OP-AMP DEVRELERİ-2

Merhaba arkadaşlar bu yazımızda sensörlerden ve dedektörlerden elde edilen sinyallerin sistemler içerisinde değerlendirilmesini sağlayan  op-amp devrelerinin 2.bölümünü inceleyeceğiz. 2. bölümde cep telefonlarında, radyo elektroniğinde GPS sistemlerinde, güç elektroniğinde  ve ses sistemlerinde en çok kullanılan op-amp devrelerinden   integral alıcı, türev alıcı, alçak geçiren iki kutuplu aktif filte, yüksek geçiren iki kutuplu aktif filtre ve band geçiren aktif filtre devrelerinin   tasarımı , simülasyonu ve  bu iki kısımda  elde edilen verilerin ayrıntılı şekilde   analizi gerçekleştirilecektir.

< INTEGRAL ALICI DEVRE >

İntegral Alıcı Devrenin Özellikleri Nelerdir ?

Şekil 1’de ideal işlemsel yükselteç kullanılarak yapılmış olan türev alıcı devre görülmektedir. Bu devre şekilde de görüldüğü üzere integral alıcı devreden farklı olarak osilatör devresi integral alıcı devreye bu iki devre ise türev alıcı devreye bağlanmıştır.Türev alıcı devre bir potansiyometre ,kondansatöre ve dirençten meydana gelmektedir. Burada RV1 kodlu potansiyometre çıkış sinyalinin genliğinin ayarlanmasını sağlarken R3 direnci kondansatörün üzerindeki  yükün dolma boşalma zamanını (τ) ve devrenin tepki süresini belirler. Bu bilgilere ek olarak devrenin integral devresi olarak davranması için aşağıdaki şartlardan en az bir tanesi sağlaması gerekir ;

  1. fgiriş ≥ fc = 1 / 2 R3Cf :olmalıdır. (Girişe uygulanan sinyalin frekansı, fc kritik frekanstan büyük veya eşit olmalıdır).
  2. Devrenin zaman sabitesi (T = RV1.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.

integral alıcı devre normal
Şekil 1: İntegral alıcı op-amp devresi

Malzeme Listesi

Proteus ortamında kullanılan malzeme listesi tablo-1’de verilmiştir.

Malzeme Listesi
Tablo 1: İntegral alıcı devreye ait malzeme listesi

İntegral Alıcı Devrenin Kurulumu 

İntegral alıcı devresinin kurulumu proteus programında şekil-1’deki gibi gerçekleştirilir. Giriş sinyalinin özellikleri sırasıyla Vt-t =20 V periyodu =20 ms olan kare dalga sinyal verilmiş olup LM741 devre elemanın besleme gerilimleri ise ±12 Vdc ‘dir.

İntegral Alıcı Devrenin Çözümü

IMG_6260
Şekil 2: İntegral alıcı devrenin çözümü

İntegral Alıcı Devrenin Simülasyonu

İntegral alıcı devrenin simülasyonun’da  integral alıcının hem girişine hemde çıkışına gerilim değerlerinin izlenilmesi açısından probe konulmuş ve ardından bu değerler proteus ortamında grafiğe aktarılmıştır.

integral alıcı devre ölçüm
Şekil 3: İntegral alıcı devrenin simülasyonu

 

ANALOGUE ANALYSIS
Şekil 4: Devrenin giriş-çıkış sinyaline ait grafik

İntegral Alıcı devrenin Analizi

  1. Şekil-2 ve Şekil-4’e bakıldığında giriş integral alıcı devrenin kritik frekansı, sinyal jeneratörünün frekansından küçük olması ve ayrıca  devrenin zaman sabiti  sinyal jeneratörünün uyguladığı sinyalin periyoduna eşit olduğundan op-amplı devrenin integral alıcı devre olarak işlev gördüğü ,
  2. Şekil-4’e bakıldığında  devrenin çıkışına ait sinyalin 25 ms sonra stable hale geldiği anlaşılmaktadır.

< TÜREV ALICI DEVRE >

Türev Alıcı Devrenin Özellikleri Nelerdir ?

Şekil 5’de ideal işlemsel yükselteç kullanılarak yapılmış olan türev alıcı devre görülmektedir. Bu devre şekilde de görüldüğü üzere integral alıcı devreden farklı olarak osilatör devresi integral alıcı devreye bu iki devre ise türev alıcı devreye bağlanmıştır.Türev alıcı devre bir potansiyometre ,kondansatöre ve dirençten meydana gelmektedir. Burada RV2 kodlu potansiyometre çıkış sinyalinin genliğinin ayarlanmasını sağlarken R7 direnci kondansatörün üzerindeki  yükün dolma boşalma zamanını (τ) ve devrenin tepki süresini belirler. Bu bilgilere ek olarak devrenin integral devresi olarak davranması için aşağıdaki şartlardan en az bir tanesi sağlaması gerekir ;

  1. fgiriş ≤ fc = 1 / 2 R7Cf :olmalıdır. (Girişe uygulanan sinyalin frekansı, fc kritik frekanstan büyük veya eşit olmalıdır).
  2. Devrenin zaman sabitesi (T = RV2.Cf) ile girişe uygulanan sinyalin periyodu birbirine eşit veya yakın bir değerde olmalıdır.

Eğer, devrede bu şartlardan birisi veya ikisi sağlanmıyorsa devre girişine uygulanan sinyalintürevini alamaz, tersleyen (faz çeviren, inverting) yükselteç olarak çalışır. Bu haliyle devrenin kazancı -Rf / R1 olur.

tÜREV Alıcı Normal Devre
Şekil 5: Osilatör-integral alıcı -türev  alıcı op-amp devresi

Malzeme Listesi

Proteus ortamında kullanılan malzeme listesi tablo-2’de verilmiştir.

Malzeme Listesi
Tablo 2 :Osilatör-integral alıcı -türev  alıcı op-amp devresine ait malzeme listesi

Türev Alıcı Devrenin Kurulumu 

Türev  alıcı devresinin kurulumu proteus programında şekil-1’deki gibi gerçekleştirilir. Giriş sinyalinin özellikleri sırasıyla Vt-t =20 V periyodu =20 ms olan kare dalga sinyal verilmiş olup LM741 devre elemanın besleme gerilimleri ise ±12 Vdc ‘dir.

Türev Alıcı Devrenin Çözümü

IMG_6261
Şekil 6 : Türev alıcı devrenin çözümü

Türev Alıcı Devrenin Simülasyonu

Türev alıcı devrenin simülasyonun’da  türev alıcının hem girişine hemde çıkışına gerilim değerlerinin izlenilmesi açısından probe konulmuş ve ardından bu değerler proteus ortamında grafiğe aktarılmıştır.

Türev Alıcı Ölçüm
Şekil 7: Osilatör-integral alıcı -türev  alıcı op-amp devresi
Türev Alıcı Ölçüm Analiz
Şekil 8:Türev alıcı devrenin giriş-çıkış sinyaline ait grafik

Türev Alıcı devrenin Analizi

  1. Şekil-6 ve Şekil-8’e bakıldığında giriş integral alıcı devrenin kritik frekansı, sinyal jeneratörünün frekansından büyük olması ve ayrıca  devrenin zaman sabiti  sinyal jeneratörünün uyguladığı sinyalin periyoduna eşit olduğundan op-amplı devrenin türev alıcı devre olarak işlev gördüğü ,
  2. Şekil-4’e bakıldığında  devrenin çıkışına ait sinyalin 260 ms sonra stable hale geldiği anlaşılmaktadır.

< ALÇAK GEÇİREN FİLTRE DEVRESİ >

Şekil 9a’da alçak geçiren çift kutuplu  filtre görülmektedir. Bu devrede  belirli bir frekansın altındaki frekansları geçiren üstündekileri ise zayıflatan bir devredir. (şekil 9b). Bu devrede Köşe frekansına fc denir. fc, aynı zamanda; 0.707 frekansı, -3dB frekansı veya kesim frekansı olarak ta isimlendirilir.

her ikisi
Şekil 9: Alçak geçiren iki kutuplu aktif filtre devresi ve frekans grafiği

Malzeme Listesi

Proteus ortamında kullanılan malzeme listesi tablo-3’de verilmiştir.

Alçak Geçiren Filte Malzeme Listesi
Tablo 3: Alçak geçiren iki kutuplu aktif filtre devresine ait malzeme listesi

Alçak Geçiren Filtre Devresinin Kurulumu

Türev  alıcı devresinin kurulumu proteus programında şekil-1’deki gibi gerçekleştirilir. Giriş sinyalinin özellikleri sırasıyla Vt-t =20 V periyodu =20 ms olan kare dalga sinyal verilmiş olup LM741 devre elemanın besleme gerilimleri ise ±12 Vdc ‘dir. Ayrıca op-ampın eviren uca bağlan kapasitörün değeri, evirmeyen ayağına bağlanan kapasitörün tam iki katı alınarak devreye eklenmiştir.

Alçak Geçiren Filtre Devresinin Çözümü

IMG_6262
Şekil 10: Alçak geçiren iki kutuplu devrenin  çözümü

Alçak Geçiren Filtre Devresinin Simülasyonu

Alçak geçiren iki kutuplu  devrenin simülasyonun’da alçak geçiren filtrenin hem girişine hemde çıkışına gerilim değerlerinin izlenilmesi açısından probe konulmuş ve ardından bu değerler proteus ortamında grafiğe aktarılmıştır.

Çift kutuplu alçak geçiren filtre devresi (ölçüm)
Şekil 11:  Alçak geçiren iki kutuplu devresi
FREQUENCY RESPONSE
Şekil 12:  Alçak geçiren iki kutuplu devrenin frekansa göre tepkisine ait grafik

Alçak Geçiren Filtre Devresinin Analizi

  1. Şekil-10 ‘da  yapılan teorik hesaplama ile şekil- 12’ de elde edilen verilerin bir birleri ile uyuştuğu ,.
  2. Devrenin kritik frekansının 3 Khz olduğu ,
  3. Devrenin 3 Khz ‘e karşılık dB cinsinden -3 dB değerine denk gediği,
  4. Devrenin kritik frekanstan küçük frekanslara sahip sinyallerin geçtiği,
  5. Devrenin kritik frekanstan büyük frekanslara sahip sinyallerin ise zayıflatıldığı görülmektedir.

< YÜKSEK GEÇİREN FİLTRE DEVRESİ >

Şekil 13a’da yüksek geçiren çift kutuplu aktif filtre görülmektedir. Bu devrede  belirli bir frekansın altındaki frekansları zayıflatan üstündekileri ise geçiren bir devredir (şekil 9b). Bu devrede Köşe frekansına fc denir. fc, aynı zamanda; 0.707 frekansı, -3dB frekansı veya kesim frekansı olarak ta isimlendirilir.

herikisi
Şekil 13: Yüksek  geçiren iki kutuplu aktif filtre devresi ve frekans grafiği

Malzeme Listesi

Proteus ortamında kullanılan malzeme listesi tablo-4’de verilmiştir.

Malzeme listesi excell foto
Tablo 4: Yüksek geçiren iki kutuplu aktif filtre devresine ait malzeme listesi

Yüksek Geçiren Filtre Devresinin Kurulumu

Türev  alıcı devresinin kurulumu proteus programında şekil-1’deki gibi gerçekleştirilir. Giriş sinyalinin özellikleri sırasıyla Vt-t =20 V periyodu =20 ms olan kare dalga sinyal verilmiş olup LM741 devre elemanın besleme gerilimleri ise ±12 Vdc ‘dir. Ayrıca op-ampın eviren uca bağlan direncin değeri , evirmeyen ayağına bağlanan direnç değerinin tam yarısı alınarak devreye eklenmiştir.

Yüksek Geçiren Filtre Devresinin Çözümü

IMG_6263
Şekil 14: Yüksek geçiren iki kutuplu devrenin  çözümü

Yüksek Geçiren Filtre Devresinin Simülasyonu

Yüksek geçiren iki kutuplu  devrenin simülasyonun’da yüksek geçiren filtrenin hem girişine hemde çıkışına gerilim değerlerinin izlenilmesi açısından probe konulmuş ve ardından bu değerler proteus ortamında grafiğe aktarılmıştır.

Yüksek Geçiren Filtre (normal)
Şekil 15:  Yüksek geçiren iki kutuplu aktif filtre devresi
FREQUENCY RESPONS
Şekil 16:  Yüksek geçiren iki kutuplu devrenin frekansa göre tepkisine ait grafik

Yüksek Geçiren Filtre Devresinin Analizi

  1. Şekil-14 ‘da  yapılan teorik hesaplama ile şekil- 16’ da elde edilen verilerin bir birleri ile uyuştuğu ,.
  2. Devrenin kritik frekansının 3 Khz olduğu ,
  3. Devrenin 3 Khz ‘e karşılık dB cinsinden -3 dB değerine denk gediği,
  4. Frekansı, devrenin sahip olduğu kritik frekanstan büyük frekanslara sahip sinyallerin geçtiği,
  5. Devrenin kritik frekanstan büyük frekanslara sahip sinyallerin ise zayıflatıldığı görülmektedir.

< BAND GEÇİREN AKTİF FİLTRE >

Belli iki  frekans arasındaki frekans değerlerine sahip olan sinyalleri geçiren devrelerdir. Band geçiren aktif filtre devresini elde etmenin yolu ise sırasıyla yüksek geçiren aktif filtre (1)  ile alçak geçiren aktif filtrenin (2) art arda bağlanması ile elde edilir (Şekil 16). Ayrıca filtrenin çıkış geriliminin ve kazancının maksimum olduğu noktaya merkez frekansı (tepe noktası) denir.

Band Geçiren Aktif Filtre (normal)
Şekil 17 : Band geçiren  aktif filtre devresi

Malzeme Listesi

Proteus ortamında kullanılan malzeme listesi tablo-5’de verilmiştir.

Band Geçiren Filtre mazleme listesi
Tablo 5: Band geçiren aktif filtre devresine ait malzeme listesi

Band Geçiren Filtre Devresinin Kurulumu

Türev  alıcı devresinin kurulumu proteus programında şekil-1’deki gibi gerçekleştirilir. Giriş sinyalinin özellikleri sırasıyla Vt-t =20 V periyodu =20 ms olan kare dalga sinyal verilmiş olup LM741 devre elemanın besleme gerilimleri ise ±12 Vdc ‘dir. Ayrıca op-ampın eviren uca bağlan direncin değeri , evirmeyen ayağına bağlanan direnç değerinin tam yarısı alınarak devreye eklenmiştir.

Band Geçiren Filtre Devresinin Çözümü

IMG_6264
Şekil 17: Band geçiren aktif filtre  devresinin çözümü

Band Geçiren Filtre Devresinin Simülasyonu

Band geçiren devrenin simülasyonun’da, yüksek geçiren filtrenin hem girişine hemde çıkışına gerilim değerlerinin izlenilmesi açısından probe konulmuş ve ardından bu değerler proteus ortamında grafiğe aktarılmıştır.

Band Geçiren Aktif Filtre (ölçüm)
Şekil 18: Band geçiren  aktif filtre devresi
FREQUENCY RESPONSE
Şekil 19:  Band geçiren  devrenin frekansa göre tepkisine ait grafik

Band Geçiren Filtre Devresinin Analizi

  1. Şekil-17 ‘de  yapılan teorik hesaplama ile şekil- 19’ da elde edilen verilerin bir birleri ile uyuştuğu ,.
  2. Devrenin merkez frekansının hem teorik hemde simülasyon programında 384 kHz olduğu,
  3. Devrenin 208  Khz ve 709 kHz’e karşılık dB cinsinden -3 dB değerine denk gediği,
  4. 208 kHz’lik frekans değerinin yüksek geçiren filtrenin kritik frekansı olduğu,
  5. 709 kHz’lik frekans değerinin alçak geçiren filtrenin kritik frekansı olduğu,
  6. Devrenin sinayli geçireceği frekans aralığının 208 kHz ile 709 kHz aralığında olduğu görülmektedir.

Sitemizde paylaştığımız veya sitemizde paylaşım yapılması istediğiniz konular hakkında sizlere hızlı cevap verilmesi ve canlı sohbet desteği için facebook sayfamızdan( https://www.facebook.com/electrolog.blog/) bizler ile iletişime geçebilirsiniz arkadaşlar.Bilgi paylaşıldıkça güzeldir…