GERİ BESLEME VE OSİLATÖRLER-2
1- Doğrusal bir çalışma
2- Az gürültü
3- Kararlı kazanç
4- Doğrusal frekans tepkisi
5- Yüksek giriş empedansı ve düşük çıkış empedansıdır.
Geri beslemenin giriş ve çıkış empedansına olan etkisi daha önceki yazının içinde bulunuyor. Biraz da diğer faydalarını inceleyelim.
Geri besleme gürültü olarak kabul edilen güç kaynağından oluşan vınlama gibi gürültüleri ve yükseltecin her frekansa aynı şekilde etki etmemesinden dolayı oluşan "doğrusal olmayan karakteristik" bozulmaları düzeltmekte de kullanılır. Fakat bu düzeltme sağlanırken belli bir gürültü seviyesine razı olarak yükseltecin kazancından bir miktar düşmesine razı olmak gerekecektir. Bu durumu ortadan kaldırmak için yükseltece ilave yükseltme katları yapmak gereklidir. Bir yükselteçte en önemli gürültü kaynağı ön yükselteç kısmıdır. Bu nedenle ön yükseltecin ilk transistörü (transistörleri) mümkün olan en az gürültüye sahip olması istenir. Buradaki malzemelerin en az gürültüye sahip olması istenir. Çünkü bu devrede oluşacak herhangi bir gürültü çıkışa doğru bütün yükseltme devreleri tarafından hem sinyali hem de gürültüsü yükseltilerek çıkışa aktarılır. Burada yazdıklarım hem alçak hem de yüksek frekans devreleri için geçerlidir.
Elimize bulunan yükselteç devreleri yada tasarladığımız yükselteç devreleri eğer düşünsel olsalardı o zaman bunlara hiç gerek kalmayacaktı. Bir endüstriyel işlemsel yükseltecin (LM 741) frekans karakteristiği aşağıdaki şekle çok benzer.

Bu şekli ile DC devrelerde bize iyi bir kazanç sağlayarak sorunsuz olarak çalışır. Şimdi bu yükselteç ile bir ses yükselteci yaptığımızı düşünün. Girişine ses frekans bant genişliğinde bir sinyal uygulandığında çıkışında nasıl bir çıkış yada nasıl bir tepke "responce" elde ederiz. Hiç fazla düşünmeden işlemsel yükseltecin mevcut karakteristiği neyse onu elde ederiz diyebilir. Yani DC ve düşük frekanslarda yüksek kazanç frekans düştükçe gittikçe azalan bir kazanç. Kazanç frekansa bağlı bir K katsayısı ile azalmaktadır. Ses frekans bandında düzgün bir kazanç olmasını istersek yada ne olmalı da düzgün bir frekans aralığı elde etmeliyiz. Bunun cevabı devreye geri besleme uygulamaktır. Şimdi bunu bir örnek ile açıklayalım.
Aşağıdaki işlemsel yükselteç devresi LM741 ile yapılmıştır. Bu yükseltecin şekildeki devre elemanları ile kazanç eğrisini bulalım.

Bu devrede eğer geri besleme kullanılmazsa çıkış karakteristiği üsteki şekildeki gibi olacaktır. O zaman bant genişliği de yaklaşık 10Hz civarında olacaktır. Fakat kazancı ise oldukça yüksek 100dB yada 100.000 olacaktır. DC devreler için bile oldukça yüksek bir kazanç. Şimdi şekildeki devrenin kazancını ve frekans karakteristiğini inceleyelim. Devredeki dirençler hesaplama kolaylığı olacak şekilde seçilmiştir.
Bu devrenin DC kazancı;

Buradaki devrenin kazancı olup bu devre için 100 olarak kolayca hesaplanır. Yani olur.
Devrenin çıkış voltajını hesaplamak için ;

Kullanılabilir. Buradaki K(s) üst paragraflarda söz ettiğim gibi işlemsel yükseltecin frekansa bağlı bir katsayısıdır. Bu katsayı 741 için;
dur. Buradaki s frekansı göstermektedir. Değerleri yerlerine koyarsak;

Buradaki 1 ihmal edilebilir. İşi uzatmadan sonuç olarak;
olarak yazılır. Bu ifade frekansa bağlı bir kazanç ifadesidir.
Şimdi bu ifadeyi grafiğimiz üzerine yerleştirelim. Grafik y ekseni dB cinsinden kazanç x ekseni ise logaritmik olarak frekansı göstermektedir. Bizde ifadenin her iki tarafının logaritmasını alırsak;

S değerine çeşitli frekanslar yazarak çıkış gerilim kazancını bulalım. Bunun için elbette bir hesap makinesi gereklidir. Ben sizin için hesapladım. Örneğin 0Hz 1Hz 10Hz 100Hz 1Khz 10Khz 100Khz 1Mhz ve 10Mhz.

0Hz için 40dB
1Hz den 10Khz ye kadar yaklaşık 40dB den 34dB ye iniyor.
100Khz için yaklaşık 20dB
1Mhz için yaklaşık 0dB
10Mhz içinde -20dB bulunuyor.
Bunların anlamı şudur. 1Hz den itibaren frekansı 10Khz ye kadar onar kat arttırdığımızda frekans kazancı yaklaşık -6dB azalıyor. Burada ki 10Khz ye köşe frekansı adı verilir. 10Khz den sonra frekansı onar kat artırmaya devam edersek her on kat artışta -20dB kayıp olduğunu görüyoruz.
Bu durum aşağıdaki grafikte daha iyi görünüyor.

Arkadaşlar iyi kataloglarda her işlemsel yükselteç için açık döngü kazancı grafik olarak verilir. Bu kadar hesap yapmadan katalogdaki grafiği kullanarak basit olarak devrenin DC kazancını buluruz. Dikey eksenden bu kazanç değerini işaretleriz ve yatay eksene paralel bir çizgi çekeriz. İşlemsel yükseltecin açık döngü kazancını kestiği noktanın altındaki bölge bizim devrenin frekans karakteristiğini verir. Bu kadar kolay.
Yukarıdaki örnekte de açıklamaya çalıştığım gibi geri besleme ile kazançtan taviz vererek daha geniş bantlı yükselteçler yapmak mümkün oluyor.