İntegral Alan 0p-Amp (Integrator Amplifier)

Şekil 1- Integral Alan Devre
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.
Şekil 1 ‘deki devrede, X noktasındaki 0 Volt olduğuna (Vx = 0) göre;

I₁ = (V_i – V_x) / R₁ = V_i / R₁ olarak yazılabilir.

V_o = (1/C_f)  I_f dt ve I_f = – I₁ olduğuna göre;

V_o = – (1 / C_f)  I₁ dt

V_o = – (1 / C_f) (V_i / R₁) dt’

V_o = – [1 / (R₁.C_f)] V_i 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 2 ‘daki gibi geri besleme kondansatörüne paralel bir Rf direnci bağlanır.

Şekil 2 –  İntegratör Devre

Şekil 3 – İntegratör Devre

Giriş palorma akımlarının eşit olmayışından dolayı meydana gelebilecek ofset gerilimini ve bu gerilimin etkilerini gidermek amacıyla Şekil 3 ‘deki gibi OP-AMP ‘ın faz çevirmeyen (+) girişiyle şase arasına R2 gibi bir direnç bağlanır. Aynı zamanda Şekli 3, 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  )  f_giriş >= f_c = 1 / 2R_fC_f :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

Sonuç

İntegral eğrinin altında kalan alan demektir. İntegral alıcı op-amp girişe uygulanan bir sinyalin integralini alır.
Eviren op-amptaki R1 ve R2 elemanları ile Z1 ve Z2 elemanlarının yer değiştirdiğini düşünelim.
Kapalı çevrim transfer fonksiyonu;Vo(s)/Vi(s)=-Z2(s)/Z1(S). Burada faz girişi sinüzoidal olduğunda (s) yerine (jw) yazılarak değerlendirilir.
Eviren integral alıcı op-ampın analizi zaman ve frekans etki alanı olmak üzere 2 şekilde yapılır.

Paralel Geri Besleme Direnci İle İntegral Alıcı Op-amp;

Kapalı çevrim kazancı(AC gerilim için), -1/(jwRf+R/Rf)
Kapalı çevrim kazancı(DC gerilim için), -Rf/R
Kapalı çevrim kazancı(yüksek frekansta), (w>>1/RfC)~ -1/jwRC
Geri besleme için büyük direnç değerleri kullanılmalıdır.