Temel Fark Alıcı Op-amp (Difference Amplifier)

Fark Yükselteci (Difference Amplifier)

Şekil 1 – Fark Yükselteç Devresi
Devrenin (+) ve (-) girişlerine uygulanan sinyallerin farkını alır, çıkarma işlemini yapar.
Devre analizinde, girişlerden birisi yok sayılıp, diğeri var sayılarak “süperpozisyon teoremi” uygulanacaktır.
* Önce OP-AMP ‘ın inverting yükselteç olarak çalıştığı düşünülürse;
Inverting Yükselteç Çıkışı: V_o = -(R_f / R₁).V_i1 olur
Bu aşamada non-inverting girişi yok sayılmıştır.
* Şimdi, inverting girişini yok, non-inverting girişi var iken çıkış voltajını yazarsak;

Şekil 2 – Fark Yükseltecinin Non-Inverting Yükselteç Gibi Çalışması
Faz çevirmeyen yükseltecin çıkış voltajı, V_çk = [1 + (R_f / R₁)] V_i2 ‘dir. Fakat, Şekil 2 ‘den görüleceği gibi OP-AMP ‘ın faz çevirmeyen (+) girişine uygulanan sinyal, R3 direncinin üzerinde düşen voltaj (Vx) kadardır.

Vx voltajı,

V_x = I.R₃ => I = V_i2 / (R₂ + R₃)

V_x = [V_i2 / (R₂ + R₃)] .R₃ olacaktır.
OP-AMP, girişindeki Vx gerilimini, voltaj kazancı kadar yükseltecektir. OP-AMP ‘ın, faz çevirmeyen yükselteç durumundaki çıkış voltaj değeri;
V_o = [1 + (R_f / R₁)].V_x

V_o = [1 + (R_f / R₁)].[R₃ / (R₂ + R₃)].V_i2 olur.

* Yapılan analiz birleştirilirse, devrenin çıkış voltajı;

V_o = – (R_f / R₁).V_i1 + [1+(R_f / R₁)].[R₃ / (R₂ / R₃)].V_i2 olacaktır.

Eğer, fark yükseltecinin direnç değerleri R₁ = R₂ = R₃ = R_f olarak seçilirse;

V_o = -(R_f / R_f).V_i1 + [1 + (R_f / R_f)].[R_f / (R_f / R_f)].V_i2

V_o= -V_i1 + (1 + 1) (1/2).V_i2

V_o = -V_i1 + 2.(1/2).V_i2

V_o = V_i2 – V_i1 olur.

Böylece devre, yükseltme yapmadan, girişine uygulanan sinyallerin farkım alır.

Eğer, R₁ = R₂ ve R₃ = R_f olarak seçilirse;

V_o = -(R_f / R_f).V_i1 + [1 + (R_f / R₁)].[R₃ / (R₂ / R₃)].V_i2 ‘den

V_o = – (R_f / R₁).V_i1 + [[(R_f + R₁)/R₁].[R_f / (R₁ + R_f)].V_i2]

V_o = – (R_f / R₁).V_i1 + (R_f / R₁).V_i2

V_o = (R_f / R₁).(V_i2 – V_i1) olur.

Buradaki R_f/R₁, fark yükseltecinin kazancıdır
Bu durumda devre giriş voltajlarının farkını yükseltir

Sonuç

İdeal fark alıcı op-amplarda;
Fark giriş sinyali için yanıt, Vid
Ortak mod giriş sinyali cevabı, Vicm
Vo=Ad.Vid+Acm.Vicm
(Ad:fark kazancı, Acm:ortak mod kazancı)
Ortak mod çıkış oranı(CMRR), CMRR=20log|Ad|/|Acm|
Fark  giriş direnci, Rid=2R1 (Burada Rid değerini arttıtmak için, büyük değerli R1 direnci kullanmak gerekebilir.)
Ortak mod kazancı sıfırdır.
Giriş empedansı sonsuzdur.
Çıkış empedansı sıfırdır.