Tersleyen Yükselteç ( Faz Çeviren, Inverting Amplifier )
Şekil 1 – Faz Çeviren Yükselteç
OP-AMP ‘ın özelliklerinden biri de (+) ve (-) giriş uçlarında potansiyel fark 0 Volttur. Çünkü OP-AMP ‘lann giriş empedansları çok yüksek olduğundan (+) ve {-) giriş uçlarından akan akım pratikte nanoamper seviyesindedir. İdeal bir OP-AMP ‘ta (+) ve (-) giriş uçlarından akım akmadığı kabul edilirse, (+) ve (-) giriş uçlarındaki voltaj farkı da sıfır olacaktır. Bundan dolayı OP-AMP ‘larda devreye giren akım, elemana girmez kabul edilir. Şekil 1 ‘deki şekilde akım yönleri bu kurala göre çizilmiştir.
Şekil 1 ‘deki devrede giriş sinyali OP-AMP ‘ın (-) ucu olan faz çeviren girişine uygulandığı için devrenin adı FAZ ÇEVİREN YÜKSELTEÇ ‘tir. Bu devrede R1 direnci giriş, Rf direnci ise geri besleme (feedback) direncidir. Girişe AC veya DC sinyal uygulansa dahi bu yükselteç, girişine uygulanan sinyallerin seviyesine yükseltir, şiddetlendirir. OP-AMP ‘a harici dirençler bağlandığı için, bu yükselteç; açık çevrim kazancından bağımsız bir kapalı çevrim kazancına sahiptir. Kapalı çevrim kazancı harici olarak bağlanan bu dirençlerin değerine bağlıdır.
OP-AMP ‘ın özelliğinden dolayı x noktasındaki potansiyel 0 Volt ‘tur. (Vx = 0). Kirchhoff ‘un akımlar kanununa göre bir düğüm noktasına gelen akımların toplamı, giden akıma eşit olduğu için Ii = If ‘dir. Dolayısıyla R1 ‘den akan akım Rf ‘den de akacaktır.
Ii = (Vi – Vx) / R1 (Vx = 0 Volt olduğundan)
Ii = Vi / R1 olur.
If = (Vx – Vo) / Rf (Vx = 0 Volt olduğundan)
If = – (Vo / Rf) olur.
Ii ve If akımları birbirine eşit olduğundan;
Ii = If
(Vi / R1) = -(Vo / Rf) olur. İçler dışlar çarpımı yaparsak;
-Vo.R1 = Vi.Rf elde edilir.
(Vo / Vi) = -(Rf / R1)
Bu formülde çıkış voltajının, giriş voltajına oranı yükseltecin gerilim kazancını vereceği için;
Av = -(Rf / R1) elde edilir.
Son olarak elde edilen formüldeki (-) işareti giriş ile çıkış arasında 180° faz farkı olduğunu gösterir. Rf ve R1 dirençleri ile yükseltecin kazancı ayarlanabilir. Bu bağlantıya göre kapalı çevrim kazancı, ayarlanabilir. Bu bağlantıya göre kapalı çevrim kazancı, açık çevrim kazancından küçüktür. Fakat, devrenin çalışması, kapalı çevrim kazancından daha kararlıdır. Bu OP-AMP devresinin, geri beslemeli kazancı, geri beslemesiz kazancından daha küçük olduğu için kullanılan geri besleme NEGATİF GERİ BESLEME ‘dir. Pozitif geri besleme olsaydı, geri beslemeli kazanç, geri beslemesiz kazançtan daha büyük (200.000 ‘den büyük) olurdu.
Av = -(Rf / R1) formülüne göre eğer Rf = R1 olarak seçilirse yükseltecin kazancı -l ‘e eşit olur. Bu gibi durumlarda, bu yükselteç girişine uygulanan sinyali yükseltmeden sadece polaritesini değiştirerek çıkışa aktarır.
Sonuç
Harici bileşenler, R1 ve R2
Çıkış, eviren giriş ile geri beslenir.
Giriş sinyali, eviren terminalden uygulanır.
İdeal op-amplarda kısa devre oluşturmak için, açık çevrim kazancı sonsuz olmalıdır.
Kapalı devre kazancı, G=Vo/Vi=-R2/R1
Sonsuz diferansiyel kazanç, V2-V1=Vo/A=0
Çıkış empedansı, Vo=V1-i1-R2=-Vi(R2/R1)
Sonsuz giriş empedansı, i2=i1=0
Giriş ve çıkış sinyalleri faz dışı olduğunda gerilim kazancı negatiftir.
Giriş empedansı, Ri=Vi(Vi/R1)=R1
Kapalı çevrim empedansı yüksek olduğunda, R1 çok büyük olmalıdır.
Genelde eviren op-amplar, düşük giriş empedansında zarar görür.
Çıkış empedansı, Ro=0’dır.
Gerim kazancı, Avo=-R2/R1
