf.C1) ile girişe uygulanan sinyalin periyodu birbirine eşit veya yakın bir değerde olmalıdır.
Eğer, devrede bu şartlardan birisi veya ikisi sağlanmıyorsa, devre girişine uygulanan sinyalin türevini alamaz, tersleyen (faz çeviren, inverting) yükselteç olarak çalışır. Devrenin kazancı -Rf / R1 olur.
|
