On yıl kadar önce güvenilir gibi görünen bir Aliexpress satıcısından 20 adet TI OPA2335 opamp almıştım. Şimdi kullanma gereği olunca çekmeceden çıkardım. Gerçekten orijinal olup olmadığını anlamak için test etme gereği duydum. Bu opamp sahte ürün olması halinde tutturulamayacak özelliklere sahip.
Opampı ideal eleman olmaktan uzaklaştıran bazı gerçek dünya parametrelerini yüzeysel olarak ele alıp, kabaca ölçmeye çalışıp, üreticinin verdiği değerler ile karşılaştırarak sonuca varmaya çalışacağız.
Öncelikle maks. 5.5V besleme gerilimi olan opampı +-2.7V simetrik besledim.
1- Sükunet Akımı
Boşta iken kaynaktan çektiği akımı kontrol ettim. Dokümanın tipik değer olarak verdiği 570μA e yakın 531μA akım çektiğini gördüm.
2- Input Offset gerilimi
Input Offset gerilimini opamp girişlerine seri bağlı bir istenmeyen gerilim kaynağı olarak düşünebiliriz. Siz girişe 0V dahi uygulasanız giriş offset gerilimi kazanç ile çarpılıp çıkışa yansır. Çıkışta 0V gerilim görmeyi beklerken offset geriliminin kazanç kadar katını görürsünüz.
Mesela TL072 opampı için dokümanındaki input offset gerilimi tipik olarak +-1mV dur. Bu opamp ile 100 kazançlı bir yükselteç yaptığımızı ve girişine 50mV uyguladığımızı düşünelim. 50mV üzerine bu istenmeyen offset gerilimi de eklenecek ve çıkışta 50mV un 100 katı olan 5000mV yerine 4900mV ila 5100mV arasında bir değer göreceğiz. Bu da beklenenden +- %2 hata payı kadar sapmış bir çıkış elde etmek demek. Ayrıca offset gerilimi sıcaklık etkisi ile de artıyor. Bu kusurun minimize edildiği opamplar "zero drift" olarak geçiyor. İstenen kazanç ve hassasiyete göre opamp seçmek gerekiyor.
Test için kazancı 1000 olan bir yükselteç yapısı hazırladım ve girişini GND a vererek 0V uygulamış oldum. Bu durumda çıkışta dokümanın tipik 1μV, maks. 5μV olarak verdiği offset gerilim aralığının 1000 katı civarını (1mV-5mV) çıkışta görmeyi bekleriz. 1.261mV ölçüm aldım. Bunu 1000 e bölünce 1μV olan tipik offset değerine yakın olduğunu görüyoruz. μV seviyeleri söz konusu olunca breadboard üzerinde böyle sonuç almayı beklemiyordum aslında.
3- Bant Genişliği
Dokümanda "Gain-Bandwidth Product" olarak verilen değer opamp kazanç=1 olarak kullanıldığında elde edilebilecek bant genişliğini ifade ediyor. Opamplar genel olarak bant genişliği ve kazanç arasında doğrusal ilişki olacak şekilde üretiliyor. Kazanç arttıkça bant genişliği orantılı olarak düşüyor. Gain-Bandwidth Product değerini kazanca bölerek elde edilebilecek bant genişliği basitçe hesaplanabiliyor.
Biz öncelikle 20 kazançlı eviren devremizin bant genişliğini bulup tersten işlem yaparak, yani kazanç ile çarparak çıkan sonucun dokümandaki 2MHz ile tutarlı olup olmadığına bakacağız.
Sinyal jeneratörünü nispeten düşük bir frekansa, 1kHz ve 100mVpp ayarlayıp devremize uyguluyoruz. Çıkışta 100mVpp * 20 = 2Vpp sinyalimizi görüyoruz. Sonra frekansı çıkışta sinyalin -3dB zayıflamış olduğu 1.416Vpp değerini görene kadar arttırıyoruz. Bu noktadaki frekans devremizin bant genişliği oluyor. Bu frekansı kazancımız (20) ile çarpınca dokümandaki 2MHz e yakın bir değer elde etmeyi bekliyoruz.
-3dB noktası 110kHz e denk geldi. 110kHz * 20 = 2.2MHz değerini elde ediyoruz. Dokümanda vaat edilenden biraz daha iyi bir değer çıktı.
Yüksek kazançlar bant genişliğini ciddi şekilde sınırlıyor. Bu yüzden yüksek kazançlı tek opamp yerine toplamda istenilen kazancı sağlayacak çok aşamalı yapılar kullanılabiliyor. Mesela 100 kazançlı tek opamp yerine aynı opamp ile 10 kazançlı iki yapı arka arkaya kurulduğunda yine 100 kazanç elde ediliyor ve bant genişliği çok daha yüksek oluyor.
4- Slew Rate
Slew rate opamp çıkış geriliminin birim zamanda ne kadar değişebileceğine dair bir sınır. Bizim opamp için 1.6V/μs değeri verilmiş. Yani opamp çıkışındaki sinyal μs başına 1.6V dan hızlı yükselemez ya da düşemez. Opampa hızlı yükselen kenara sahip bir kare dalga uygulayarak etkisini göreceğiz.
1 kazançlı tampon yapı oluşturup 3Vpp genlikli kare dalga uyguluyoruz. Sinyalin frekansı önemli değil, bize sadece yükselen kenarı lazım. Fakat aynı parametrenin düşen kenar içinde geçerli olduğunun görülebilmesi için ekrana sığması adına 190 kHz uyguladım.
Mor sinyal girişe uygulanan kare dalgaya, turkuaz sinyal çıkışa ait. Genlik aralığını işaretleyen yatay kursörleri sinyalin dip ve tepe noktalarının %10 civarı gerisine yerleştiriyoruz. Zaman aralığını işaretleyen kursörleri yatay kursörleri kesen noktalara yerleştiriyoruz. Sinyalin 1.41μs içinde 2.5V yükseldiğini görüyoruz. Küçük bir hesapla 2.5V/1.41μs = 1.77V/μs değerini elde ediyoruz. Dokümandakinden biraz daha iyi.
Son olarak hiç hoşuma gitmeyen bir durumla karşılaştım. +-2.7V beslenen, 1 kazançlı evirmeyen tampon opampa 5Vpp sinyal uyguladığımda +2V üstünün kırpıldığını gördüm. Nedeni dokümanda açıkça görülüyor. Uygulayacağın gerilim opamp pozitif beslemesinin 1.5V altında kalmalı diyor. Pratikte + beslemeye 1.5V değil 0.7V kadar yaklaşabildi fakat açıklamada "common-mode voltage range" sınırlarına uymazsan "common-mode rejection ratio" da geçersizdir diyor. 5.5V ile beslenen bir opamp için bu kısıtlama hiç iyi olmadı. Simetrik beslediğimde +1.2V üstü giriş yapamam demektir.
Kaynak olarak birkaç harika video ekliyorum. w2aew kanalını uzun zamandır takip ederim, muaazam bir bilgi deposu.
Opampı ideal eleman olmaktan uzaklaştıran bazı gerçek dünya parametrelerini yüzeysel olarak ele alıp, kabaca ölçmeye çalışıp, üreticinin verdiği değerler ile karşılaştırarak sonuca varmaya çalışacağız.
Öncelikle maks. 5.5V besleme gerilimi olan opampı +-2.7V simetrik besledim.
1- Sükunet Akımı
Boşta iken kaynaktan çektiği akımı kontrol ettim. Dokümanın tipik değer olarak verdiği 570μA e yakın 531μA akım çektiğini gördüm.
2- Input Offset gerilimi
Input Offset gerilimini opamp girişlerine seri bağlı bir istenmeyen gerilim kaynağı olarak düşünebiliriz. Siz girişe 0V dahi uygulasanız giriş offset gerilimi kazanç ile çarpılıp çıkışa yansır. Çıkışta 0V gerilim görmeyi beklerken offset geriliminin kazanç kadar katını görürsünüz.
Mesela TL072 opampı için dokümanındaki input offset gerilimi tipik olarak +-1mV dur. Bu opamp ile 100 kazançlı bir yükselteç yaptığımızı ve girişine 50mV uyguladığımızı düşünelim. 50mV üzerine bu istenmeyen offset gerilimi de eklenecek ve çıkışta 50mV un 100 katı olan 5000mV yerine 4900mV ila 5100mV arasında bir değer göreceğiz. Bu da beklenenden +- %2 hata payı kadar sapmış bir çıkış elde etmek demek. Ayrıca offset gerilimi sıcaklık etkisi ile de artıyor. Bu kusurun minimize edildiği opamplar "zero drift" olarak geçiyor. İstenen kazanç ve hassasiyete göre opamp seçmek gerekiyor.
Test için kazancı 1000 olan bir yükselteç yapısı hazırladım ve girişini GND a vererek 0V uygulamış oldum. Bu durumda çıkışta dokümanın tipik 1μV, maks. 5μV olarak verdiği offset gerilim aralığının 1000 katı civarını (1mV-5mV) çıkışta görmeyi bekleriz. 1.261mV ölçüm aldım. Bunu 1000 e bölünce 1μV olan tipik offset değerine yakın olduğunu görüyoruz. μV seviyeleri söz konusu olunca breadboard üzerinde böyle sonuç almayı beklemiyordum aslında.
3- Bant Genişliği
Dokümanda "Gain-Bandwidth Product" olarak verilen değer opamp kazanç=1 olarak kullanıldığında elde edilebilecek bant genişliğini ifade ediyor. Opamplar genel olarak bant genişliği ve kazanç arasında doğrusal ilişki olacak şekilde üretiliyor. Kazanç arttıkça bant genişliği orantılı olarak düşüyor. Gain-Bandwidth Product değerini kazanca bölerek elde edilebilecek bant genişliği basitçe hesaplanabiliyor.
Biz öncelikle 20 kazançlı eviren devremizin bant genişliğini bulup tersten işlem yaparak, yani kazanç ile çarparak çıkan sonucun dokümandaki 2MHz ile tutarlı olup olmadığına bakacağız.
Sinyal jeneratörünü nispeten düşük bir frekansa, 1kHz ve 100mVpp ayarlayıp devremize uyguluyoruz. Çıkışta 100mVpp * 20 = 2Vpp sinyalimizi görüyoruz. Sonra frekansı çıkışta sinyalin -3dB zayıflamış olduğu 1.416Vpp değerini görene kadar arttırıyoruz. Bu noktadaki frekans devremizin bant genişliği oluyor. Bu frekansı kazancımız (20) ile çarpınca dokümandaki 2MHz e yakın bir değer elde etmeyi bekliyoruz.
-3dB noktası 110kHz e denk geldi. 110kHz * 20 = 2.2MHz değerini elde ediyoruz. Dokümanda vaat edilenden biraz daha iyi bir değer çıktı.
Yüksek kazançlar bant genişliğini ciddi şekilde sınırlıyor. Bu yüzden yüksek kazançlı tek opamp yerine toplamda istenilen kazancı sağlayacak çok aşamalı yapılar kullanılabiliyor. Mesela 100 kazançlı tek opamp yerine aynı opamp ile 10 kazançlı iki yapı arka arkaya kurulduğunda yine 100 kazanç elde ediliyor ve bant genişliği çok daha yüksek oluyor.
4- Slew Rate
Slew rate opamp çıkış geriliminin birim zamanda ne kadar değişebileceğine dair bir sınır. Bizim opamp için 1.6V/μs değeri verilmiş. Yani opamp çıkışındaki sinyal μs başına 1.6V dan hızlı yükselemez ya da düşemez. Opampa hızlı yükselen kenara sahip bir kare dalga uygulayarak etkisini göreceğiz.
1 kazançlı tampon yapı oluşturup 3Vpp genlikli kare dalga uyguluyoruz. Sinyalin frekansı önemli değil, bize sadece yükselen kenarı lazım. Fakat aynı parametrenin düşen kenar içinde geçerli olduğunun görülebilmesi için ekrana sığması adına 190 kHz uyguladım.
Mor sinyal girişe uygulanan kare dalgaya, turkuaz sinyal çıkışa ait. Genlik aralığını işaretleyen yatay kursörleri sinyalin dip ve tepe noktalarının %10 civarı gerisine yerleştiriyoruz. Zaman aralığını işaretleyen kursörleri yatay kursörleri kesen noktalara yerleştiriyoruz. Sinyalin 1.41μs içinde 2.5V yükseldiğini görüyoruz. Küçük bir hesapla 2.5V/1.41μs = 1.77V/μs değerini elde ediyoruz. Dokümandakinden biraz daha iyi.
Son olarak hiç hoşuma gitmeyen bir durumla karşılaştım. +-2.7V beslenen, 1 kazançlı evirmeyen tampon opampa 5Vpp sinyal uyguladığımda +2V üstünün kırpıldığını gördüm. Nedeni dokümanda açıkça görülüyor. Uygulayacağın gerilim opamp pozitif beslemesinin 1.5V altında kalmalı diyor. Pratikte + beslemeye 1.5V değil 0.7V kadar yaklaşabildi fakat açıklamada "common-mode voltage range" sınırlarına uymazsan "common-mode rejection ratio" da geçersizdir diyor. 5.5V ile beslenen bir opamp için bu kısıtlama hiç iyi olmadı. Simetrik beslediğimde +1.2V üstü giriş yapamam demektir.
Kaynak olarak birkaç harika video ekliyorum. w2aew kanalını uzun zamandır takip ederim, muaazam bir bilgi deposu.
Son düzenleme:
