Transcript Op-amp*lar*n filitre olarak kullan*lmas*

Op-amp’ların kullanım alanları:
SES filitreleri
• İŞİTİLEBİLİR FREKANSLAR
• İnsan kulağının işitebildiği frekanslar :
16 Hz – 16 kHz
20 Hz – 20 kHz
• Yaşlanma ile görülen işitme kaybı (işitme eşiği kayması) :
– 30 yaşında : 1-2 dB
– 65 yaşında : 500-1000 Hz frekans bantlarında 10-15 dB
2-4 Hz frekans bantlarında 20-45 dB
SESİN BİLEŞENLERİ
• SES BASINCI : ORTAM BASINCININ DEĞİŞME MİKTARI
• GENLİK
: BASINÇ DEĞİŞİMİNİN EN BÜYÜK
DEĞERİ
• PERİYOT (T) : BİR BASINÇ DEĞİŞİM DEVRİ İÇİN
GEÇEN ZAMAN
• FREKANS (f) : BİRİM ZAMANDAKİ BASINÇ
DEĞİŞİM DEVRİ SAYISI
1
f 
T
Ses Basıncı Nedir ?
Ses basıncı, belirli bir kaynakta üretilen ses spektrumunun, ses
gücünün, kaynağın yerinin tam olarak belirli olduğu bir
ortamda, belirli bir uzaklıkta ve belirli bir sönümleme zamanı
sonrası duyulan halidir.
Diğer bir ifade ile, ses basıncı ses güç değerinin duyulan
halidir. Örneğin, bir cihazın belirli bir frekanstaki ses güç
seviyesi 50 dB(A) iken, aynı frekanstaki ses basınç seviyesi,
yukarıdaki parametrelere bağlı olarak, 40 dB(A) olabilir, ki bu
değer duyarlı olunan ses şiddetidir. Parametreleri değiştirerek
(uzaklığı arttırmak, sönümlemeyi arttırmak, vb.) ses basıncı
seviyesini 30 dB(A) ya da herhangi başka bir şiddette duymak
da mümkündür.
SES BASINCI DÜZEYİ (dB)
ORTAM
SES BASINCI DÜZEYİ (dB)
Jet Motoru Yakınında
140
Çelik Perçin Makinesi (5 m uzakta)
100
Gürültülü Fabrika
90
Metroda (pencereler açıkken)
80
Ortalama Bir Fabrika
70
Yüksek Sesle Konuşulan Kapalı Mekanlar
60
Ortalama Bir Ofis
50
Şehir Gürültüsünden Uzak Evlerin Oturma Odaları
40
Sessiz Özel Ofisler
30
Ses Yalıtımı Yapılmış Özel Mekanlar (stüdyolar)
20
• DESİBEL (dB) : Bir oranı ya da göreli bir değeri gösterir
ölçülecek büyüklüğün bilinen bir referans değerine
oranının logaritmasının 10 katıdır.
• DÜZEY : Desibel (dB) ile ölçtüğümüz büyüklüklere denir.
• W0= referans büyüklük
• W= ölçülecek büyüklük
W
LW  10log
W0
dB
Desibel (dB)
Ses seviyesini ölçmek için kullanılan birimdir. Ancak, desibel
(dB) i bir ses birimi olarak kullanabilmek için referans bir ses
seviyesi seçmek gereklidir. Bu referans ses basınç seviyesi
genelde 20 mPa olarak seçilir, ki bu da atmosfer basıncının 20
milyarda birine denk gelmektedir.
Diğer bir anlamda, kaynaktan farklı frekanslarda yayılan sesin
basınç seviyesinin 20 mPa oranı sesin o frekanstaki dB değerini
verir, örneğin, 500 Hz frekansta 200 mPa ses basınç seviyesi,
dB = 10 x log (200 mPa / 20 mPa) = 10 x log 10 = 10 x 1 = 10 dB
olacaktır, yani dB üretilen sesin referans ses seviyesine
logaritmik oranıdır.
dB(A), dB(B), dB(C) Nedir ?
Ortamlarda oluşan ses seviyelerini objektif olarak değerlendirebilmek için
ölçüm aletlerine (mikrofon) filtreler takılmış ve bu filtreler ile çeşitli frekans
değerlerindeki ses seviyeleri farklı olarak kaydedilmiştir.
Bu ölçümlerde kullanılan 3 tip filtre vardır;
A, B ve C.
Bu filtrelere göre ses seviyesi dB(A), dB(B) ve dB(C) cinsinden ifade edilebilir.
dB(A) : En çok kullanılan yöntemdir. 1 kHz frekans da 40dB lik eşses eğrisinin tersine karşılık gelir. 1 khz
frekansta belirlenmiş olduğu için çok yüksek ve çok düşük frekanslardaki seslere duyarlı değildir ve bu
frekanslardaki sesler için kullanılmaz. Ancak insan kulağının duyarlı olduğu ses frekansları
düşünüldüğünde en uygun ölçüm yönteminin A tipi filtreler ile yapılan ölçümler olduğu görülür.
Bu açıdan hemen hemen bütün cihazların teknik özelliklerinde ..dB/...dB(A) ibaresini görülmektedir.
Burada önemli olan ve esas alınması gereken değer dB(A) için verilen değerdir.
dB(B) : dB(A) ve dB(C) arasında kalır ve kullanımı çok yaygın değildir.
dB(C) : Bu ölçünün oluşturduğu eğri dB(A) eğrisine göre daha doğrusaldır ve bu yüzden
çok yüksek ses frekanslarında kullanılır. Orta ve düşük ses frekanslarında sağlıklı ölçüm
yapılamaz.
Desibel ABC eğrisi
Akustik dağılımı
Op-amp’ların filitre olarak
kullanılması
Aktif ve Pasif filitreler
Opamp
• Neden Filitreler kullanılır?
• Belirli bir frekans bandını geçirmek, bunun
dışında kalan frekansları zayıflatmak amacı ile
filtre devreleri kullanılır.
• Filtreler; aktif ve pasif olmak üzere iki temel
tipte tasarlanırlar. Pasif filtre tasarımında; direnç,
kondansatör ve bobin (self) gibi pasif devre
elemanları kullanılır.
• Aktif filtrelerde ise pasif devre elemanlarına
ilaveten transistör ve tümdevre gibi yarıiletken
devre elemanlarıda kullanılır.
Aktif Filitrelerin özellikleri
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• Aktif filtre devrelerinin çıkış empedansı çok düşük, giriş empedansı ise oldukça
yüksektir. Bu nedenle, aktif filtrelerin girişlerine veya çıkışlarına bağlanacak devre
veya devre elemanlarının etkilenmesi söz konusu değildir.
• Aktif filtrelerde, filtrenin geçirgen olduğu frekanslarda herhangi bir zayıflatma
olmaz. Çünkü aktif filtre tasarımında kullanılan opamp, filtre edilen işaretleri
yükselterek çıkışına aktarabilir.
• Pasif filtreler herhangi bir besleme gerilimine gereksinim duymazlar. Fakat aktif
filtrelerin her zaman besleme gerilimine gereksinimleri vardır.
• Aktif filtre tasarımında kullanılan opampların band genişlikleri sınırlı olduğundan
her frekansta aktif filtre tasarlamak oldukça zordur.
• Aktif filtre devrelerinde tümdevre üretim teknolojisinden kaynaklanan
sınırlamalar nedeniyle self (bobin) elemanı kullanılamaz. Bu eleman yerine negatif
empedans dönüştürücülerden yararlanılarak kondansatörden self elde edilebilir.
Aktif filitreler
• Bir Op-amp
yardımıyla(amplifikatör)oluşturulan filtreler,
aktif filtre olarak adlandırılır. Bir aktif filtre
genellikle,bir frekans seçici geri besleme
devresiyle birlikte sadece bir op-amptan
oluşur. Devredeki frekans seçici geribesleme
kısmı,op-ampın frekans cevap eğrisini
şekillendirir.
Aktif Filitre çeşitleri
•
•
•
•
Alçak Geçiren Filtre
Yüksek Geçiren Filtre
Band Geçiren Filtre
Band Söndüren Filtre
1) Alçak Geçiren Filtre Karakteristikleri:
Alçak geçiren filtre yapısında 0 Hz ile kesim frekansı (fH) arasında sabit bir kazanç vardır
(genellikle birim kazanç). Kesim frekansında, alçak frekans kazancı 3dB azalır. 0 Hz ile
kesim frekansı (fH) arasındaki frekanslar band geçirme frekansı, fH’dan büyük frekanslar
ise band söndürme frekansıdır. Band söndürme frekansında kazanç oldukça azalır.
2) Yüksek Geçiren Filtre Karakteristikleri:
Yüksek geçiren filtre yapısında kesim frekansından (fL) daha büyük frekanslarda sabit bir
kazanç vardır (genellikle birim kazanç). Kesim frekansında, yüksek frekans kazancı 3dB
azalır. 0 Hz ile kesim frekansı (fL) arasındaki frekanslar band söndürme frekansı, fL’den
büyük frekanslar ise band geçirme
frekansıdır. Band söndürme frekansında kazanç oldukça azalır.
3)Band Geçiren Filtre Karakteristikleri: Band geçiren filtre, sadece
belirli frekans aralığını geçirir, diğerlerini söndürür. Band geçirme aralığı, kesim frekansları
(fH, fL ) arasında kalan bölgeyi ifade eder. Filtrenin band genişliği (fH - fL) olarak ifade
edilir.
Aktif filtrelerin frekans tepkileri
Op-amp’ın filitre olarak kullanılması
Alçak geçiren filitre LAB uygulaması
Yüksek geçiren filitre LAB uygulaması
25Hz
Vo
Vo/Vi
50 Hz
100 Hz
150 Hz
LM 386 OP-AMP
DÜŞÜK KAZANÇLI
YÜKSEK KAZANÇLI
Metal
dedektörü
Op-amp’ların yarım dalga doğrultmaç
olarak kullanılması LAB DENEYİ
Multivibratör
• Kare dalga veya dikdörtgen dalga meydana
getiren devrelere MULTIVIBRATÖR adı verilir.
• - Tek kararlı (monostable) multivibratör
• - Kararsız (astable) multivibratör olmak üzere
• 2 tip multivibratör vardır.
Astable Multivibratörler
Astable multivibratörler devreye çalışma gerilimi verildiği andan itibaren dışarıdan
herhangi bir tetikleme sinyaline gerek kalmadan devredeki zamanlama elemanlarının
belirledikleri zaman aralıkları ile devamlı durum değiştiren devrelerdir.
Astable multivibratör gerçekte bir kare dalga üretecidir (osilatör). Opamp’la
oluşturulmuş bir kare dalga üreteci şekil-3.20’de verilmiştir. Eviren girişe bağlanan C
kondansatörü dışında devre bir komparatora benzer. C kondansatörü dc işaretler için
açık devre olduğuna göre opamp açık çevrim’de çalışmaktadır ve kazancı çok yüksektir.
Opamp çıkışı girişlerine bağlı olarak +VDOY ve –VDOY arasında salınacaktır.