Entegre devreler - Analog entegre devreler

 

ENTEGRE DEVRELER 

Entegre devre genel olarak aynı veya farklı çeşit elektronik devre elemanlarının ( transistör , diyot , kapasitör, direnç  vb.) bir düzen içerisinde ve bir fonksiyon amacında bir araya getirilmeleriyle oluşan yeni eleman olarak açıklanabilir.

Neredeyse her devrede kullanılan entegrelerin, gerilim regülatör bünyesinden mikroişlemcilere kadar çok geniş bir kullanım alanı mevcuttur.

Kullanım amaçları doğrultusunda iki çeşit entegre vardır.

-Analog entegre devreler

-Dijital entegre devreler

Analog Entegre Devreler 

• OpAmp (741 Entegresi)
• Voltaj Regülatörü
• Comparator(Karşılaştırıcı)
• Sayıcılar (555 Entegresi)

• OpAmp ( Operational Amplifier) :

İşlevsel Yükseltici ( Operational Amplifier) devreleri, elektronik devrelerin işlevselliklerini artırmak amacıyla kullanılan, sinyal yükseltme gücü çok yüksek olan entegre devrelerdir. DC akım ile beslenirler. Akım ve gerilim kazancı sağlarlar. Buna bağlı olarak da güç yükseltme ve empedans dönüştürme görevleri de yaparlar.  

İşlemsel yükselteçlerin temel görevi iki girişi arasındaki gerilimin yada sinyalin farkını alarak elde ettiği değeri kendi kazancı kadar yükselterek çıkışa vermektir. 

İç devre yapısı tek bir yonga üzerine bir ila dört adet işlemsel yükselteç oluşturabilmek için, yüzlerce son derece küçük transistör ve devre elemanından oluşur. Bu devreler sadece BJT , JFET ya da MOSFET kullanılarak yapılabilir.

Op Amp’ın İç Yapısı, Özellikleri ve Çalışma Prensibi :

Genellikle Op Amp’larda iki giriş, bir çıkış ve iki tane de besleme ucu bulunmaktadır. (+) girişe evirmeyen (non-inverting) uç, (-) giriş ucuna ise eviren (inverting) uç adı verilir. Bu uçlar çıkıştaki faz farkını etkiler. Eviren uca sinyal uygulandığında çıkıştan 180 derecelik faz farklı bir sinyal elde edilir. Evirmeyen uca sinyal uygulandığında ise girişteki sinyal ile çıkıştaki sinyal arasında faz farkı bulunmaz.

 Op Amp’lar BJT, JFET ve MOSFET tipi transistörlerin    kullanılmasıyla elde edilirler. 

Yandaki şekilde bir OpAmp'ın          iç yapısı gösterilmektedir.

İdeal Op Amp’ın temel özellikleri ile pratikte çalışan bir Op Amp’ın özellikleri birebir değildir. Her ne kadar teoride ideal değerler kullanılsa da gerçek hayatta karşılaşılan değerlerde farklılıklar oluşmaktadır.

 İdeal bir işlevsel yükseltecin kazancı sonsuz ve çıkış direncinin değeri sıfırdır. Çıkış direncinin sıfır olması sebebiyle çıkışta elde edilen akım ve gerilim kaldırma değeri sonsuzdur. Gerilim kaldırma değerinin sonsuz olması, her değerdeki gerilim beslemesi ile çalışabileceği anlamına gelmektedir.

                         İdeal Op Amp ile LM741 Op Amp arasındaki değer farklılıkları

Özetlemek gerekirse ;

• OPAMP‘ın iki girişi ve bir çıkışı bulunur.
• Düşük frekanslarda kazanç genelde büyüktür.
• Giriş akımları ise çok düşüktür.
• Bir OPAMP’ın giriş empedansı sonsuz, çıkış empedansı ise  sıfırdır.
• Açık devre diferansiyel kazancı sonsuzdur.
• Bant genişliği sonsuzdur.

751 Entegresi (IC 751) : Gelişmiş bir alıcı ve vericidir. Dahili yüksek performanslı 100 kHz ile 30 MHz genel kapsama alıcısına sahiptir. Çıkış, 10 ile 100 watt SSB / CW / RTTY modlarıdır. (10 ile 40 watt AM).

Özellikleri :

Tüm Mod Analog S / RF Ölçer 160-10 Metre Tüm Mod Susturma 100 Hz Ekran CW hırsızlığı

PBT 32 Anılar Çevirmeli kilit RIT / XIT Gürültü Engelleyici Çentik

• Voltaj Regülatörü : 

Voltaj regülatörü, şebeke geriliminde meydana gelen yükselme ve düşme gibi düzensizlikleri önleyen cihazdır. Regülatörler gerilim, akım, frekans, hız, basınç gibi fiziksel büyüklükleri özelliklerine göre sabit tutabilirler. Şebekedeki gerilim düzensizliğine karşı, elektrikli cihazları korumak için kullanılır. 

Voltaj regülatörü genellikle voltaj yükseltici olarak da bilinir. Enerjinin farklı sebeplerle değişkenlik göstermesine karşı gerektiğinde direnç sağlayan voltaj regülatörleri, aynı zamanda enerjiyi düşürüp alçaltma özelliğine de sahiptir. Enerjinin regülatör tarafından yükseltilip alçaltılması cihaz içerisinde bulunan elektronik devre sayesinde gerçekleşmektedir. 

 Halk arasında yükseltici, voltaj düzenleyici, voltaj dengeleyici veya yükseltici trafo olarakta isimlendirilir. 

Neden Voltaj Regülatörü Kullanılmalıdır?

Gerilimin belli seviyede tutulması istenilen elektronik cihaz kullanımlarında yaygın olarak voltaj regülatörleri kullanılmaktadır. Elektrik akımının iletildiği birçok elektronik cihaz, gerilimdeki değişimlere tolerans gösteremez. Farklı seviyedeki gerilimlerde çalışma performansı sabit kalamayan elektronik devreli cihazların korunması için voltaj regülatörlerinin kullanılması gerekir.

Elektronik voltaj regülatörü, çıkış gerilimini istenilen değerde tutarak meydana gelecek gerilim dalgalanmalarının cihazlara iletilmesi sırasında kabul edilebilir bir seviyede tutulmasını sağlar. Hem yüksek gerilimde, hem de düşük gerilimde devreye girerek güvenli ortam oluşturan regülatörler elektronik cihazların sorunsuz çalışmak durumunda olduğu yerlerde kullanılarak kontrol sağlarlar.

 Regülatör seçimi nasıl yapılır?

Regülatör seçimi, sisteminizin tek fazlı veya üç fazlı olmasına göre ve kurulu gücünüze göre uzmanlar eşliğinde seçilir. Voltaj ayarını yapmak istediğiniz ürün ya da sistem için belirlenen watt değerini VA değerine dönüştürüp, uygun olan tip size sunulacaktır.

Regülatör Kullanım Alanları :

• Kombiler
• Motorlu makineler
• Telefon santralleri
• Hırsız alarm sistemleri
• Yangın güvenlik sistemleri
• Elektrikli ev aletleri 
• Klimalar
• Tıbbi cihazlar 
• Radyo vericileri
• Televizyon vericileri 
• Asansörler
• Isıtma ve soğutma sistemleri

• Karşılaştırıcı (Comparator) :

Elektronikte, bir karşılaştırıcı, iki voltajı veya akımı karşılaştıran ve hangisinin daha büyük olduğunu gösteren bir dijital sinyal veren bir cihazdır.

karşılaştırıp seviyesini . Bu nedenle

“Gerilim Seviye ”

olarak da adlandırılır.

olarak da adlandırılır.

Temel işlevi herhangi bir gerilim değerini bilinen bir değer ile karşılaştırıp seviyesini belirlemektedir. Bu nedende gerilim seviye dedektörü olarak adlandırılır.

Kullanım amacına ve işlevine göre pek çok tip gerilim karşılaştırıcı devreler geliştirilmiştir.

Karşılaştırıcılar genellikle Opamp'lardan yararlanılarak oluşturulurlar. İki adet girişe sahiptir. Karşılaştırıcıların temel işlevi  girişine uygulanan iki ayrı işaretin birbiri ile karşılaştırılmasını sağlamaktadır. Girişlerden birine referans işaret, diğerine ise karşılaştırılacak işaret uygulanır. Bu iki işaret karşılaştırıcı tarafından karşılaştırılır. Karşılaştırılan işaretlerin değerine bağlı olarak comparator çıkışından bir işaret alınır. Sonuç olarak comparator karşılaştırılacak işaretin refersans geriliminden büyük veya küçük olduğunu belirler.

Tüm karşılaştırıcı çeşitlerinde ortak olan özelliklerden biri AC işaret olduğu zaman çıkış her zaman için kare dalga olmaktadır.

Ek Bilgi : Flip Flop Nedir?

Devreye bir çalışma gerilimi uygulandığı zaman boyunca durumu ve buna bağlı olarak bir çıkışındaki değeri sürekli olarak koruyabilen multivibratörlere flip flop devresi denilmektedir. 

Yapısında lojik kapılar bulunduran, değişken giriş gerilimleriine karşılık farklı çıkış değerlerine sahip olan elemanlardır. Flip-flopların bu anlık değişimine tetiklenme denmektedir. 

Flip-flop ile devre tasarımları yapılırken giriş gerilimlerine karşılık değişken çıkış gerilimleri doğruluk tablolarından elde edilir.

• Sayıcılar : 

Flip-flopların uygun şekillerde bağlanmasıyla, sayıları saymak için kullanılmasına sayıcı ismi verilir. Giriş darbelerine bağlı olarak belirli bir durum dizisini tekrarlayan devrelere sayıcı adı verilir. Geniş bir uygulama alanı bulan sayıcı devreleri zamanlama ve kontrol devrelerinde kullanılmaktadır. 

Sayıcılar tetikleme sinyalinin uygulanmasına göre iki çeşite ayrılırlar;

• Asenkron sayıcılar
• Senkron sayıcılar

Asenkron sayıcılar Senkron sayıcılara kıyasla daha yavaş çalışırlar. Bunun sebebi ise flip flop ‘ların birbirlerini tetiklemesidir. Bu da zaman kaybına yol açar.
Senkron sayıcılarda ise tüm flip flop ‘lar aynı anda tetiklenirler. Bu yüzden Senkron sayıcılar Asenkron sayıcılara göre daha fazla tercih edilirler.

Asenkron Sayıcılar : Asenkron sayıcılar dalgacık sayıcılar veya seri sayıcılar olarak adlandırılmaktadır. Sayma işlemi için kullanılan saat sinyali ilk flip-flopa uygulanıyorsa ve o flip-flopun çıkışıda diğer flip-flopun saat girişine bağlanıyorsa ve bu bağlantı devredeki bütün flip-floplar için geçerliyse bu tür sayıcılara asenkron sayıcılar denir.

Senkron Sayıcılar : Sayma işlemi için kullanılan saat sinyali bütün flip-floplara eş zamanlı olarak aynı anda uygulanıyorsa bu tür sayıcılara denir.

Sayıcı Devresi Tasarımı Nasıl Yapılır?

• Sayıcı sıralamasının belirlenmesi ve durum diyagramı çizilir. Durum diyagramı devrenin nasıl çalıştığını gösteren tablodur.
• Diyagram belirlendikten sonra J-K flip-flop için doğruluk tablosu oluşturulur.
• Oluşturulan durum tablosu her bir flip-flop için karno tablosu haline getirilir ve sadeleşme işlemi yapılır.
• Bu sadeleştirme işlemi sonucunda herbir flip-flop için lojik ifadeler üretilmiş olur.
• Üretilen bu lojik ifadeler ile lojik devreler kurularak flip-flop bağlantıları yapılır.

555 Entegresi : 555 entegresi Osilosyon, zaman gecikmesi ve darbe sinyali üretmek için kullanılan kararlı bir tümleşik devredir. Bu entegrenin zamanlama aralığı mikrosaniyeler ile saatler arasındadır. 555 entegresi bir çok amaç için kullanılan bir entegredir. Ayarlanabilir çıkış frekansı sağlar. Düşük maliyet ve yüksek frekanslara sahiptir. Bunun sebebi entegreye bağlanan R ve C elemanlarının değişik değerlerde seçilerek zamanlama süresinin ayarlanmasıdır.

555 Entegresi İç Yapısı ;

555 entegresi bacak (pin) bağlantıları :

GND (Ground) : Toprak Bacağıdır. Toprak referans voltajıda denmektedir. Voltaj değeri; 0’dır.

Trigger : Tetikleme bacağı denir. Bu giriş değerinde voltaj değeri kontrol voltajın yarısına düştüğünde bir zaman aralığı başlar ve çıkış pini HIGH olur.

Output : Çıkış bacağı denir. Yüksek çıkış seviyesinde besleme geriliminin yaklaşık 1.7V altında gerilim sağlar.

Reset : Bu bacak LOW (Lojik 0) olunca devre reset yapmaktadır. Ayrıca bu bacağın herhangi bir bacakla bağlantısı da yoktur.

Control Voltage : Bu bacak iç devrede 2*Vcc/3 değerine bağlıdır. İstenirse bu ayağın gerilimi değiştirilerek zamanlama periyodu da değiştirilebilir. Normal çalışma anında küçük kapasiteye sahip bir kondansatör ile toprağa bağlanarak oluşabilecek gürültü engellenebilir.

Threshold : Eşik bacağı denilmektedir. Bu bacaktaki gerilim eğer 2*Vcc/3 değerini aşarsa çıkışımız LOW (Lojik 0) değerine gider ve flip flop reset atar.

Discharge : Deşarj bacağı denmektedir. Bu bacak iç devredeki bir npn transistörünün kollektör bacağına bağlanmıştır. Yüksek ve düşük seviyelerde dirençlerin değişimine göre kondansatörün şarjını ve deşarjını sağlar.

Vcc : Besleme bacağıdır. Bu bacaktan besleme gerilimi uygulanır. Bu gerilim değeride +4.5 ve 15 V arasında değişir.

555 zamanlayıcı entegresi; 25 Transistör, 2 Diyot, 15 direnç, etrafını saran plastik bir koruyucu ve 8 bacaktan oluşmaktadır.