LM741 opamp ile yapılmış bir yükseltecin ses frekans performansı

[malazgirt]

LM741, çok eski ve artık nostaljik olmuş bir opamp. Ama özellikle sahip olduğu limitasyonlar nedeniyle, yeni başlayanlara işi öğretmek için çok uygundur. LM741'in neleri iyi yapmadığını görmek ve sonra da modern opamp'lerin bunların üstesinden nasıl geldiğini bilmek önemli bir bilgidir. Bu konumuzda, LM741'i bir ses frekans ön yükseltici olarak kullanıyoruz. Kuracağımız örnek devre, evirmeyen yükselteç devresidir. Kazancı ayarlayan geri besleme dirençleri dışında devreye herhangi bir ilave parça takmayacağız.

====== GİRİŞ SEVİYESİNE BAĞLI OLARAK THD+N DEĞERİ ======

İlk yapacağımız test, bu devrenin distorsiyon (THD+N) seviyesini belirlemek. 1 KHz lik sinüs sinyali uygulayacağız yükselteç girişine. Daha derinlemesine bir analiz yapabilmek için, THD+N yi birçok farklı giriş seviyesi için ölçeceğiz. 1mV ile başlayacağız ve 2V'a kadar 50 noktada ölçüm yapacağız ve her bir giriş seviye değeri için THD+N in ne olduğunu göreceğiz. Bu test için, bütün seviye ayarlarını ve ölçümleri otomatik yapan bir ses analizör (audio analyzer) cihazı kullandık ve işte sonuç:

Bu sonuçtan şunu anlıyoruz: LM741, evirmeyen bir yükselteç olarak kullanılırsa, 300mVrms giriş değerinden en iyi THD+N performansını sergiliyor. Bu giriş değerinde, THD+N değeri, %0.009 gibi. Ama diğer giriş değerlerinde THD+N hızla kötüleşiyor.

 

[malazgirt]

====== GİRİŞ FREKANSINA BAĞLI OLARAK THD+N DEĞERİ ======

Önceki testte, yükseltecin distorsiyonunun giriş sinyalinin genliğine göre nasıl değiştiğini incelemiştik. Bu testte de, distorsiyonun giriş sinyalinin frekansına göre nasıl değiştiğini inceleyeceğiz. Bunun için girişe 1Vrms lik sinüs sinyali uygulayacağız ve bu sinyalin frekansını 20 Hz'den 20 KHz e kadar 50 adımda ilerleteceğiz. Her ölçüm noktası için de THD+N hesaplayacağız.

Görüldüğü üzere, yükseltecin distorsiyonu frekans ile birlikte sürekli olarak artmaktadır. 2 KHz'de %0.5 lik distorsiyon görülüyor, ki bu hisstedilebilecek seviyede bir bozulma. 4 KHz ile birlikte distorsiyon %1 i buluyor ve o aşamadan sonra daha hızlı bir şekilde artmaktadır. Yani bu yükselteç, tizleri aslına sadık bir şekilde yükseltmeyecektir ve duyulabilecek seviyede bozulmalara yol açacaktır.

 

[malazgirt]

====== FREKANS CEVABI ======

Yükseltecin kazancının giriş frekansına bağlı olarak değişimini gösteren grafiğe frekans cevabı denir. Bizim yükseltecin frekans cevabına bakınca, 20 KHz'e kadar gayet istikrarlı bir kazanca sahip olduğunu görüyoruz:

 

[malazgirt]

LM741 opamp'inin ses frekans devrelerinde kullanımı ile ilgili birkaç ölçüm daha yapmamız mümkün, örneğin faz cevabı, sinyal/gürültü oranı gibi, ama THD+N değerlerine baktığımız zaman zaten bu opamp'in ses devrelerinde işinin olmadığı ortaya çıkıyor. Ses frekans devrelerinde kullanılan yükselteçlerde, devrenin performansını artırmak için bazı ilave tedbirler de alınıyor, ama bunların sağlayacağız avantaj her zaman LM741 in temel performansının kötü olması nedeniyle sınırlı kalacaktır. O yüzden bu testleri bu noktada bitirelim ve başka opamp'lerin ölçümlerini yapalım ki kıyaslayabilelim.