DENEY 1: TEMEL BİLGİLER

Transkript

1 Dersin Sorumlusu: Dr.Öğr.Üyesi Mustafa İNCİ DENEY 1: TEMEL BİLGİLER Deneyin Amacı: Osiloskop kullanarak AC gerilimin genlik, periyot ve frekans değerlerinin ölçmesi Gerekli Ekipmanlar: AC Güç Kaynağı, Osiloskop, Dizilim Kartı, Muhtelif Sayıda Bağlantı Kablosu Teorik Bilgi Osiloskop ekranındaki AC gerilimin dalga şeklini gözlemleyerek gerilimin tepeden-tepeye değeri, maksimum değeri ve periyodu ölçülebilir. Gerilimin etkin (RMS) değeri ölçülen maksimum değerinden, frekansı ise ölçülen periyot değerinden yararlanarak hesaplanabilir. DC sinyaller DC voltaj veya akım sabit bir genlik değerine sabit ve zaman içerisinde yönü değişmeyen bir sinyaldir. DC sinyaller ifade edilirken önce yönü sonra büyüklüğü belirtilir. Örneğin +12V, -7V gibi. Alternatif Akım (AC) Şekil1.1: DC sinyalin zamana bağlı değişiminin gösterimi Zaman içerisinde yönü ve genliği belirli bir düzen içerisinde değişen işaretlere AC sinyaller denir. Aşağıda sinüs, kare, üçgen ve kompleks AC sinyaller görülmektedir. Dikkat edilirse bu sinyallerin belirli bir düzen içerisinde alternansının değiştiği görülmektedir. Şekil 1.2: Sinüs, üçgen, kare ve kompleks AC sinyallerin gösterilmesi 1

2 Saykıl ve Periot Bir AC sinyal birbirini izleyen saykıllardan oluşur. Kendini tekrar eden bir AC işaretin başlangıç noktasından kendini tekrar etmeye aşladığı noktaya kadar geçen bölüm bir saykıl olarak ifade edilir. Şekil 1.3: AC sinyal üzerinde saykılın gösterilmesi Bir saykılın gerçekleşmesi için geçen süreye periyot denir. Periyot birimi saniyedir (s) ve T ile gösterilir. Frekans Frekans, bir AC işaretin bir saniyede tekrarlanan saykıl sayısıdır. Bir alternatif işaretin frekansından bahsedebilmek için o sinyalin bir periyoda sahip olması gerekir. Diğer bir deyişle bir alternatif işaret belirli bir saykılı sürekli tekrarlıyorsa o sinyalin frekansından söz edilebilir. Frekans, periyodun çarpmaya göre tersi olarak ifade edilir: f = 1 T f işaretin frekansını belirtir ve birimi hertzdir (Hz). Örneğin periyot süresi 10mS olan bir işaret saniyede 100 kez tekrar eder. Bu da frekansının 100Hz olması demektir. T periyottur ve birimi saniyedir (s). Tepe Değer (V p ) Bir AC sinyalin herhangi bir t anında ölçülen genlik değeri t anına ait ani değer olarak adlandırılır. Bir AC sinyali sonsuz ani değerden oluşur ve bu ani değerlerin en büyüğüne tepe değer denir. Pozitif tepe değer V Maks ve minimum tepe değer V Min olarak adlandırılır. Tepeden Tepeye Değer (V pp ) Bir AC sinyalin V Maks ve V Min değerleri arasındaki fark tepeden tepeye değeri oluşturur. 2

3 Şekil 1.4: Vp vevpp değerlerinin gösterilmesi 1.2 Laboratuvarda Kullanılacak Cihazlar Ayarlı Güç Kaynağı Devrelerimizi çalıştırmak için gerekli olan DC voltajın elde edildiği cihazlardır. Aşağıda laboratuvarda kullanılan ayarlı güç kaynağını görülmektedir. Şekil 1.5: Ayarlı güç kaynağının çıkışlarının gösterimesi Bu güç kaynağı aynı anda 3 farklı çıkış üretebilmektedir. Bu çıkışlardan 2 tanesi (kanallar) ayarlanabilir DC voltaj sağlarken 3. çıkış ise sabit 5V tur. Her bir kanalda iki adet nob bulunmakta bunlardan biri çıkış voltajının seviyesini ayarlarken diğeri ise sağlanacak maksimum akım miktarını belirlemektedir. Çıkış voltaj nobunu çevirdiğimiz anda ilgili kanala ait ekran bölümünde voltaj değeri değişir böylece deneyde istenen voltaj ayarlanabilir. Şekil 1.6: Ayarlı güç kaynağının bir kanalına ait çıkış noktalarının gösterilmesi. 3

4 Bir diğer dikkat edilmesi gereken nokta ise çıkış bağlantılarıdır. Şekil 1.6 da ayarlı güç kaynağının çıkış noktaları gösterilmiştir. Çıkışa ait pozitif DC voltaj (+) noktasından alınmalı ve negatif bağılantı ise (-) noktasından yapılmalıdır Sinyal Jeneratörü Sinyal jeneratörü ile AC sinyallerin üretilmesi sağlanır. PWR tuşuna basılı tutularak cihaz açılır. Her bir AC sinyalin frekansı, genliği ve sinyal biçimi farklı olduğundan bu cihaz ile istediğimiz tipte sinyal üretebiliriz. FUNC OUT noktasından bir prob yardımı ile çıkış alınır. Şekil 1.7: Laboratuvarda kullanılan sinyal jeneratörü Şekil 1.8: Sinyal jeneratörüne ait butonların gösterimi A: Sinyal Jeneratörü menüsünde A sinyal çıkışının aktif mi yoksa pasif mi olduğunu belirtir. A noktasındaki değer OFF ise cihaz çıkış üretmez. Sinyal jeneratöründen çıkış almak için bu değer on olmalıdır. B: dalga biçimini gösterir. Dalga biçimi sinüs kare veya üçgen seçilebilir. Bu ekran kare dalgaya ayarlanmıştır. C: frekans değerini gösterir. D: dalganın genlik değerini göstermektedir. Ekranda görülen 100 değeri dalganın tepe değerinin yani Vp nin 1V olduğunu belirtmektedir. Bu durumda tepeden tepeye değer 2V demektir. Bu değer 030 değeri olsaydı bu Vp nin 300mV ve Vpp nin 600mV olduğunu belirmiş olacaktı. E: bu buton tıklandığı anda frekans ayarlama bölümüne gidilir. H nobu ile istenilen hane üzerine gelinir ve G butonuna tıklanarak o hane değiştirilmeye hazır hale gelir. Tekrar H nobu kullanılarak hane değeri değiştirilir. Aynı işlemler F butonu yani genlik (AMP) için de geçerlidir. 4

5 1.2.3 Osiloskop Girişine uygulanan elektriksel sinyalleri üzerindeki ekranda zaman ve genlik ekseninde grafik halinde gösteren cihazlara osiloskop denir. Bu cihaz yardımı ile bir sinyale ait frekans genlik ve dalga biçimi aynı anda gözlemlenir. Bir multimetre saniyede 10 sinyal ölçümü yaparken bir osiloskop saniyede 1 milyar ölçüm yapabilir. Saniyede 1 milyar ölçüm yapan bir osiloskop 1 nanosaniyede 1 ölçüm yapabilir anlamına gelir. Bir AC sinyal sonsuz sayıda ani değerden oluştuğu belirtilmişti. Eğer belirli aralıklarla bu ani değerler okunup osiloskop ekranında zaman ve genliğe bağlı olarak yazdırılırsa AC sinyal elde edilmiş olur. Ne kadar sık ani değerler ölçülürse o kadar detaylı bir sinyal osiloskop ekranına yazdırılır. Şekil 1.9 da örnek bir osiloskop ekranı gösterilmiştir. Burada yatay eksen zamanı düşey eksen ise genliği göstermektedir. Şekil 1.9: Temsili boş ekran görüntüsünün gösterimi Osiloskop ekranındaki her bir kare ölçeklidir ve bu değerler kullanıcıya bağlı olarak değiştirilebilir. Örneğin zaman eksenindeki(yatay eksen) her bir karede geçen süre 1 us olarak belirlenebilir. Bu değer t/div olarak adlandırılır yani zaman/ bölüm (division). Kullanıcı osiloskoptan t/div değerini değiştirerek sinyalin ekrana yazılma biçimini değiştirebilir. Aynı şekilde düşey eksen de genlik değerini belirtir ve V/div değeri ile her bir bölümün voltaj değeri belirlenir örneğin V/div değeri 1 V olabilir. 5

6 Şekil 1.10: Temsili osiloskop ekranındaki yatay ve düşey eksenlerin anlamlandırılması Aşağıdaki örnekte osiloskop ekranında yer alan bir sinyal görülmektedir. Bu sinyalin tepeden tepeye değerini ölçmek istediğimizde Volt/div 1 volt olduğu için Vmin ile Vmaks arası 8 bölüm olduğundan Vpp 8V dur. Periyot ve frekans değerleri de aynı şekilden hesaplanabilir. Sinyal 0uS anından 6us sonra bir saykıl tamamlamıştır. Bu nedenle periot 6uS dir. Frekans ise f = 1 = khz 6uS olarak hesaplanır. Şekil 1.11: Osiloskop ekranında bir sinüs işaretinin gösterilmesi 6

7 Şekil 1.12: Osiloskop ekranından Vpp ve periot değerlerinin bulunması. Şekil 1.13: Osiloskobun Time/div değeri 0.5uS yapıldığında Şekil 1.12 deki sinyalin osiloskop ekranındaki görüntüsü Şekil 1.13 de osiloskop ekranındaki sinyal ile şekil 1.12 de osiloskop ekranında gösterilen sinyal aynı sinyaldir. Aradaki tek fark osiloskobun ölçeğinin değiştirilmesidir. Şekil 1.13 de time/div değeri 0.5uS yapılmıştır. Böylece sinyal ekranda daha geniş alan kaplamıştır ancak sinyalin tepeden tepeye değeri (8V) ve periot değeri (6uS) değişmemiştir. Osiloskop sinyalleri göstermeye yarayan bir cihaz olduğundan sinyallerin yapısını değiştirmez. Bu örnekte olduğu gibi sinyalin değeri değişmemiş yalnızca farklı bir biçimde gösterilmiştir. Laboratuvar derslerinde kullanacağımız osiloskop aşağıdaki şekilde görülmektedir. İki kanala sahip olduğu için aynı anda iki kanaldan ölçüm yapabilmektedir. 7

8 Şekil 1.14: Laboratuvarda kullanılan osiloskop Şekil 1.15: Osiloskop probu Şekil 1.14 de bir osiloskop probu gösterilmiştir. Burada A ile belirtilen kısım ölçmek istediğimiz noktaya bağlanır. B ise ölçmek istediğimiz noktanın referansıdır. Nasıl ki bir devreyi kurduğumuz zaman referansını (toprak, negatif uç gibi) bağlamadığımız taktirde devrenin çalışmayacağı gibi ölçüm yaparken devrenin referans noktasına B ucunu bağlamadığımız taktirde sağlıklı ölçüm yapamayız. C noktası probun çarpanıdır. Lablarımızda genellikle X1 çarpanını kullanmaktayız. Eğer bu nokta X10 konumunda ise bu sinyalin 10 da birine zayıflatılacağı anlamına gelir. Yani 10V luk bir sinyali 1V olarak ölçeriz. 8

9 1.3 Osiloskopla gerçekleştirilen bazı ölçümler A noktası osiloskop ve prob testi için kullanılan referans bir kare dalga üretmektedir. Bu sinyal 1KHz ve 3V tur. Osiloskop probunu bu noktaya bağladoığımızda ekranda şekilde görülen 3V 1kHz lik kare dalga sinyalini elde edersek probumuz ve osiloskop düzgün çalışıyor demektir. 1.4 Deney Kurulumunda Dikkat Edilmesi Gerekenler Şekil 1.16 da breadbord üzerine birbirine bağlı olan hatlar dikdörtgenler içerisinde gösterilmiştir. İki kabloyu veya direnci birbirine bağlamak istiyorsanız aynı dikdörtgen içerisindeki kutulara takmalısınız. Şekil 1.16: Breadbord üzerinde birbirine bağlı hatların gösterimi Breadbord üzerine kurulum kolaylığı için Şekil 1.17 de yer alan Vcc ve ground hatlarına güç kaynağından VCC ve Ground bağlanarak devre daha bait hale getirilebilir. Şekil 1.17: Breadbord üzerinde birbirine bağlı hatların gösterimi 9

10 Şekil 1.18: Örnek bir devre ve breadboard bağlantısının gösterimi 1.5 Deneylerin Yapılışı Deneye başlamadan önce deney sayfasındaki sorular dikkatlice okunmalıdır. Dikkatili okunmayan sorular deney esnasında bir çok hataya neden olmaktadır. Deneye başlamadan önce deneyde kullanılacak elemanlar test edilmelidir. Öncelikle osiloskop problarının testi yapılmalıdır. Osiloskop probunun çarpanının X1 olduğu kontrol edilmelidir. Deney kutusunda yer alan krokodillerin kısa devre testi yapılmalıdır. Bozuk olanlar ders görevlisine verilerek sağlam krokodiller alınmalıdır. Deneyde verilen devre şeması sisteme güç verilmeden kurulmalıdır. Kurulum tamamlandıktan ve bağlantılardan emin olduktan sonra sisteme güç verilmelidir. Güç verildiği anda sistemin çektiği güç izlenmeli ve yüksek akım çekildiği anda güç kaynağı kapatılmalıdır. Aksi taktirde kablo ve jumperlar yanabilir. Temas halinde vücüdunuzda yanıklar oluşabilir. Bu aşamayadan sonra istenilen ölçümler gerçekleştirilir. Deney bittikten sonra devre üzerinden her bir eleman sökülüp ayrılarak deney kutusuna konup deney masasına bırakılmalıdır. Deney cihazlarını prizden çıkararak tabureleri masanın altına koyduktan sonra laboratuvardan ayrılabilirsiniz. Devreniz çalışmadığında yapılacaklar. 1. Devre kurulumu doğru yapıldı mı kontrol ediniz. Breadboard bağlantılarının yanlış yapılması en büyük hata kaynaklarından biridir. 2. Breadborda yerleştirdiğiniz elemanlarda temazsızlık var mı? Kontrol ediniz. 3. Krokodil ve jumperlar sağlam mı kontol ediniz. 4. Sisteme besleme voltajı uyguluyorsanız besleme voltajını devre üzerinden ölçün. Doğru ise başka hata arayın, besleme voltajı gelmiyorsa sebebini araştırın. 10

11 5. Güç kaynağı sinyal jeneratörü bağlantıları tam mı? Bu cihazlar devreye bağlı olmadıklarında çıkış veriyorlar mı kontrol ediniz. DENEY 1: 1- Osiloskop problarının testini gerçekleştiriniz. 2- Sinyal jeneratörünün frekansını 1Khz frekansına, tepe değerini 4V değerine ayarlayınız. Sinyal jeneratörü probunu osiloskop birinci kanalın probuna bağlayınız. Referansları bağlamayı unutmayınız. Doğru sinyali osiloskop ekranında gördüğünüzde volt/div değerini değiştirerek değişimi gözlemleyiniz. Oluşan sinyali volt/div ve time/div değerlerini belirterek aşağıya çiziniz. Çözüm 11

12 Dersin Sorumlusu: Dr.Öğr.Üyesi Mustafa İNCİ DENEY 2: TEMEL BİLGİLER Deneyin Amacı: Osiloskop kullanarak AC gerilimin genlik, periyot ve frekans değerlerinin ölçmesi Gerekli Ekipmanlar: AC Güç Kaynağı, Osiloskop, 1kΩ direnç, 220Ω direnç, Dizilim Kartı, muhtelif Sayıda Bağlantı Kablosu Teorik Bilgi Osiloskop ekranındaki AC gerilimin dalga şeklini gözlemleyerek gerilimin tepeden-tepeye değeri, maksimum değeri ve periyodu ölçülebilir. Gerilimin etkin (RMS) değeri ölçülen maksimum değerinden, frekansı ise ölçülen periyot değerinden yararlanarak hesaplanabilir Osiloskop ile Genlik Ölçme göre; Şekil 1 de osiloskop ile ölçülen bir AC sinyalinin görüntüsü ve kademe anahtarlarının değerleri verilmiştir. Buna Şekil 1. Osiloskop ekranı Gerilimin Tepeden Tepeye Değeri (VTT) VTT = (Dikey kare sayısı) x (VOLT/DIV kademesi) x (Prob çarpanı) (1) VTT = (6 DIV) x (5 V/DIV) x (1) = 30V Gerilimin Maksimum Değeri (VM) Gerilimin Etkin (RMS) Değeri (V) VM=VTT/2 (2) VM =30/2= 15V V = VM x (3) 1

13 V = 15 x 0.707= 10.6V 2.3. Osiloskop ile Frekans Ölçme Periyot (T) Frekans (f ) T = (Yatay kare sayısı) x (TIME/DIV kademesi) (4) T= 5x2ms = 10ms f= 1/T (5) f= 1/10ms = 100Hz 2.4. Uygulama AC gerilim kaynağının dalga şeklini osiloskop ekranında göstermek için osiloskobun CH1 kanalı Şekil 2 de gösterildiği gibi bağlanır. Osiloskop ekranında dalga şeklini uygun biçimde görmek için CH1 kanalı VOLT/DIV ve TIME/DIV kademe ayarları yapılır. Osiloskop üzerinden CH1 kanalı VOLT/DIV kademe değeri, TIME/DIV kademe değeri ve prob üzerinden prob çarpanı değeri Çizelge 1 e kaydedilir. Osiloskop ekranındaki görüntü Şekil 3 üzerine çizilir. AC gerilim dalga şeklinin tepeden tepeye, maksimum, etkin, periyot ve frekans değerleri hesaplanarak Çizelge 1 e kaydedilir. Şekil 2. Deneysel ölçümler için gerekli devre diyagramı Tablo 1. Teorik hesaplama ve ölçüm verileri 2

14 Şekil 3. Osiloskop ekranı AC gerilim kaynağı ve VR2 gerilim dalga şeklinin birlikte osiloskop ekranında göstermek için, osiloskobun CH1 ve CH2 kanalı Şekil 4 de gösterildiği gibi bağlanır. Osiloskop ekranında dalga şekillerini uygun biçimde görmek için CH1 ve CH2 kanalı VOLT/DIV kademeleri ile TIME/DIV kademe ayarları yapılır. Osiloskop üzerinden CH1 ve CH2 kanalı VOLT/DIV kademe değerleri, TIME/DIV kademe değeri ve problar üzerinden prob çarpanı değerleri Çizelge 2 ye kaydedilir. Osiloskop ekranındaki görüntü Şekil 5 üzerine çizilir. AC gerilim kaynağı ve VR2 gerilim dalga şeklinin tepeden tepeye, maksimum, etkin, periyot ve frekans değerleri hesaplanarak Çizelge 2 ye kaydedilir. Şekil 4. Deneysel ölçümler için gerekli devre diyagramı Çizelge 2. Teorik hesaplama ve ölçüm verileri 3

15 Şekil 5. Osiloskop ekranı 4

16 Dersin Sorumlusu: Dr.Öğr.Üyesi Mustafa İNCİ DENEY 3: SERİ REZONANS Deneyin Amacı: Seri rezonans devresini incelemek, devrelerin karakteristik parametrelerini hesaplamak ve ölçmek, rezonans eğrilerini çizmek. Gerekli Ekipmanlar: 1 adet 330Ω, 1 adet 0.1μF, 1 adet 10mH, Bread Board, Kablo Teorik Bilgi Rezonans, fizikte bir sistemin (genellikle doğrusal bir sistemin) bazı frekanslarda diğerlerine nazaran daha büyük genliklerde salınması eğilimidir. Bir elektrik devresinde; bir kondansatörle bir bobinden oluşan devrelere rezonans devresi denir. Bu devre tipinde bobinin manyetik enerjisi periyodik olarak kondansatörün elektrik enerjisine dönüşür. Bu dönüşüm periyodu olarak bobinle kapasitenin değerleri tarafından belirlenir. Seri rezonans devreleri bir bobinle bir kondansatörün seri bağlanmasından elde edilir. Seri rezonans devresi Şekil 1 de gösterilmiştir. C=0.1 uf L=10 mh Vs R=330 Ω Vo Bu devrede toplam empedans Ztoplam R j( X L XC ) şeklinde ifade edilir. Bir fr frekans değeri için olması durumunda reaktif terimi sıfır olur (XL-Xc=0 olması durumu) ve devrenin toplam empedansı tamamen dirençsel (reel) olur. Bu durum seri rezonans olarak adlandırılır ve fo frekansına seri-rezonans frekansı denir. Rezonans frekansı aşağıdaki şekilde hesaplanır. fo frekansında devrenin empedansı minimum (Ztoplam=Rs) olduğundan akım maksimum değerde ve gerilimle aynı fazda olur. Bobin ve kondansatördeki gerilimler ±90 derece faz farklıdır. Rezonans durumunda bu açıların toplamı sıfır olur. Akımın en yüksek değerini aldığı bu frekansa rezonans frekansı denir. fo Rezonans frekansının altında ve üstünde gerilimin en yüksek değerinin (Vtepe) sine düştüğü (gücün yarıya düştüğü) frekanslar alt kesim ve üst kesim frekansı olarak adlandırılır. Bu iki frekansın farkına rezonans devresinin frekans bant genişliği denir. Şekil 2 de seri bir rezonans devresinde gerilimin frekansa göre değişimi verilmiştir. 1

17 Şekil 2 Seri rezonans devresinde gerilimin frekansa göre değişimi 3.2. Deneyin Yapılışı 1. Şekil 1 deki seri rezonans devresini kurunuz. Devre elemanlarının değerini R=330 Ω, L=10mH, C=0.1 μf olarak ayarlayınız. 2. Sinyal jeneratörünü şekil 1 deki gibi devreye bağlayınız. 3. Sinyal jeneratöründen genliği 5Vpp genlikli sinüs işaretini devreye uyguladıktan sonra sinyalin frekansını değiştirerek R1 direncinin uçlarındaki gerilimin en büyük olduğu frekansı (rezonans frekansı) ve bu frekanstaki gerilimi bulunuz ve yazınız. 4. Bulduğunuz rezonans frekansının altında ve üstünde gerilimin en yüksek değerinin sine düştüğü (gücün yarıya düştüğü) frekansları yani alt kesim ve üst kesim frekanslarını ölçünüz. 5. Rezonans devresinin farklı frekanslardaki tepkisini not ederek seri rezonans grafiğini elde ediniz. 6. Devrenin bant genişliğini hesaplayınız. Tablo 1 Frekans değişimi ve çıkış gerilimi Frekans Değeri 100 Hz 500 Hz 1 khz 2.5 khz 5 khz 10 khz 20 khz Çıkış Gerilimi Genliği 2

18 Dersin Sorumlusu: Dr.Öğr.Üyesi Mustafa İNCİ DENEY 4: PARALEL REZONANS Deneyin Amacı: Paralel rezonans devresini incelemek, devrelerin karakteristik parametrelerini hesaplamak ve ölçmek, rezonans eğrilerini çizmek. Gerekli Ekipmanlar: 2 Adet 1kΩ, 2 adet 330Ω, 2 adet 1μF, 2 adet 0.1μF, 2 adet 0.01μF, 2 adet 10mH, 2 adet 100 mh, Bread Board, Kablo Teorik Bilgi Rezonans, fizikte bir sistemin (genellikle doğrusal bir sistemin) bazı frekanslarda diğerlerine nazaran daha büyük genliklerde salınması eğilimidir. Bir elektrik devresinde; bir kondansatörle bir bobinden oluşan devrelere rezonans devresi denir. Bu devre tipinde bobinin manyetik enerjisi periyodik olarak kondansatörün elektrik enerjisine dönüşür. Bu dönüşüm periyodu olarak bobinle kapasitenin değerleri tarafından belirlenir. Paralel rezonans devreleri bir bobinle bir kondansatörün paralel bağlanmasından elde edilir. Paralel rezonans devresi Şekil 1 de gösterilmiştir. R=1 kω Vs C=0.01 uf L=100 uh Vo Bu devrede toplam empedans Bir fo frekans değeri için reaktif terim sıfır olur ve devrenin toplam empedansı tamamen dirençsel olur. Bu durum paralel rezonans olarak adlandırılır. Reaktif terimi sıfır yapan frekans değeri hesaplanırsa fo frekansında devrenin empedansı minimum (Ztoplam=Rs) olduğundan akım maksimum değerde ve gerilimle aynı fazda olur. Bobin ve kondansatördeki gerilimler ±90 derece faz farklıdır. Rezonans durumunda bu açıların toplamı sıfır olur. Akımın en yüksek değerini aldığı bu frekansa rezonans frekansı denir. fo Rezonans frekansının altında ve üstünde gerilimin en yüksek değerinin (Vtepe) sine düştüğü (gücün yarıya düştüğü) frekanslar alt kesim ve üst kesim frekansı olarak adlandırılır. Bu iki frekansın farkına rezonans devresinin frekans bant genişliği denir. Şekil 2 de paralel bir rezonans devresinde gerilimin frekansa göre değişimi verilmiştir. 1

19 Şekil 2 Paralel rezonans devresinde gerilimin frekansa göre değişimi 4.2. Deneyin Yapılışı 1. Şekil 1 deki paralel rezonans devresini kurunuz. Devre elemanlarının değerini R=1k Ω, L=100 mh, C=0.01 μf olarak ayarlayınız. 2. Sinyal jeneratörünü şekil 1 deki gibi devreye bağlayınız. 3. Sinyal jeneratöründen genliği 5Vpp genlikli sinüs işaretini devreye uyguladıktan sonra sinyalin frekansını değiştirerek R1 direncinin uçlarındaki gerilimin en büyük olduğu frekansı (rezonans frekansı) ve bu frekanstaki gerilimi bulunuz ve yazınız. 4. Bulduğunuz rezonans frekansının altında ve üstünde gerilimin en yüksek değerinin sine düştüğü (gücün yarıya düştüğü) frekansları yani alt kesim ve üst kesim frekanslarını ölçünüz. 5. Rezonans devresinin farklı frekanslardaki tepkisini not ederek paralel rezonans grafiğini elde ediniz. 6. Devrenin bant genişliğini hesaplayınız. Tablo 1 Frekans değişimi ve çıkış gerilimi Frekans Değeri 100 Hz 500 Hz 1 khz 2.5 khz 5 khz 10 khz 20 khz Çıkış Gerilimi Genliği 2

20 Dersin Sorumlusu: Dr.Öğr.Üyesi Mustafa İNCİ DENEY 5: Diyot Karakteristiği Deneyin Amacı: Bu deneyde diyotlara ait sağlamlık testi yapılması ve diyot karakteristiğinin çıkarılması elde edilecektir. Gerekli Ekipmanlar: Dijital multimetre, osiloskop, DC güç kaynağı, sinyal jeneratörü, Bağlantı kabloları, 2 adet 1N4001 diyot, 1 adet 1N4007 diyot,1kω, 10kΩ direnç, 1MΩ potansiyometre Teorik Bilgi Diyotun iletime geçip geçmemesi uygulanan gerilim büyüklüğü ve polaritesine bağlıdır. Aşağıdaki devrelerde görüldüğü üzere, soldaki devrede olduğu gibi kaynağın polaritesi ile diyotun polaritesi aynı olursa doğru polarlama, sağdaki gibi kaynak polaritesi ile diyot polaritesi ters olursa ters polarlama olur. Diyotlar doğru polarmalama ve yeterli gerilim uygulanır ise iletime geçer, doğru polarmalamada yetersiz gerilim uygulanırsa iletime geçemez. Kullanılan diyot ideal ise elektriksel eşdeğerde kısa devre, Si ve Ge diyotta diyotun yeri eşik voltajı büyüklüğünde bir gerilim kaynağı ile gösterilir. Diyotlar ters polarmalama iken yapıldığı maddeden bağımsız olarak elektriksel eşdeğerde yeri açık devre olarak gösterilir Diyot Sağlamlık Testi: Diyotun sağlamlık testi 2 şekilde yapılır: Ohmmetre ile; diyot bir yönde küçük direnç(300ω-3000ω),problar ters takıldığında ise büyük direnç (50kΩ- 200kΩ) gösteriyorsa sağlamdır. Polarlama gerilimi ile; dijital ölçü aletinin ölçü komütatöründe diyot sembolü varsa bu test yapılabilir. Komütatör diyot sembolüne getirilir. Yapılan ölçümde bir yönde diyot üzerinde 0.2v-0.95v görülür, diğer yönde herhangi bir değer ölçülmez ise diyot sağlamdır. Diyot Uçlarının Belirlenmesi: Diyot uçlarının belirlenmesi için öncelikle fiziki kontrol yapılır. Diyotun bir ucunda gri bant var ise bu katot ucudur. Gri bant silinmiş veya görülemiyor ise ohmmetre kullanılarak ölçüm yapılarak belirlenebilir. Diyotun bacakları belirlenirken ölçü aleti direnç ölçme kademesine getirilir ve diyotun uçları şu şekilde ölçülür. Düşük 1

21 direnç ölçülen durumda ölçü aletinin siyah probun takılı olduğu uç katot (-) ucunu, kırmızı probun takılı olduğu uç diyotun anot (+) ucunu gösterir. Diyotların uçları sayısal ölçü aletlerinin diyot kademesi kullanılarak veya ölçü aletlerinin voltmetre kademeleri kullanılarak belirlenebilir Diyot Kodlanması: Türkiye de genellikle diyotlarda Amerikan standartları kullanılır. Buna göre en baştaki rakam malzemenin çeşidini (1 ise diyot, 2 ise transistör) verir. İkinci harf malzemenin yapıldığı maddeyi (N ise Silisyum) verir. Sonraki rakamlar ise elemanın teknik özelliklerini verir. 5.4 Uygulamalar: Diyot Sağlamlık Testi: Elinizdeki diyotlara diyot sağlamlık testini uygulayınız. a) Bunu yaparken ilk olaraki multimetrenin direnç skalasını kullanarak diyodun her iki yöndeki dirençlerini ölçüp kaydedeniz ve bu değerlere göre diyotun sağlamlığı hakkında yorum yapınız. b) İkinci olaraki multimetrenin diyot skalasını kullanarak diyotun her iki yöndeki gerilimlerini ölçerek bu değerleri kaydediniz ve buna göre diyotun sağlamlığı hakkında yorum yapınız Anot-Katot Ucunun Belirlenmesi: a) Fiziki kontrole göre kullandığınız diyotların anot-katot ucunu belirleyiniz. b) Multimetrenin direnç skalasını kullanarak kullandığınız diyotun anot-katot ucunu belirleyiniz. Belirlerken kullandığınız kriterinizi yazınız. c) Multimetrenin diyot skalasını kullanarak polarlama gerilimden faydanalarak diyotların anot-katot ucunu belirleyiniz Diyot Karekteristikleri: a) Yandaki devreyi kurunuz. DC gerilim kaynağını 0V a getiriniz. 0V dan başlayarak 0.2 kademelerde güç kaynağını artırınız. Her bir artırmada direncin ve diyotun üzerindeki gerilimi ölçünüz ve akımı hesaplayarak bu değerleri tabloya kaydediniz. Bu tablodan yararlanarak Vd-Id grafiğini ölçekli olarak çiziniz. 2

22 Vs (v) Vd(V) Id (A) (Vr/R) Vr (V) b) Yandaki devreyi kurunuz. R direnci üzerindeki gerilimi ölçün ve ters polarmalanmış diyot hakkında yorum yapınız. 3

23 Dersin Sorumlusu: Dr.Öğr.Üyesi Mustafa İNCİ DENEY 6: Yarım Dalga Doğrultucu Devre Deneyin Amacı: Bu deneyde diyot kullanılarak yarım dalga doğrultuculu devre gerçekleştirilecektir. Gerekli Ekipmanlar: Osiloskop, sinyal jeneratörü, Bağlantı kabloları, 1N4001 diyot, 10 kω direnç, 100 uf kapasitör Teorik Bilgi Şekil 1 de tek yollu doğrultucu devresi görülmektedir. Diyot tek yönde akım geçir en bir devre elemanıdır. Anodu (+), katodu (-) yapan alternans (pozitif alternans) uygulandığında diyot iletken olur. Bu alternansta, C kondansatörü gerilimin maksimum değerine şarj olur. Bu andan itibaren bir sonraki pozitif alternans gelene kadar C konda nsatörü direnç (devre) üzerinden deşarj olarak akımı devam ettirir. C (opsiyonel) 6.2. Deneyin Yapılışı Şekil 1. Yarım dalga doğrultucu devresi Yarım dalga doğrultucu devresinde RL=10 KΩ ve C=10 µf için devrenin çalışmasını inceleyip sonuçları kaydediniz. Şekil 2. Filtresiz (kapasitörsüz) yarım dalga doğrultucuya ait sonuçlar 1

24 Şekil 2. Filtreli (kapasitörlü) yarım dalga doğrultucuya ait sonuçlar 2

25 Dersin Sorumlusu: Dr.Öğr.Üyesi Mustafa İNCİ DENEY 7: Tam Dalga Doğrultucu Devre Deneyin Amacı: Bu deneyde dört adet diyot kullanılarak tam dalga doğrultucu devresi kurulacaktır. Gerekli Ekipmanlar: Osiloskop, sinyal jeneratörü, Bağlantı kabloları, 4 adet 1N4001 diyot, 10kΩ direnç, 100 uf kapasitör Teorik Bilgi Köprü tipi doğrultma devresinde 4 adet doğrultma diyodu kullanılmıştır. Köprü diyot; her türlü elektronik aygıtın besleme katında karşımıza çıkar. Şekil 6 da verilen devrede görüldüğü gibi alternatif gerilim kaynağının üst ucunun polaritesi pozitif olduğunda D1 ve D2 diyotları iletime geçer. Akım, yük direnci (RL- Load) üzerinden dolaşır. Alternatif akımin kaynağının alt ucunun (B noktası) polaritesi pozitif olduğunda ise D3 ve D4 diyotları iletime geçerek yük direnci (Load) üzerinden akım dolaşır. Köprü tipi tam dalga doğrultma devresinin çıkış dalga şekli Şekil 1 deki gibidir Deneyin Yapılışı Şekil 1. Yarım dalga doğrultucu devresi Tam dalga doğrultucu devresinde RL=10 KΩ/C=10 µf için devrenin çalışmasını inceleyip sonuçları kaydediniz. Şekil 2. Filtresiz (kapasitörsüz) yarım dalga doğrultucuya ait sonuçlar 1

26 Şekil 2. Filtreli (kapasitörlü) yarım dalga doğrultucuya ait sonuçlar 2

27 Dersin Sorumlusu: Dr.Öğr.Üyesi Mustafa İNCİ DENEY 8: Kırpıcı Devreler Deneyin Amacı: Bu deneyde kırpıcı devre kullanarak giriş gerilimi ile çıkış gerilimi farklılıklar gözlemlenecektir. Gerekli Ekipmanlar: Osiloskop, sinyal jeneratörü, Bağlantı kabloları, 1N4001 diyot, 1 kω direnç, 10 kω direnç Teorik Bilgi Kırpıcı devreler, girişine uygulanan işaretin bir kısmını çıkışına aktarıp, diğer bir kısmını ise kırpan devrelerdir. Giriş işaretinin negatif seviyesini istenilen bir değerde sınırlayan devre şeması Şekil 1 de verilmiştir. Giriş işaretinin tüm pozitif alternansı boyunca diyot doğru polarmalanır ve iletimdedir. Çıkışta V A kaynağı olduğu gibi görülür. Giriş işaretinin negatif alternansı, diyodun katoduna uygulanan V A geriliminden daha negatif olduğunda ise diyot yalıtıma gidecektir. Diyot yalıtıma gittiğinde giriş işareti aynen çıkışta görülecektir Deneyin Yapılışı Şekil 1. Pozitif alternans kırpan kırpıcı devre Giriş gerilimini 10Sin(2π1000t+0 ) ve VA gerilimini 5 V alarak devreyi kurunuz. R1=1 K ve RL=10 K. Şekil 2. Filtresiz (kapasitörsüz) yarım dalga doğrultucuya ait sonuçlar 1

28 Dersin Sorumlusu: Dr.Öğr.Üyesi Mustafa İNCİ DENEY 9: BJT Deneyin Amacı: Bu deneyde diyotlara ait sağlamlık testi yapılması ve diyot karakteristiğinin çıkarılması elde edilecektir. Gerekli Ekipmanlar: 2N2222 veya BC237 Transistor, 47 kω ve 100 Ω direnç, güç kaynağı, sinyal jeneratörü, osiloskop, ampermetre ve voltmetre Teorik Bilgi 2N2222, yaygın bir NPN BJT türüdür. 2N2222 pin çıkışlarının gösterilmesi ve breadbord yerleşimi şekilde gösterilmiştir. Breadboarda pinleri ayırmadan takarak deneye başlayabilirsiniz Deneyin Yapılışı Şekil 1. 2N2222 transitörü ve bacakları 2N2222 BJT kullanarak ortak emitör tabanlı devreyi gerçekleştiriniz. VBB gerilimini değiştirerek IB akımını 25 ua, 50 ua ve 100 ua değerlerinde ayarlayınız. Farklı VCC gerilimleri için BJT nin β kazancını bulunuz. Akım ölçümü I C R C 100 Ω I B Akım ölçümü R B 47 K 1N2222 veya BC237 V CC V BB Şekil2. Ortak emitörlü BJT devresi 1

29 Deneyin adımları: 1) Şekil 2 de verilen devreyi kurunuz. 2) IB akımını VBB kaynağı yardımıyla 25µA e ayarlayınız. 3) VCC kaynağını 5V a ayarlayarak I C akımını ölçünüz. Sonucu Tablo 1 e kaydediniz. 4) VCC kaynağını 6V a ayarlayarak I C akımını ölçünüz. Sonucu Tablo 1 e kaydediniz. 5) VCC kaynağını 7V a ayarlayarak I C akımını ölçünüz. Sonucu Tablo 1 e kaydediniz. 6) VCC kaynağını 8V a ayarlayarak I C akımını ölçünüz. Sonucu Tablo 1 e kaydediniz. 7) VCC kaynağını 9V a ayarlayarak I C akımını ölçünüz. Sonucu Tablo 1 e kaydediniz. 8) IB akımını VBB kaynağı yardımıyla arttırarak 50µA ve 100µA e ayarlayarak 3-7 işlem adımlarını tekrarlayınız. Tablo 1. BJT devresinin baz akımı ve Vcc gerilimine göre değişimi Baz akımı (I B) Vcc (V) Ic (ma) β I B=25 ua 5 V 6V 7 V 8 V 9 V I B=50 ua 5 V 6V 7 V 8 V 9 V I B=100 ua 5 V 6V 7 V 8 V 9 V 2