Şekil 1.3: İşlemsel yükseltecin fonksiyonel blok şeması
Yüksek kazançlı lineer entegrelere op-amp denir. Op-amplar plastik ya da metal gövdeli olarak üretilirler.
İşlemsel yükselteçlerin iç yapıları oldukça karmaşıktır. Ancak bunları kullanabilmek için içyapılarının ayrıntılarını bilmeye gerek yoktur. İşlemsel yükselteci kullanmak için, dış devre bağlantılarını, temel bazı özelliklerini ve nerede kullanılacağını bilmek yeterlidir.
Temel olarak işlemsel yükselteç üç ana bölümden oluşur. Şekil 1.5’te görüldüğü gibi bunlar
giriş devresindeki fark yükselteci, kazancı sağlayan gerilim yükselteci ve çıkış yükselteci
devreleridir. Bu bölümler aşağıda kısaca incelenmiştir
1.2.1. Fark Yükselteci
İşlemsel yükselteçlerin çalışmasını anlayabilmek için öncelikle fark (diferansiyel)
yükselteçlerini kısaca incelemek daha doğru olacaktır. Fark yükselteçleri, işlemsel
yükselteçlerin giriş devresinde bulunan en önemli parçasıdır ve çok çeşitli uygulamalarda
kullanılan özel bir devre türüdür. Şekil 1.5’te iki girişli temel bir fark yükselteci devresi görülmektedir. Bu devrelere fark yükselteci denmesinin nedeni, girişlerine uygulanan iki sinyalin farkıyla orantılı bir çıkış sinyali üretmeleridir.
Şekil 1.5’te ise temel fark yükseltecinin açık devre şeması görülmektedir. Açık devre şemasında gördüğünüz gibi girişler iki ayrı transistörün beyzine uygulanır. Çıkışlar ise transistörlerin kolektör uçlarından alınmıştır.
Şekil 1.4: Fark yükselteci sembolü
Devrenin çalışabilmesi için negatif ve pozitif gerilim verebilen yani simetrik güç kaynağı kullanılmıştır. Ancak yükselteç tek bir güç kaynağıyla da çalışabilir. Devreye uygulanan iki ayrı giriş gerilimine bağlı olarak, iki girişin farklarıyla orantılı ve birbirinden 180° faz farklı çıkış gerilimi alınabilir. Bu tip montaj şekli hem DC hem de AC yükselteç olarak birkaç MHZ’ e kadar olan giriş sinyallerinin farkını kuvvetlendirebilir. Şekil 1.5’deki devreyi tam olarak dengelenmiş yani bütün devre elemanlarının ideal ve eş değer olduklarını düşünmemiz gerekir.
Şekil 1.5: Temel fark yükselteci devresi
Devredeki giriş Vg1 ve Vg2 gerilimleri birbirine eşit ya da sıfır olduğunda, transistörlerden geçen akımlar da birbirine eşit olacağından çıkış gerilimi Vç=0 volt olur. Eş değer transistörlerin eşit gerilimle sürülmesi durumunda içlerinden geçen akım miktarı eşit olacak dolayısıyla uçlarında düşen gerilimler de birbirine eşit olacaktır. Her iki transistor ün de kollektörlerindeki gerilimler birbirine eşit olduğundan iki uç arasında bir potansiyel fark bulunmayacaktır. Dolayısıyla bir voltmetre ile kollektörden kollektöre gerilimi ölçtüğümüzde 0 V görürürüz. Bu duruma devrenin denge hâli denir.
Devrenin giriş gerilimlerini değiştirirsek, örneğin Vg2 sabit tutulup Vg1 değiştirilirse çıkış gerilimi Vç de Vg1 ile aynı yönde değişir. Bu nedenle Vg1 kaynağının bağlı olduğu uca “non-inverting” ya da evirmeyen uç adı verilir. Eğer Vg1 sabit tutulup Vg2 değiştirilirse çıkış gerilimi Vç Vg2 ye ters yönde değişir. Bu nedenle de Vg2 nin bağlı olduğu uca “inverting” ya da eviren uç adı verilir. Çıkış sinyali girişlerden hangisinin genliği büyükse onun işaretini alır.
1.2.2. Gerilim Yükselteci
Gerilim yükselteci istenilen yüksek kazancı sağlayabilmek için art arda bağlanmış birkaç yükselteç devresinden oluşur. Gerilim yükselteci katı giriş ve çıkış direnci oldukça yüksek ve yüksek kazançlı bir devredir. Ayrıca bu katın çıkışı ile çıkış yükselteci katları arasında tampon yükselteçleri ve seviye kaydırıcı devreler de bulunur.
1.2.3. Çıkış Katı
İşlemsel yükselteçlerin çıkış katlarında düşük çıkış direncini elde etmek amacıyla simetrik kolektörü şase yükselteç devreleri kullanılır. Bu düşük çıkış direnci sayesinde yeterli yük akımları elde edilebilir.