Rail to rail opamp nedir?

[taydin]

Bu sorunun cevabını daha iyi verebilmek için, önce rail to rail çalışma özelliğine sahip olmayan bir opamp ile bir deney yapalım. TL071C kullanarak evirmeyen bir yükselteç kuralım ve kazancını da 2 yapalım.

Sonra da bu yükseltece, 1 kHz lik, tepeden tepeye genliği 7 Vpp olan ve DC bileşeni de 3.7 V olan bir sinüs sinyal uyguluyoruz. Yani opamp girişindeki sinyal, 0.2 V ile 7.2 V arasında değişiyor. Opamp kazancı 2 olduğuna göre, çıkışta da 0.4 V ile 14.4 V arasında bir sinyal görmeyi bekliyoruz. Ama ne görüyoruz bakalım:

Çıkış 1.5 V ile 13.44 V arasında değişiyor ve sinüsün de tepeleri kesilmiş. Bunun sebebi, standart opamp'lerin hiçbir zaman besleme voltajlarına çok yakın çıkışlar üretememeleridir. Devreyi 0 ve 15V ile beslediğimize göre, çıkış voltajı hiçbir zaman bu değerlere yakın olamıyor. Buradaki örnekte, en az 1.5 V, en fazla da 13.44 V olabiliyor.

 

[taydin]

İşte "rail to rail" diye tabir edilen yeni teknoloji opamp'ler bu sorunu çok büyük ölçüde ortadan kaldırıyor ve opamp çıkışındaki voltaj, besleme voltajlarına çok daha yakın olabiliyor.

Şimdi aynı deneyi bu sefer "rail to rail" çalışma özelliğine sahip bir opamp olan OPA342 ile yapalım.

Bu deneyde tam olarak istediğimiz sonucu alıyoruz. 0.2V ve 7.2V arasında değişen girişe karşılık, çıkışta 0.4V ile 14.4V arasında değişen bir sinyal alıyoruz.

 

[Furkan KELEŞOĞLU]

@taydin Abi bir şey sormak istiyorum. Simetrik beslemeli opamplı bir comporator yaptık. ve olmayacak bir şey oldu iki girişte eşit geldi. bu durumda opamp'ın çıkışında ne görürüz ? 0 Volt mu. yoksa bir pozitif bir negatif beslemeye çıkmak için çırpınan sinyal mi ?

 

[taydin]

@taydin Abi bir şey sormak istiyorum. Simetrik beslemeli opamplı bir comporator yaptık. ve olmayacak bir şey oldu iki girişte eşit geldi. bu durumda opamp'ın çıkışında ne görürüz ? 0 Volt mu. yoksa bir pozitif bir negatif beslemeye çıkmak için çırpınan sinyal mi ?

İki voltaj birbirine hiçbir zaman eşit olmayacaktır. Ortam gürültüsü nedeniyle birbirlerine göre durumu sürekli değişecek ve mikrovolt mertebesinde bile olsa farklı olacaktır. Komparatör modunda çalışan bir opamp de açık döngü kazancına sahiptir (tipik olarak 1 milyon), dolayısıyla komparatör çıkışı sürekli konum değiştirir. Gürültü çoksa sıklıkla değişir, çok az gürültü varsa arada bir konum değiştirir.

 

[taydin]

TL071 in çıkışına bir adet HIGH SPEED BUFFER bağlarsak acaba ne olur?

High speed buffer deyince ben dijital bir buffer anlıyorum. Bunun girişine sinüs dalga verirsek ne olacağı belli olmaz, çünkü sinüs oldukça uzun bir süre 0 ve 1 lojik seviyelerin arasında kalan gri bölgede olacak.

 

[taydin]

Rail to rail opamp kullanırsak, opamp modeline göre değişmekle beraber, besleme voltajlarından sadece birkaç milivolt mesafeye kadar çıkış elde edebiliriz. Örneğin ± 15V ile beslenen bir opamp'te çıkıştaki sinüs +14.98V ile - 14.98V arasında salınabilir.

 

[Furkan KELEŞOĞLU]

Ben HIGH SPEED BUFFER'ı biraz araştırdım. bu özelliğe sahip opamp mevcutmuş.

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa633.pdf

Fakat buffer dediğimiz şey. hali hazırda girişine gelen zayıf sinyali diğer bloklara aktarırken. sinyalin zayıflamaması veya bozulmaması için alınan bir önlem. Zaten rail to rail özelliği olmayan opampta cıkış ta sinüsün pozitif tepe ve negatif tepe değerine bakınca kırpma devre gibi davranmış. bunu buffere verirsek aynı sinyali tekrarlamaktan başka bir şey yapmayacaktır diye düşünüyorum.

 

[taydin]

Evet böyle bir buffer'i rail to rail olmayan bir opamp'in çıkışına bağlarsak, bu açıdan bir fayda sağlamaz. Hatta eğer yeterince çıkış voltaj salınımı yoksa (output voltage swing) o zaman durumu daha da kötüleştirebilir. Bu buffer'ların tek kullanım amacı, daha yüksek bir akım verme kapasitesi elde etmek.

 

[taydin]

İyi de yüksüz test edince zaten opamp avantaj sahibi oluyor. Eğer yükten dolayı voltaj bayılıyor diye düşünüyorsan, test edilen devrelerde yük yok, voltajın bayılması için de sebep yok.

Çıkış voltajını besleme voltajına yaklaşamamasının sebebi yük değil, devrenin iç yapısı ve tasarımı.

 

[Furkan KELEŞOĞLU]

Ben katılmıyorum.
Yük unsuru olmadan op-amp çıkış gerilimleri DROP-OUT hakkında yorum yapmak doğru olmaz kanaatindeyim.
Buffer'lar ise yüke verebilecekleri akım ve bu doğrultuda yük üzerinde düşecek gerilim konusunda bir seçenektir.
Buffer'lara sadece digital gözü ile bakmak ta doğru değildir.
Özellikle analog devreler için son derece hızlı bufferlar üretilmiştir.

Buradaki hız frekans bandıyla alakalı bir şey. tabiki cok yüksek frekanstaki bir sinyal için. cok hızlı bir buffer kullanmak gerekecektir. sinyali düzeltmesiyle alakalı bir şey olduğunu sanmıyor. aynı şekilde dijital sinyaller içinde buffer aynı şeydir.