KIRPICI DEVRELER VE KENETLEME DEVRELERİ

Transkript

1 A) Kırpıcı Devreler KIRPICI DEVRELER VE KENETLEME DEVRELERİ Bir işaretteki belli bir gerilim ya da frekans seviyesinin üstündeki veya altındaki parçasını geçirmeyen devrelere kırpıcı devreler denir. Kırpıcı devreler en basit şekilde diyot ve dirençlerle gerçekleştirilebilir. Bu deneyde de diyotlarla gerçekleştirilen kırpıcı devreleri incelenecektir. Diyotlar iki uçlu elemanlardır ve anotu katotuna göre pozitif olacak şekilde kutuplanmıştır. Şekil 1.a da bir diyot, 1.b de gerilim-akım düzleminde diyot karakteristiği, 1.c de ise diyot ile gerçekleştirilmiş basit bir devre gösterilmiştir. Şekil 1 Geçirme yönündeki diyot karakteristiği Şekil 1.b de gösterilmiştir. Şekil 1.c deki kaynağın yönü değiştirilirse diyot tıkama yönünde kutuplanmış olur ve diyottan çok küçük bir akım akar. Bu akım genellikle ihmal edilir ve Şekil 1.b de IO ile temsil edilmektedir. Yarı iletken diyotların uçlarındaki V gerilimi ile içlerinden geçen I akımı arasında aşağıdaki bağıntı vardır: V I = I 0 (e μv D 1) Bu bağıntı ile diyotun uçlarındaki gerilim ile üzerinden akan akım arasındaki ilişkinin doğrusal olmadığı gösterilmiş olmaktadır. Ancak gerilimin belirli bir V değerinden sonra akımın hızla yükseldiğini kabul edebiliriz. Bu seçilen gerilimin altında akan akım çok küçük olduğundan ihmal edilerek sıfır alınabilir. Bu yaklaşıma göre Şekil 1.b de paylaşılan diyot karakteristiği Şekil 2 deki gibi ifade edilebilir. Şekil 2 de eğimin süreksiz olduğu bir nokta bulunmaktadır. Bu nokta kırılma noktası olarak isimlendirilir. Bu değer germanyum diyotlarda 0,2 V, silisyum diyotlarda ise 0,6 V dur. Diyotlar için bu modeli kullanmak kırpıcı devrelerin çözümlemesini ve anlaşılmasını kolaylaştıracaktır. Şekil 2

2 Şekil 3 te farklı tipte kırpıcı devreleri paylaşılmıştır. Şekil 3 Pratikte diyotlar idealde düşündüğümüz gibi değildir ve anotları ile katotları arasında küçük bir kapasite vardır. Diyotların seri geldiği devrelerde diyot tıkalı olduğunda sonsuz (veya

3 çok küçük) direnç göstermesi gerekirken buna paralel bir de 1/wC değerinde reaktans belirecektir. w frekansı büyük olursa bu reaktans küçüleceğinden işaretin bir kısmı bu reaktans üzerinden çıkışa gidecektir. Diyot paralel olarak bağlandığında ise giriş işaretindeki keskin köşeler yuvarlanacaktır (yani işarette bozulmalara yol açacaktır). B) Kenetleme Devreleri Zamana göre değişen ve DA bileşeni (ortalaması) sıfır olan bir işaretin, belirli bir seviyesini istenen bir değere öteleyen ve bu değerde tutan devrelere kenetleme devreleri denir. Basit bir kenetleyici devre Şekil 4 te verilmiştir. Şekil 4 te verilen devreye Şekil 5.a da verilen sinüsoidal işaretin uygulandığını düşünelim. Şekil 4 Şekil 5 t1 anında C kondansatörü boş olduğundan t1 t2 aralığında diyot iletime geçecektir ve diyot ideal kabul edildiğinden çıkış gerilimi 0 - t1 arasında sıfır olacaktır. Bu süre zarfında C kondansatörü de giriş gerilimi değerine kadar dolacaktır. C kondansatörünün girişe bağlı ucunun pozitif, çıkışa bağlı ucunun negatif kutuplandığına dikkat ediniz. t1 t2 aralığında giriş gerilimi kondansatör geriliminden küçük ve ters yönlü olduğundan kondansatörden kaynağa doğru akım akacak ve diyot açık devre olacaktır. Bu durumda çıkışta oluşan gerilim VÇ = (Vg) + (-VC) dir. t2 t3 zaman aralığında giriş gerilimi negatiftir. C kondansatörünün girişe bağlı ucu pozitif çıkışa bağlı ucu negatif kutuplandığından çıkış gerilimi, VÇ = (-Vg) + (-VC) olacaktır. C üzerindeki gerilim giriş gerilimine eşit olduğundan çıkış gerilimi VÇ = 2 x (-Vg) olacaktır. t3 t4 zaman aralığında giriş gerilimi yeniden pozitiftir ancak t4 anına kadar C üzerindeki ters kutuplanmış gerilimin değerinden küçüktür. Bu nedenle çıkış gerilimi yeniden VÇ = (Vg) + (-VC) olacaktır. Dolayısıyla burada -V ile V tepe değerleri arasında salınan kaynak işareti -V değeri kadar ötelenmiş ve -2V ile 0 arasında salınması sağlanmıştır.

4 Hazırlık Soruları 1) Deneyin yapılışında verilen her bir soruyu Multism ve ya Proteus da gerçekleyiniz. Deneye gelirken, elde ettiğiniz çıkışlara ait belgeleri yanınızda bulundurunuz. Deneyin Yapılışı 1) Şekil 3-D deki devreyi R=10K ve VR=3 V için kurunuz. Girişe -3V, 0V, 3V, 5V doğru gerilim kaynağı bağlayarak çıkış gerilimlerini ölçün. Sonra girişe 1KHz frekanslı sinüsoidal bir gerilim kaynağı bağlayın ve işaretin genliğini yavaşça arttırarak kırpmanın elde edildiği gerilim değerini kaydedin. 2) Şekil 6 da verilen devreyi kurunuz. R=10K, VR1=3V, VR2=2V ve girişe 1KHz frekanslı sinüsoidal bir gerilim işareti uygulayınız. Çıkış dalga biçimini kaydediniz. Şekil 6 3) Şekil 4 te verilen kenetleme devresini kurunuz. C=0,1 µf ve 1KHz lik sinüsoidal giriş işareti için giriş ve çıkışları osiloskopta gözleyiniz ve kaydediniz. Diyotun yönünü değiştirerek devreyi yeniden kurun ve çıkışı kaydedin. 4) Şekil 7 de verilen devreyi kurunuz. C=0,1 µf, V1=2 V ve 1KHz lik sinüsoidal giriş işareti için giriş ve çıkışları osiloskopta gözleyiniz ve kaydediniz. Şekil 7

5 Grup: İsimler-Soyisimler: Kırpıcı Devreler ve Kenetleme Devreleri Deneyi Sonuç Sayfası 1) a) VGİRİŞ=5V için çıkışı çiziniz. b) Kırpmanın elde edildiği gerilim: 2) 3) a) b) 4)