Bu yazımızda analog elektroniğin en önemli ve en sık kullanılan temel Op-Amp konfigürasyonlarından biri olan **Eviren Yükselteç** (Inverting Operational Amplifier) devrelerini ve çalışma prensiplerini tüm teorik detaylarıyla ele alacağız. Bir önceki konumuzda, işlemsel bir yükseltecin açık döngü voltaj kazancının (
) son derece yüksek (
veya 
katından fazla) olduğunu görmüştük.
Ancak, bu devasa açık döngü kazancı, op-amp’i doğrusal bir yükselteç olarak kullanmak için pratik olarak elverişsiz kılar. Giriş terminaline uygulanan birkaç mikrovolt düzeyindeki en küçük gürültü veya sinyal dahi, çıkış voltajını kontrolsüz bir şekilde doğrudan besleme raylarına (
veya 
) sürükleyerek doymaya (saturation) sokar.
Op-amp’in bu yüksek açık döngü DC kazancını kararlı ve kontrol edilebilir sınırlara çekebilmek amacıyla, çıkış terminali ile eviren (-) giriş terminali arasına uygun değerde bir geri besleme direnci bağlanır. Bu bağlantı, çıkış sinyalinin bir kısmının girişe zıt fazda uygulanmasını sağlayarak **Negatif Geri Bildirim** (Negative Feedback) etkisini üretir.
Negatif geri bildirim; op-amp girişleri arasındaki diferansiyel gerilimi sıfıra yaklaştırarak devreyi kararlı bir **Kapalı Çevrim** (Closed-Loop) yükselteci haline getirir. Kapalı çevrim kazancı, yalnızca dışarıya bağlanan kararlı pasif elemanların (dirençlerin) oranına bağlı hale gelir; böylece op-amp’in kendi iç parametrelerindeki dalgalanmalardan tamamen yalıtılmış olur. Kazanç kararlılığı elde etmenin tek bedeli, toplam voltaj kazancının bir miktar azalmasıdır.
Eviren yükselteç devresinde, giriş sinyali 
direnci üzerinden eviren (-) girişe uygulanır. Evirmeyen (+) giriş ise doğrudan ortak şaseye (toprağa) bağlanır. Bu konfigürasyonun en kritik özelliği, op-amp’in diferansiyel çalışma prensibi gereği eviren girişte oluşan **Sanal Toprak** (Virtual Ground) düğümüdür. Evirmeyen giriş 
potansiyelinde olduğundan, kapalı çevrim geri besleme etkisi eviren girişi de sıfır volt potansiyeline zorlar ve burayı elektriksel olarak sanal şase haline getirir.
Eviren Yükselteç (Inverting Amplifier) Yapılandırması
Eviren yükselteç devre analizi yapılırken ideal op-amp kabullerine dayanan iki altın kural hatırlanmalıdır:
- **Giriş Empedansı Sonsuzdur:** Op-amp’in giriş terminallerine elektriksel olarak hiçbir akım akmaz (
). - **Diferansiyel Giriş Voltajı Sıfırdır:** Eviren ve evirmeyen giriş voltajları birbirine eşittir (
). Bu durum eviren girişte bir “sanal şase” (
) düğümü oluşturur.
).
). Bu durum eviren girişte bir “sanal şase” (
) düğümü oluşturur.Bu iki altın kuralı kullanarak eviren yükseltecin kapalı çevrim gerilim kazancı (
) denklemini adım adım türetebiliriz. Girişten gelen akım (
), op-amp içerisine akamayacağı için doğrudan geri besleme direnci 
üzerinden çıkışa doğru akar. Düğüm denklemini yazarsak:
![\[i = \frac{V_{\text{in}} - V_x}{R_{\text{in}}} = \frac{V_x - V_{\text{out}}}{R_f}\]](https://devreyakan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2919ffe33e1a946ca8e79460e391d63a_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Eviren girişteki sanal şase kabulü nedeniyle 
değerini yerine koyalım:
![\[i = \frac{V_{\text{in}}}{R_{\text{in}}} = -\frac{V_{\text{out}}}{R_f}\]](https://devreyakan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5b1bff4c489abec56a8446f34aa81c39_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Buradan, çıkış voltajının giriş voltajına oranını yani **Kapalı Çevrim Voltaj Kazancını** () elde ederiz:
![\[A_f = \frac{V_{\text{out}}}{V_{\text{in}}} = -\frac{R_f}{R_{\text{in}}}\]](https://devreyakan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1bb7b4df97d3f01fced39338699beab5_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Bu bağıntıyı çıkış gerilimini (
) bulacak şekilde düzenlersek:
![\[V_{\text{out}} = -\left(\frac{R_f}{R_{\text{in}}}\right) \cdot V_{\text{in}}\]](https://devreyakan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9ff06587c309e7045bcdc7666272b396_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Formüldeki negatif (
) işareti, çıkış sinyalinin giriş sinyaline göre **
faz dışı** (ters çevrilmiş) olduğunu gösterir. Bu faz terslemesi, geri beslemenin eviren girişe uygulanmasının doğal bir sonucudur. Çıkış denklemi aynı zamanda devrenin tamamen doğrusal (lineer) çalıştığını gösterir.
Eviren op-amp mimarisinin en kullanışlı türevlerinden biri de **Transdirenç Yükselteç** (Transresistance / Transimpedance Amplifier – TIA) devreleridir. Akım-voltaj dönüştürücü olarak görev yapan bu yapılar; fotodiyot gibi ışık algılayıcı sensörlerin ürettiği mikroamper seviyesindeki mikro akım sinyallerini kararlı gerilim seviyelerine dönüştürmek için yaygın olarak kullanılır.
Transdirenç (Akım – Voltaj) Dönüştürücü Devresi
Yukarıdaki basit ışıkla etkinleşen devrede, fotodiyot tarafından ışık şiddetiyle orantılı olarak üretilen zayıf akım (
), doğrudan geri besleme direnci üzerinden akarak çıkış voltajına dönüştürülür. Çıkış voltajı şu basit denklemle hesaplanır:
![\[V_{\text{out}} = I_s \cdot R_f\]](https://devreyakan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8af41703a1d014d3854fd72af937813e_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Op-Amp Çözümlü Soru Örneği
**Soru:** Aşağıda verilen eviren op-amp devresinde kullanılan direnç değerleri 
ve 
olduğuna göre, devrenin kapalı çevrim gerilim kazancını () ve desibel cinsinden karşılığını bulunuz.
**Çözüm:**
Eviren yükselteç kazanç formülünü uygulayalım:
![\[A_f = -\frac{R_f}{R_{\text{in}}} = -\frac{100\text{ k}\Omega}{10\text{ k}\Omega} = -10\]](https://devreyakan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9217c529b37b67f4ac26be44fc75bc64_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Desibel (dB) cinsinden gerilim kazancı ise şu şekilde hesaplanır:
![\[\text{Kazanç (dB)} = 20 \log_{10}(|A_f|) = 20 \log_{10}(10) = 20\text{ dB}\]](https://devreyakan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0d052774ecd23a61b0dd25cb4c27fbf3_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Sonuç olarak, bu eviren yükselteç devresi girişine uygulanan sinyali 
kat büyüterek faz farkıyla (
kazançla) çıkışa aktaracaktır. Bir sonraki yazımızda, sinyal fazını bozmadan yükseltme işlemi gerçekleştiren Evirmeyen Op-Amp devrelerini inceleyeceğiz.
Örnek bir OPAMP veri sayfasına buradan ulaşabilirsiniz
Yorum yapma özelliği, forum tarafından gelen istek sebebiyle kapatılmıştır. Lütfen tartışmalar ve sorularınız için topluluk forumumuza katılın.