GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Transkript

1 GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI I DENEY FÖYÜ Deney 5 Deney 6

2 İÇİNDEKİLER LABORATUVAR GÜVENLİK KURALLARI DENEY: DOĞRULTUCU DEVRELER DENEYİ DENEY : TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLER... 83

3 LABORATUVAR GÜVENLİK KURALLARI YAPMAYINIZ: 1. Laboratuvarda kesinlikle yalnız çalışmayınız. 2. Laboratuvara yiyecek ve içecek getirmek kesinlikle yasaktır. 3. Deney masaları üzerine sıvı içeren bir şey koymayınız. 4. Deneyiniz dışında başka bir işle meşgul olmayınız. 5. Kullanımını bilmediğiniz cihazları kullanmayınız. 6. Deney sorumlusu kurduğunuz devreyi kontrol etmeden deney düzeneğine kesinlikle enerji vermeyiniz. 7. Enerji altında olup olmadığını bilmediğiniz makine aksamlarına dokunmayınız. 8. Laboratuvarda yüksek sesle konuşmayınız. YAPINIZ: 1. Laboratuvara gelirken uygun kıyafet giyiniz. 2. Deneye gelirken deney föylerini ve hesap makinenizi mutlaka getiriniz (Deney föyü yanında olmayan öğrenciler deneye alınmayacaktır). 3. Deneydeki devreleri kurarken enerjiyi kesiniz. 4. Deney devrenizi kurarken cihazları kapalı tutunuz. 5. Deney föylerinin deneye gelmeden önce mutlaka okuyunuz ve gerekli ön hazırlığı yapınız. 6. Deney bitince cihazları kapatınız ve enerjisini kesiniz. 7. Doğruluğundan emin olmadığınız bağlantıları daima deney sorumlusuna gösteriniz. 8. Deney esnasında yolunda gitmeyen bir durum fark edildiği anda vakit geçirmeden deney sorumlusuna haber veriniz. 9. Laboratuvardan ayrılırken bütün cihazları kapatınız, cihazları ve kabloları yerlerine koyunuz. 10. Deney sırasında elektrik çarpmasına karşı tüm önlemleri aldığınızdan emin olunuz. 11. Deneylere giriş için zamanında (ders saatinden 5 dakika önce ) laboratuvarda hazır bulununuz. Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölüm Başkanlığı 64

4 5. DENEY: DOĞRULTUCU DEVRELER DENEYİ 5.1. Hazırlık Çalışması Deneye gelmeden önce aşağıdaki konuları araştırarak kısa bir rapor yazınız. 1. Filtre kondansatörsüz ve Filtre kondansatörlü Yarım-dalga, Tam-dalga, Köprü doğrultucu devrelerin çıkış dalga şekillerini karşılaştırınız Açıklayıcı Bilgiler Deneyin Amacı Bu deneyde; yarım-dalga, tam-dalga ve köprü doğrultucu devrelerinin çalışma prensiplerini anlamak, iki güç kaynaklı ve gerilim çiftleyici doğrultucuların çalışma prensibini anlamak, dalgalılık katsayısı ve gerilim düzeltme katsayısı kavramlarını anlamak amaçlanmıştır Ön Bilgi Önemli Terimler 1) Maksimum Değer (V max ya da V m, E max ya da E m ) : Tepe değer olarakta adlandırılır. Genellikle sinüzoidal dalga şeklindeki bir AC sinyal için, Şekil 5.1(a) da gösterildiği gibi, sinyalin bir periyodundaki en büyük anlık değer maksimum değer olarak adlandırılır. Şekil 5.1: Maksimum, Tepeden-Tepeye, Efektif ve Ortalama değer 2) Tepeden Tepeye (Peak to Peak) Değer (V p p ya da E p p ) : Tepeden-tepeye değer, bir periyottaki maksimum pozitif değerle maksimum negatif değer arasındaki gerilim farkıdır. Sinüs dalgası için Vp-p, Şekil 5.1(b) de gösterildiği gibi, 2Vm ye eşittir. 65

5 3) Efektif (Etkin) Değer (V rms ya da E rms ) : Efektif değer, karesel ortalama değer olarakta adlandırılır ve aşağıdaki denklemle ifade edilir : V rms = V2 dt T Eşdeğer devre, Şekil 5.2 de gösterilmiştir. R1 tarafından üretilen ısı enerjisi, R2 ninkine eşittir, Eac nin efektif değeri (E rms ) E ye eşittir. Efektif değer ve maksimum değer arasındaki ilişki: V rms = 0.707V m = V m 2 4) Ortalama Değer (V ave ya da E ave ) : Şekil 5.2: Efektif değer Ortalama değer, sinüs dalgasının yarım periyodunun alanı, bu yarım periyodun genişliğine bölünerek hesaplanabilir. Ortalama değer ve maksimum değer arasındaki ilişki: V ave = 0.636V m V rms V ave V rms = 0.707V m = = 1.11 Şekil Katsayısı V ave = = 0.9 V rms V m V ave = V m ( 2 π V m ) = π Tepe katsayısı 2 5) DC Güç Kaynağı : Elektronik cihazlar, güç kaynağı olarak DC güce gereksinim duyarlar. Piller dışında, DC güç elde etmek için en sık kullanılan yöntem AC gerilimin DC gerilime dönüştürülmesidir. Tam bir DC güç kaynağı, Şekil 5.3 te gösterilen bloklardan oluşur. AC gerilim, 66

6 transformatör yardımıyla istenilen gerilim düzeyine dönüştürülür, daha sonra doğrultucu ile darbeli DC gerilim elde edilir. Darbeli DC gerilim, filtre devresiyle minimum dalgacıklı saf DC gerilime haline getirilir. Eğer DC gerilim, yüksek doğruluk gereksinimi olan bir yüke uygulanacaksa, sisteme bir gerilim regülatörü de eklenir. En sık kullanılan doğrultucu devreler: Yarım Dalga Doğrultucu Tam Dalga Doğrultucu Köprü Doğrultucu Yarım-Dalga Doğrultucu Şekil 5.3: AC gerilimden DC gerilime a) Filtre kondansatörsüz yarım-dalga doğrultucu devresi : Şekil 5.4(a) da gösterilmiştir. Şekil 5.4(b) de gösterilen Vi giriş geriliminin pozitif alternansında diyot iletimde olur ve Şekil 5.4(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Vo=Vi olur. Negatif alternans süresince diyot kesimdedir ve bu durumda eşdeğer devre Şekil 5.4(d) de gösterildiği gibidir. Şekil 5.4(b) de gösterildiği gibi, Vo sadece pozitif alternansta ortaya çıkmaktadır. Vdc = Vav = 0.9Vrms/2 = 0.45Vrms. Şekil 5.4: Filtre kondansatörsüz yarım dalga doğrultucu b) Filtre kondansatörlü yarım-dalga doğrultucu devresi : Filtre kondansatörsüz yarım dalga doğrultucunun çıkış dalga şekli Şekil 5.4(b) de gösterilmişti. Filtre kondansatörlü yarım-dalga doğrultucu devresi, şarj ve deşarj durumları için, sırasıyla Şekil 5.5(a) ve (b) de gösterilmiştir. RL=1kΩ ve RL= durumları için çıkış 67

7 dalga şekilleri, sırasıyla Şekil 5.5(c) ve (d) de gösterilmiştir. Daha büyük RL değeri, deşarj süresinin artmasına ve böylece çıkış geriliminin daha pürüzsüz olmasına neden olur. Tam-Dalga Doğrultucu Şekil 5.5: Filtre kondansatörlü yarım dalga doğrultucu Tam-dalga doğrultucu devresi Şekil 5.6(a) da gösterilmiştir. Bu devrede, Vac1=Vac2 olan ortak-uçlu bir transformatör kullanılmalıdır. Şekil 5.6: Tam dalga doğrultucu Pozitif alternans süresince, Vac1 giriş gerilimi Şekil 5.6(b) de gösterilmiştir. Vac1 in üst ucu poizitif, alt ucu negatif olduğu için D1 diyodu iletimde, D2 diyodu ise kesimde olur. Bu durumda eşdeğer devre Şekil 5.6(c) de ve Vo gerilimi Şekil 5.6(d) de gösterilmiştir. 68

8 Negatif alternans süresince, Vac2 giriş gerilimi Şekil 5.6(e) de gösterilmiştir. Vac1 in üst ucu negatif, alt ucu pozitif olduğu için D2 diyodu iletimde, D1 diyodu ise kesimde olur. Şekil 5.6(f) de gösterilen eşdeğer devrede, RL üzerinden akan akımın yönü pozitif alternanstaki ile aynıdır. Vo gerilimi de Şekil 5.6(g) de gösterilmiştir. Köprü Doğrultucu Dört diyodun kullanıldığı köprü doğrultucu devresi, Şekil 5.7(a) da gösterilmiştir. Şekil 5.7: Köprü doğrultucu Şekil 5.7(b) de gösterilen VAC giriş geriliminin pozitif alternansında, D1 ve D2 diyotları iletimde, D3 ve D4 diyotları ise kesimde olur. Eşdeğer devre Şekil 5.7(c) de ve Vo çıkış gerilimi Şekil 5.7(d) de gösterilmiştir. VAC giriş geriliminin negatif alternansında, D1 ve D2 diyotları kesimde, D3 ve D4 diyotları ise iletimde olur. Eşdeğer devre ve Vo çıkış gerilimi Şekil 5.7(f) ve (g) de gösterilmiştir. Çift AC Hat Gerlimli Doğrultucu Bir ortak-uçlu transformatör ve dört diyodun kullanıldığı iki güç kaynaklı doğrultucu devresi, Şekil 5.8(a) da gösterilmiştir. Pozitif alternans süresince, VAC1 ve VAC2 giriş gerilimleri Şekil 5.8(b) de gösterilmiştir. D1 ve D2 diyotları iletimde, D3 ve D4 diyotları ise kesimdedir. Eşdeğer devre ve akım çevrimi Şekil 5.8(c) degösterilmiştir. C1 ve C2 kapasiteleri, sırasıyla i1 ve i2 akımları tarafından şarj edilir ve böylece C1 kapasitesinin uçlarında pozitif bir çıkış gerilimi VO1 ve C2 kapasitesinin uçlarında negatif bir çıkış gerilimi VO2 oluşur (b toprak noktasıdır). Negatif alternans süresince, D3 ve D4 diyotları iletimde, D1 ve D2 diyotları ise kesimde olur. Eşdeğer devre ve akım çevrimi Şekil 5.8(d) de gösterilmiştir. C1 ve C2 kapasiteleri, i1 ve i2 akımları ile aynı şarj 69

9 çevrimine sahip, i3 ve i4 akımları tarafından şarj edilir. Böylece çıkış gerilim polariteleri pozitif alternanstaki ile aynı olur. Çıkış gerilimi : Şekil 5.8: Çift hat gerilimli doğrultucu V o1 = V ab V o2 = V bc = V cb Gerilim Katlayıcı Doğrultucu Gerilim katlayıcı doğrultucular, tam-dalga gerilim katlayıcı doğrultucu ve yarım-dalga gerilim katlayıcı doğrultucu olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Yarım-dalga gerilim katlayıcı doğrultucu geliştirilerek gerilim çoklayıcı elde edilebilir. a) Tam dalga gerilim katlayıcı doğrultucu: Şekil 5.9 da gösterilmiştir. Pozitif alternans süresince, Vac giriş gerilimi Şekil 5.10(a) da gösterilmiştir.d1 diyodu iletimde D2 diyodu ise kesimdedir. Eşdeğer devre Şekil 5.10(b) de gösterilmiştir. C1 kondansatörü, Vac nin tepe değeri Vm ile şarj olur ve polaritesi C1 ile gösterilir. V DC1 çıkış gerilimi Şekil 5.10(c) de gösterilmiştir. Şekil 5.9: Tam dalga gerilim katlayıcı doğrultucu 70

10 Şekil 5.10: Tam dalga gerilim katlayıcı doğrultucu Negatif alternans süresince, Vac giriş gerilimi Şekil 5.10(d) de gösterilmiştir. D2 diyodu iletimde D1 diyodu ise kesimdedir. Eşdeğer devre Şekil 5.10(e) de gösterilmiştir. C2 kondansatörü, Vac nin tepe değeri Vm ile şarj olur ve polaritesi C2 ile gösterilir. V DC2 çıkış gerilimi Şekil 5.10(f) de gösterilmiştir. Vout = V o1 + V o2 = 2V m = 2 2V rms olur ve dalga şekli Şekil 5.10(g) de gösterilmiştir. b) Yarım dalga gerilim katlayıcı doğrultucu: Şekil 5.11 de gösterilmiştir. Negatif alternans süresince, Vac giriş gerilimi Şekil 5.12(a) da gösterilmiştir. D1 diyodu iletimde D2 diyodu ise kesimdedir. Eşdeğer devre Şekil 5.12(b) de gösterilmiştir. C1 kondansatörü, Vac nin tepe değeri Vm ile şarj olur ve polaritesi C1 ile gösterilir. 71

11 Pozitif alternans süresince, Vac giriş gerilimi Şekil 5.12(c) de gösterilmiştir. D2 diyodu iletimde D1 diyodu ise kesimdedir. Eşdeğer devre Şekil 5.12(d) de gösterilmiştir. C2 kondansatörü, 2Vm ile şarj olur. Vout = V C2 = 2V m (R2 maksimum iken) olur ve dalga şekli Şekil 5.12(e) de gösterilmiştir. Şekil 5.11: Yarım dalga gerilim katlayıcı doğrultucu c) Gerilim çoklayıcı : Şekil 5.12: Yarım dalga gerilim katlayıcı doğrultucu Şekil 5.13, gerilim çoklayıcı doğrultucu devresini göstermektedir. Bu devre, yarım-dalga gerilim katlayıcı doğrultucu devresinin genişletilmiş halidir ve çalışma prensibi yarım-dalga gerilim katlayıcı doğrultucu ile aynıdır. Çıkış gerilimi ve polaritesi Şekil 5.13 te gösterilmiştir. 72

12 Filtre Devresi Şekil 5.13: Gerilim çoklayıcı Filtresiz doğrultucu devrenin DC çıkış gerilimi, darbeli DC yapısında olduğu için, bu türde bir gerilim elektronik devrelerde DC kaynak olmak için uygun değildir. Kararlı bir DC gerilim elde etmek için filtre devresi kullanılmalıdır. Filtreler aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: a) Kondansatör filtresi : En yaygın kullanılan filtredir. Şekil da gösterildiği gibi, yük bağlanmadan önce Vo gerilimi Vm e eşitken, yük bağlandıktan sonra Vdc gerilimi Vm den daha küçüktür. Bu devrenin dezavantajı, yük değeri büyük olduğunda (R küçük), büyük dalgalılığa ve düşük gerilim düzeltme katsayısına sebep olmasıdır. b) RC filtresi : Bu filtre, tek kondansatörlü filtreye göre daha iyi bir etkiye sahiptir. Bununla birlikte, daha düşük DC çıkış gerilimi ve daha yüksek maliyet gibi dezavantajlara sahiptir. R direncinin değeri arttırıldığında, dalgalılık azalır ancak aynı zamanda Vdc gerilimi de azalır. c) π Tipi filtre : Bu filtrede, RC filtresindeki R direnci yerine bir endüktans kullanılır ve böylece, Vdc gerilimi azalmadan, dalgalılık azaltılabilir (XL=2πfL, burada dalgalılık frekansı f, DC frekanstan daha büyüktür). d) L Tipi filtre : Filtre işlevi, endüktansın akım değişimine karşı koyması karakteristiği kullanılarak gerçekleştirilir. Bu filtre, büyük yüklere uygulanabilir. Çeşitli filterelerin devre diyagramları, Şekil da gösterilmiştir. Dalgalılık : Şekil da gösterildiği gibi, DC güç kaynağındaki çıkış geriliminin titreşimli bileşeni dalgalılık olarak adlandırılır. DC güç kaynağının kalitesi, dalgalılık katsayısına bakılarak belirlenebilir. Dalgalılık Katsayısı = Dalgalılık geriliminin etkin değeri DC gerilim (ortalama değer) 73 = Vr(rms) Vdc Dalgalılığın dalga şekli, sinüs dalgası olmamakla birlikte sinüs dalgasına çok benzemektedir. Genellikle Vr(rms) değeri, sinüs dalgasına göre hesaplanır. Bununla birlikte, yaklaşıklık sağlamak için,

13 Vr(rms) = Vin 2 = V 2 2 Gerilim Düzeltme Katsayısı Şekil : Filtre devresi ve dalgalılık gerilimi Bir güç kaynağının eşdeğer devresi Şekil 5.14 de gösterilmiştir. Devreye yük bağlı iken, yükün direnç değişimiyle birlikte, Vo çıkış gerilimi de değişir. Değişme durumu gerilim düzenleme katsayısı ile ifade edilir (VR%). VR% değerinin küçük olması, güç kaynağının daha iyi performansa sahip olduğunu gösterir. 74

14 Gerilim Düzeltme Katsayısı = V NL V FL V FL x 100% V NL Yüksüz durumda V o V FL Tam yük durumda V o Şekil 5.14: Gerilim düzeltme test devresi ve gerilim düzeltme katsayısı eğrisi 5.3. Deneyin Yapılışı Gerekli Malzemeler: 1. KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneği 2. Deney Modülü: KL Ölçü aletleri: Osiloskop ve Multimetre 4. Temel el araçları 5. Malzemeler: KL de gösterildiği gibidir Yarım Dalga Doğrultucu Devresi A) Filtre kondansatörsüz yarım dalga doğrultucu : 1. KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneği ne yerleştirin ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Sırasıyla: a. Şekil 5.15 deki devre ve blok c.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleştirin. b. Vac ye 9V AC gerilim uygulayın. c. ACV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, V gerilimini ölçün ve Tablo 5.1(a) ya kaydedin. d. DCV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucunu ölçün. Burada osiloskobun DCV kademesi Vdc yi, ACV kademesi ise dalgalılığı ölçmek için kullanılacaktır. Sonuçları Tablo 5.1(a) ya kaydedin 75

15 Şekil 5.15: Filtre kondansatörsüz yarım-dalga doğrultucu Şekil 5.16: blok c.1 bağlantı diyagramı B) Filtre kondansatörlü yarım dalga doğrultucu : 1. Sırasıyla: a. Şekil 5.17 deki devre ve blok c.2 bağlantı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleştirin (C6:220μF). b. Vac ye 9V AC gerilim uygulayın. c. Sırasıyla, ACV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, Vac giriş gerilimini ölçün ve Tablo 5.1(a) ya kaydedin. d. VR4 (VR1MΩ) ü minimuma getirip, DCV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucunu ölçün. Burada osiloskobun DCV kademesi Vdc yi, ACV kademesi ise dalgalılığı (Vr) ölçmek için kullanılacaktır. Sonuçları Tablo 5.1(a) ya kaydedin. e. VR4 (VR1MΩ) ü maksimuma getirip, (1)-d adımını tekrarlayın. 2. Sırasıyla: a blok c.3 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin (C6, C5 ile değişir ve RL 1KΩ olur). b. DCV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucunu ölçün. Burada osiloskobun DC kademesi Vdc yi, AC kademesi ise dalgalılığı ölçmek için kullanılacaktır. Sonuçları Tablo 5.1(a) ya kaydedin Şekil 5.17: Filtre kondansatörlü yarım-dalga doğrultucu 76

16 Şekil 5.18: blok c.2 bağlantı diyagramı Tam Dalga Doğrultucu Devresi Şekil 5.19: blok c.3 bağlantı diyagramı A) Filtre kondansatörsüz tam dalga doğrultucu : 1. KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneği ne yerleştirin ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Sırasıyla: a. Şekil 5.20 deki devre ve blok c.4 bağlantı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleştirin. b. Vac1 ve Vac2 ye sırasıyla 9V-0V ve 0V-9V AC gerilim uygulayın. c. ACV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini ölçün ve Tablo 5.1(b) ye kaydedin d. DCV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucunu ölçün. Burada osiloskobun DC kademesi Vdc yi, AC kademesi ise dalgalılığı ölçmek için kullanılacaktır. Sonuçları Tablo 5.1(b) ye kaydedin. Şekil 5.20: Filtre kondansatörsüz tam dalga doğrultucu 77

17 Şekil 5.21: blok c.4 bağlantı diyagramı B) Filtre kondansatörlü tam dalga doğrultucu : 1. Sırasıyla: a. Şekil 5.22 deki devre ve blok c.5 bağlantı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleştirin (C6:220μF). b. Vac1 ve Vac2 ye sırasıyla 9V-0V ve 0V-9V AC gerilim uygulayın. c. ACV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini ölçün ve Tablo 5.1(b) ye kaydedin. d. VR4 (VR 1MΩ) ü minimuma getirip, DCV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucunu ölçün. Burada osiloskobun DCV kademesi Vdc yi, ACV kademesi ise dalgalılığı (Vr) ölçmek için kullanılacaktır. Sonuçları Tablo 5.1(b) ye kaydedin. e. VR4 (VR 1MΩ) ü maksimuma getirip, d adımını tekrarlayın. 2. Sırasıyla: a blok c.6 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin (C6, C5 ile değişir ve RL 1KΩ olur). b. DCV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucunu ölçün. Burada osiloskobun DC kademesi Vdc yi, AC kademesi ise dalgalılığı ölçmek için kullanılacaktır. Sonuçları Tablo 5.1(b) ye kaydedin. Şekil 5.22: Filtre kondansatörlü tam dalga doğrultucu 78

18 Şekil 5.23: blok c.5 bağlantı diyagramı Köprü Doğrultucu Devresi Şekil 5.24: blok c.6 bağlantı diyagramı A) Filtre kondansatörsüz köprü doğrultucu : 1. KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneği ne yerleştirin ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Sırasıyla: a. Şekil 5.25 deki devre ve blok c.7 bağlantı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleştirin. b. Vac ye 18V AC gerilim uygulayın. c. ACV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, Vac gerilimini ölçün ve Tablo 5.1(c) ye kaydedin. d. DCV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucunu ölçün. Burada osiloskobun DC kademesi Vdc yi, AC kademesi ise dalgalılığı ölçmek için kullanılacaktır. Sonuçları Tablo5.1(c) ye kaydedin. Şekil 5.25: Filtre kondansatörsüz köprü doğrultucu 79

19 Şekil 5.26: blok c.7 bağlantı diyagramı B) Filtre kondansatörlü köprü doğrultucu : 1. Sırasıyla: a. Şekil 5.27 deki devre ve blok c.8 bağlantı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleştirin (C6:100μF). b. Vac ye 18V AC gerilim uygulayın. c. ACV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, Vac gerilimini ölçün ve Tablo 5.1(c) ye kaydedin. d. VR4 (VR1MΩ) ü minimuma getirip, DCV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucunu ölçün. Burada osiloskobun CV kademesi Vdc yi, ACV kademesi ise dalgalılığı (Vr) ölçmek için kullanılacaktır. Sonuçları Tablo 5.1(c) ye kaydedin. e. VR4 (VR1MΩ) ü maksimuma getirip, d adımını tekrarlayın. 2. Sırasıyla: a blok c.9 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin (C7, C5 ile değişir ve RL 1KΩ olur). b. DCV kademesinde multimetre ve osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucunu ölçün. Burada osiloskobun DC kademesi Vdc yi, AC kademesi ise dalgalılığı ölçmek için kullanılacaktır. Sonuçları Tablo 5.1(c) ye kaydedin. Şekil 5.27: Filtre kondansatörlü köprü doğrultucu 80

20 Şekil 5.28: blok c.8 bağlantı diyagramı 5.4. Raporda İstenenler Şekil 5.29: blok c.9 bağlantı diyagramı Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayarak sonuç grafik ve/veya tablolarını raporunuza işleyiniz. NOT : Raporunuzu bilgisayar ortamında yazınız. ( Elde ettiğiniz sonuç grafiklerinizi milimetrik kağıda ölçekli bir biçimde çizerek raporunuza ekleyebilirsiniz.) Raporunuzu, bir sonraki deney saatinde teslim edilmek üzere yanınızda bulundurunuz. 81

21 Tablo 5.1: Yarım-Dalga / Tam-Dalga / Köprü Doğrultucu sonuç tablosu 82

22 6. DENEY : TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLER 6.1. Hazırlık Çalışması 6.2. Açıklayıcı Bilgiler Deneyin Amacı: Her bir yükselteç devresinin temel karakteristiklerini anlamak. Transistörlerin üç farklı çalışma bölgesini anlamak. Transistör çalışma noktası kavramını anlamak Ön Bilgi Yeni Terimler: CE Yükseltme: CE, ortak emetörün (common emitter) kısaltmasıdır. İlgili devre, ortak emetörlü yükselteç olarak adlandırılır. CC Yükseltme: CC, ortak kollektörün (common collector) kısaltmasıdır. İlgili devre, ortakkollektörlü yükselteç ve aynı zamanda emetör izleyici olarak adlandırılır. CB Yükseltme: CB, ortak bazlı (common base) kısaltmasıdır. İlgili devre, ortak bazlıyükselteç olarak adlandırılır. Doyum: Transistörün giriş akımı IB artırılırken, çıkış devresindeki akım artmıyorsa (yani IC βib ), bu durumda transistörün CE si kısa devreye benzer. IC ninbüyüklüğü, VCC ile çıkış devresindeki direnç tarafından belirlenir. Kesim: Transistörün giriş akımı ve aynı zamanda çıkış akımı sıfırdır. Yani CE uçları akım iletmez ve açık devreye benzer. Aktif Bölge: Transistörün çalışması, ne doyum ne de kesim bölgesindedir. CE nin iki ucu ne kısa devre ne de açık devredir ve giriş akımı ile kontrol edilen değişken bir direnç gibi görev yapar. Doyum, kesim ve aktif bölgeler, transistörün üç farklı çalışma bölgesini ifade eder. DC Öngerilim: Transistörün doyum, kesim yada aktif bölgede çalışmasını sağlamak için, dc gerilim yada akım gereklidir. hfe: CE düzenlemesi için akım yükseltme katsayısı (küçük işaret durumunda) 83

23 hfb: CB düzenlemesi için akım yükseltme katsayısı (küçük işaret durumunda) hie: CE düzenlemesi için Zi hib: CB düzenlemesi için Zi hre: CE düzenlemesi için ters gerilim oranı hrb: CB düzenlemesi için ters gerilim oranı hoe: CE düzenlemesi için çıkış geçiş-iletkenliği Temel Prensip: Topraklama durumuna bağlı olarak, transistörlü temel yükselteç devreleri üç ayrı düzenlemeye sahiptir: 1. CE yükseltme 2. CC yükseltme 3. CB yükseltme Bunlar arasında en yaygın kullanılan CE düzenlemesidir. CE (Ortak-Emetörlü) Yükselteç Şekil 6.1 de gösterilen temel ortak-emetörlü (CE) yükselteç devresinde,giriş ve çıkış sinyalleri ortak emetörü paylaşmaktadır. Başka bir ifadeyle emetör, genellikle toprak (GND) olarak adlandırılan, ortak nokta olarak kullanılır. Aslında burada emetör, devrede ortak bir uç olarak kullanılmaktadır ve bu durum elektrik devrelerindeki toprak kavramından farklıdır. Gerçek devrede, VBB ve VCC nin birarada kullanılması ekonomik ve kullanışlı değildir. Bu yüzden genellikle IB ve IC için tek bir VCC güç kaynağı kullanılır. Tipik bir devre Şekil 6.2 de gösterilmiştir. Şekil 6.1 CE Konfigürasyonu için Öngerilim Düzenlemesi Şekil 6.2 CE Konfigürasyonu için Tek Güç Kaynağı Kullanan Öngerilim Düzenlemesi 1) CE yükselteç için öngerilim düzenlemesi: 84

24 1. Sabit öngerilim devresi. 2. β'dan bağımsız dc öngerilim devresi (kendinden öngerilimli). Devrenin kararlılığını arttırmak için, yukarıdaki öngerilim devreleri yerine emetör dirençli sabit öngerilim devresi ve kollektör geribeslemeli öngerilim devresi kullanılır. Sık kullanılan öngerilim düzenlemeleri için temel prensipler aşağıda ifade edilmiştir: A.Sabit Öngerilim Devresi A) DC yük doğrusunu bulun (DC öngerilim). Şekil 6.2 de gösterildiği gibi, β=50 ve I B = V CC V BE R B = 10V 0.6V 100K = 9.4V 100 µa 100K I C = βi B = 50 x 100µA = 5mA V CE = V CC - I C R C = 10V 5 ma x 1K = 5V Bu denklemler, aşağıda gösterildiği gibi, çıkış karakteristik eğrisinde ifade edilebilir. (0, VCC/RC) ve (VCC, 0) noktalarını bağlayan doğru, dc yük doğrusu olarak adlandırılır. Şekil 6.3 Q, çalışma noktası olarak adlandırılır. Transistör doyumdayken, IC=VCC/RC ve VCE=0 olur (A noktası). Transistör kesimdeyken, IC=0 ve VCE=12V=VCC olur (B noktası). Bu devrenin Q çalışma noktası, IC=5.7mA, VCE=6.3V noktasıdır. Transistör bu şekilde aktif bölgede çalışmaktadır. B) AC giriş sinyali ile çalışma durumu 1. DC yük doğrusundan, VO ın (VCE) maksimum değerinin VCC (12V) ve minimum değerinin 0V olduğu görülmektedir. Diğer birifadeyle, VO ın değişimi ΔVO, giriş sinyalindeki değişimdenbağımsız olarak, 0V ile 12V arasındadır. 2. Şekil 6.2 de gösterildiği gibi, RC=1K, RB=100K, β=50 iken giriş ucuna ±50μA AC akım uygulanmaktadır. Şekil 6.3 degösterildiği gibi, dc yük doğrusu çizildikten sonra, Q noktasınınib akım değeri 100 μa olarak bulunmaktadır.böylece giriş akımının değişim aralığı 50 μa ile 150 μa arasında olmaktadır. 85

25 IB=50μA için IC=β IB=50x50μA=2,5mA VCE=VCC-IC RC=10V-2.5mA 1K=7.5V. IB=150μA için IC=β IB=50x150μA=7,5mA VCE=VCC-IC RC=10V-7.5mA 1K=2.5V. VO (VCE) ve IC ile IB arasındaki ilişki Şekil 6.4 te gösterilmiştir. Şekil 6.4 VO (VCE) ve IC ile IB Arasındaki İlişki C) DC öngerilimin yükselteç devresine etkisi (Q noktasının yükseltmeye etkisi) a. Transistör devresinin dc öngerilim devresi, transistörün yükseltme sınıfına (A, B, AB ve C) göre tasarlanır. Her yükseltme sınıfı için Q çalışma noktası konumları Şekil6.5 te gösterilmiştir. 86

26 Şekil 6.5(a) Giriş Karakteristik Eğrisi Şekil 6.5(b) Çıkış Karakteristik Eğrisi ve Çalışma Noktası ve Çalışma Noktası A Sınıfı : Çalışma noktası, karakteristik eğrinin doğrusalkısmının ortasındadır. B Sınıfı : Çalışma noktası, VBE=0 olduğu kesim noktasındadır. C Sınıfı : Çalışma noktası, kesim noktasının aşağısında, VBE nin negatif olduğu bölgededir. AB Sınıfı : Çalışma noktası, A ve B Sınıfı çalışma noktaları arasında yer alır. b. Çalışma noktasının konumu, maksimum çıkış gerilimini belirler. Çalışma noktası, Şekil 6.6 da gösterildiği gibi, IB giriş sinyalinin büyüklüğüne uygun olarak belirlenir. Şekil 6.6 ya göre; a) Daha büyük giriş sinyaline sahip devreler için çalışma noktası, Şekil 6.6(a) da gösterildiği gibi, yük doğrusunun orta noktasında (VCE=VCC/2) olacak şekilde tasarlanır. b) Daha küçük giriş sinyaline sahip devreler için çalışma noktası, orta noktanın yukarısında (Şekil 6.6(b)) yada aşağısında (Şekil 6.6(c)) olacak şekilde tasarlanabilir. c) Çalışma noktası yük doğrusunun ortasında olacak şekilde tasarlanmazsa, büyük giriş sinyali durumunda, Şekil 6.7(a) ve (b) de gösterildiği gibi, çıkış dalga şeklinde bozulma ortaya çıkar ve işaretin tepe noktaları kırpılır. d) Çalışma noktası yük doğrusunun ortasında olacak şekilde tasarlansa bile, giriş sinyalinin çok büyük olması durumunda, Şekil 6.8 de gösterildiği gibi, hem pozitif hem de negatif tepelerde kırpılma ortaya çıkar. Bu bozulmayı ortadan kaldırmanın tek yolu, Şekil 6.8 de gösterildiği gibi VCC yi artırmaktır. 87

27 (a) Mümkün olan maksimum VO (b) (c) Şekil 6.6 Çalışma noktası, maksimum çıkış gerilimini belirler. (a) Kesimin neden olduğu bozulma (b) Doyumun neden olduğu bozulma Şekil 6.7 Uygun olmayan çalışma noktasının neden olduğu bozulma 88

28 Şekil 6.8 Aşırı giriş geriliminin neden olduğu bozulma D) Sabit öngerilim devresinin dezavantajları Sabit öngerilim devresinin (VCE, IC) çalışma noktası, β değerine bağlıdır (IC=β IB, VCE=VCC-IC RC). Farklı transistör kullanılması durumunda β değeri değişir (Aynı üretici tarafından üretilen, aynı kod numarasına sahip transistörlerin bile β değeri farklı olabilir). Bu durumda çalışma noktasının konumu da değişir ve devrenin çalışma durumu başlangıç tasarımıyla uyumlu olmaz. Ayrıca, çıkış dalga şekli bozulur ve sükunet akımının artması transistörün yanmasına sebep olabilir. B.β Değerinden Bağımsız DC Öngerilim Devresi Bu devrenin tasarımının tamamlanmasıyla, çalışma noktası sabitlenmiş demektir ve β değerinin değişmesi bu çalışma noktasının kaymasına neden olmaz. Bu devre, otomatik olarak çalışma noktasına kilitlenen karakteristiklere sahip olduğu için, kendinden öngerilimli devre olarak adlandırılır. Örnek: Şekil 6.9 da gösterilen devre için IC ve VCE yi bulalım. Şekil 6.9 Çözüm: Şekil 6.9 daki devrenin eşdeğeri Şekil 6.10 da gösterilmiştir. 89

29 Şekil 6.10 Thevenin teoreminden yararlanarak Şekil 6.10 dan, V BB = V CC x R B2 R B1+ RB2 = 12V x 10K 10K+47K =2.1V R BB = R B1 // R B2 = 47Kx10K 47K+10K = 8.1K V BB = I B xr BB + V BE + I E xr E = I B xr BB + V BE + I B (1+β)xR E =I B (R BB + (1+β)xR E ) + V BE I B = V BB V BE R BB + (1+β)xR E = K+(1+100)1K = ma I C =β x I B = 100 x mA = 1.38mA V CE = V CC - I C (R C +R E ) = mA(4.7K+1K) = 4.1V Kullanılan yaklaşıklık değerlendirilirse; I E = V E = V BB 0.6 = 2.1V 0.6 = 1.5 ma R E 1K 1K I C I E =1.5 ma V CE = 12V 1.5mA(4.7K+1K) = 3.45V 90

30 β değeri gözönüne alınmadığında, IC=1.5mA yaklaşımı kullanılabilir.β değeri gözönüne alındığında ise IC=1.38mA olmaktadır (βrebüyüdükçe yukarıdaki iki çözüm birbirine daha fazla yaklaşır). Bu nedenle bu devre, β değerinden bağımsız öngerilim devresi olarak adlandırılır. Farklı transistör kullanılması durumunda devrenin çalışma noktası değişmeyecektir. C. Kollektör Geribeslemeli Öngerilim Devresi Kollektör geri-beslemeli öngerilim devresi Şekil 6.11 de gösterilmiştir. Aşağıda bu devre analiz edilmiştir. Kirchhoff un gerilim yasasından yaralanılarak; V CC = (I C + I B ) x R C + I B x R B + V BE V CC = (β+ 1)I B x R C + I B x R B + V BE I B = V CC V BE (1+β)R C +R B Eğer β >>1 ve V CC >>V BE isei B = V CC βr C + R B I C =βi B, V CE = V CC (I C + I B )R C V CC I C R C Şekil 6.11 Kollektör Geribeslemeli Öngerilim Devresi Farklı β değerleri için çalışma noktalarını konumu farklı olmaktadır. Kollektör geribeslemeli devre, sabit öngerilimli devreye nazaran çok daha kararlıdır. β arttıkça I B akımı düşmektedir. Bu devre kendiliğinden ayarlanma özelliği gösterdiği için, β değerinin değişmesi I C akımını önemli ölçüde değiştirmeyecektir. 91

31 (2) CC (Ortak Kollektörlü) Yükselteç 1) CC yükselteç için temel bilgiler Ortak kollektörlü (CC) yükselteç devresi Şekil 6.13 te gösterilmiştir. AC analizde VCC kısa devre olarak düşünülebileceği için (süperpozisyon teoreminden), kollektör Vi ve Vo gerilimleri için ortak uçtur. Diğer bir ifadeyle, kollektör toprak ucudur. Emetördeki çıkış gerilimi giriş gerilimini izlediği için, bu devre emetör-izleyici devre olarak adlandırılır. Şekil ) CC yükselteç için DC öngerilim düzenlemesi a. Emetör geribeslemeli öngerilim devresi Emetör geribeslemeli öngerilim devresi Şekil 6.14 te gösterilmiştir. Şekil 6.14 R E emetör direnci, aşağıda analiz edildiği gibi, devrenin kararlığını arttırmaktadır. V CC = I B R B + V BE + I E R E = I B R B + V BE + (1+β)I B R E I B = V CC V BE R B +(1+β)R E V CC R B +βr E 92

32 I E = I B + I C = (1+β)I B βi B V E = I E R E = (1+β)I B R E βi B R E b. Sabit öngerilim devresi Şekil 6.14 te gösterildiği gibi, sabit öngerilim devresi, β değerinden bağımsız bir öngerilim devresidir. V B = V CC x R 2 R 1 +R 2 V E = V B - V BE I E = V E / R E Son analizde β nın hiç olmaması, bu öngerilim düzenlemesinin oldukça kararlı olduğunu göstermektedir. Kollektörlü yükseltecin aşağıdaki özelliklere sahip olduğu anlaşılmaktadır: Zi çok büyüktür. Av 1 Ortak kollaktörlü yükseltecin Ai si, ortak emetörlü yükseltece göre biraz daha büyüktür ve 1+hfe ye eşittir. Zo çok küçüktür. Vo, Vi nin aynısıdır. Ortak kollektörlü yükselteç, gerilim yükseltme için uygun değildir veöncelikli olarak empedans uydurma amacıyla kullanılır. Nadiren,akım yükseltme uygulamalarında da kullanılır. (a) Şekil 6.15 (b) Eşdeğer devre (3) CB (Ortak Bazlı) Yükselteç 93

33 Temel ortak bazlı (CB) yükselteç devresi Şekil 6.16 da gösterilmiştir. Vi ve Vo gerilimleri için ortak uç baz olduğundan dolayı, bu devre ortak bazlı (CB) devre olarak adlandırılmaktadır. Şekil 6.16 (1) CB yükselteç için DC öngerilim düzenlemesi Şekil 6.17(a) da gösterildiği gibi, CB kondansatörü AC durumda kısa devre olarak değerlendirilir. Böylece B (baz), Vi ve Vo için toprak ucu olur. DC öngerilim aşağıda analiz edilmiştir: V BB = V CC R B2 R B1 + R B2 V E = V B - V BE I E = V E / R E I C I E I C = V E / R E V C = V CC - I C R C Şekil 6.17(a) daki devre, düzenlenerek Şekil 6.17(b) deki gibi de ifade edilebilir. (a) (b) Şekil 6.17 Ortak bazlı yükseltece ilişkin aşağıdaki karakteristikler söylenebilir: Giriş empedansı (Zi) çok küçüktür. 94

34 Gerilim kazancı (AV) çok büyüktür. Akım kazancı (Ai) yaklaşık olarak 1 dir, yani hiçbir şekilde akım yükseltme özelliği yoktur. Çıkış fazı, giriş fazı ile aynıdır. (4) CE, CC ve CB Konfigürasyonlarının Karakteristiklerinin Karşılaştırılması 1) CE Konfigürasyonu: Gerilim kazancı, akım kazancı ve güç kazancı yüksektir; giriş ve çıkış arasında 1800 faz farkı vardır; çoğu yükselteçte bu konfigürasyon kullanılır. 2) CC Konfigürasyonu: Yüksek giriş ve düşük çıkış empedansına sahiptir; akım kazancı yüksektir ancak gerilim kazancı yoktur; bu konfigürasyon sadece empedans uydurmada ve akım yükseltmede kullanılır; çıkış fazı giriş ile aynıdır. 3) CB Konfigürasyonu: Düşük giriş ve yüksek çıkış empedansına sahiptir; gerilim kazancı yüksektir ancak akım kazancı yoktur; çıkış fazı giriş ile aynıdır; bu konfigürasyon genelikle düşük çıkış empedanslı işaret kaynağının gerilim yükseltme için bağlanmasından kullanılır. (5) Transistörün Anahtar Davranışı Transistör anahtar olarak kullanıldığında, genel olarak aşağıdaki iki durumdan birinde çalışır: 1. Doyum: VCE(sat)=0.2V, IC=VCC/RC (Transistörün C-E arası kısa devre) 2. Kesim : VCE=VCC, IC=0 (Transistörün C-E arası açık devre) (6) Darlington Devresi Darlington devresinin karakteristikleri: 1. Akım kazancı çok yüksektir. 2. Giriş empedansı çok büyüktür. Darlington devresinin akım kazancı ve giriş empedansı, tek bir transistöre göre çok daha yüksektir. Darlington düzenlemesi, Tablo 6-1 de gösterilen dört farklı tipte gerçekleştirilebilir. Darlington düzenlemesi gerçekleştirmek için, piyasada mevcut Darlington transistörü kullanılabileceği gibi, Tablo 6-1 e uygun şekilde tek transistörlerle de oluşturulabilir. 95

35 Tablo 6-1 Dört tip Darlington Devre Düzenlemesi (7) Röle Gibi Endüktif Yükleri Sürmek İçin Transistör Kullanımı Röle ve motor gibi endüktif yükleri sürmek için transistör kullanıldığı zaman; transistör doyumdayken, kollektörden akan akımın ilgili karakteristikleri sağlayıp sağlamadığına ve transistör kesimdeyken, kollektöre uygulanan gerilimin transistörün dayanabileceği VCEO gerilimini aşıp aşmadığına dikkat edilmelidir (VCEO; Baz açıkken, CE ün dayanabileceği gerilim). Şekil 6.20 de gösterildiği gibi, transistör kesimdeyken, şekilde gösterilen polaritede bir zıt emk üretilir ve CE arası VCC nin iki katına eşit bir gerilime maruz kalabilir. Şekil

36 Endüktif eleman tarafından üretilen zıt elektromotor kuvvetin etkisini ortadan kaldırmak için, Şekil 6.20 de gösterildiği gibi, zıt elektromotor kuvvet için bir deşarj yolu sağlamak amacıyla, bobinin uçları arasına paralel olarak bir diyot bağlanabilir. Böylece VCEO azaltılmış ve transistör korunmuş olur. (8) Transistör İçin Öngerilim Kompanzasyonu (a) ICO Kompanzasyon devresi (b) VBO Kompanzasyon devresi (c) Termistör Kompanzasyon Devresi Şekil 6.21 Sıcaklık Kompanzasyon Devresi Açıklama: a) ICO kompanzasyonu: Şekil 6.21 (a) daki diyot ve transistör aynı malzemeden yapılmıştır ve sıcaklık değiştiği zaman ICO değiştirilir. I B = I- I O, βi B +(1 + β)i CO I C βi O + βi CO ve β + 1 β, I O I CO I C β I, böylece I CO dan bağamsız olur. 97

37 b) VBE kompanzasyon devresi: I B = V RB2+ V F V BE R B Her 1C lik sıcaklık artışında, VBE 2,5mV azalacaktır. Böylece VBE azaldığında, VF de buna uygun olarak azalacak ve IB, ICsabit kalacaktır. c) Termistör kompanzasyon devresi: Sıcaklık artışı durumunda IC artacak ancak RT azalacaktır. VBE, IB ve IC azaldığı için, buna uygun olarak sıcaklık da azalacaktır Deneyin Yapılışı KULLANILACAK ELEMANLAR KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneği Deney Modülü: KL Ölçü Aletleri: 1. Osiloskop 2. Multimetre yada dijital multimetre Araç: Temel el araçları. Malzemeler: KL te gösterildiği gibi DENEYLER CE Yükselteç Deneyi (a) Sabit Öngerilim Devresi Deneyi Deneyin Yapılışı: KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneğine yerleştirin ve a bloğunun konumunu belirleyin. Şekil 6.22(a) daki devre ve blok a.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleştirin. DC +12V u modüle bağlayın, ancak devre girişine bağlamayın. IB ve IC akımlarını ölçmek için ampermetreleri bağlayın. IB 0A olacak şekilde VR4 (1M) ü ayarlayın ve IC akımını ölçün. IC max. (ICsat) olacak şekilde VR4 (1M) ü ayarlayın ve IB akımını ölçün. IC doyumdayken, IB yi arttıracak şekilde VR4 ü ayarlayın ve IC(sat) akımındaki değişimi gözleyin. VR4 ü, VC=VCC/2 olacak şekilde ayarlayın. Voltmetre kullanarak VBE ve VCE değerlerini ölçün ve kaydedin. IN giriş ucuna işaret üreteci ve OUT çıkış ucuna osiloskop (ACkonumda) bağlayın. Osiloskopta, 1KHz lik, maksimum, bozulmasız sinüzoidal sinyal elde edilecek şekilde işaret üretecini ayarlayın. OUT ucunda maksimum, bozulmasız dalga şekli üretildiğinde, osiloskop kullanarak giriş sinyalini ölçün ve kaydedin. 98

38 Giriş sinyalini değiştirmeden VR4 (1MΩ) ü ayarlayın ve çıkış dalgaşeklinde bozulma olup olmadığını gözleyin. Şekil 6.22(a) Tablo 6-1(a) da kaydedilen değerleri kullanarak, AV=VOp-p / Vİp-p ve β=ic / IB değerlerini hesaplayın. Tablo 6-1(a) 99

39 Şekil blok a.1 (b) Emetör Dirençli Öngerilim Devresi Deneyi 1. Şekil 6.22(b) deki devre ve blok a.2 bağlantı diyagramı yardımıylakısa-devre klipslerini yerleştirin. DC +12V u modüle bağlayın, ancak devre girişine bağlamayın. 2. IB ve IC akımlarını ölçmek için ampermetreleri bağlayın. 3. VR1 (VR1KΩ) i 0Ω a ayarlayın. 100

40 4. IB 0A olacak şekilde VR4 (1M) ü ayarlayın ve IC akımını ölçün.ic maks. (ICsat) olacak şekilde VR4 (1M) ü ayarlayın ve IB akımınıölçün.ic doyumdayken, IB yi arttıracak şekilde VR4 ü ayarlayın ve IC(sat)akımındaki değişimi gözleyin. 5. VR4 ü, VC=VCC/2 olacak şekilde ayarlayın. Voltmetre kullanarak VBE vevce değerlerini ölçün ve kaydedin. 6. IN giriş ucuna işaret üreteci ve OUT çıkış ucuna osiloskop (ACkonumda) bağlayın. Osiloskopta, 1KHz lik, maksimum, bozulmasızsinüzoidal sinyal elde edilecek şekilde işaret üretecini ayarlayın. 7. OUT ucunda maksimum, bozulmasız dalga şekli üretildiğinde, osiloskop kullanarak giriş sinyalini ölçün ve kaydedin. 8. Giriş sinyalini değiştirmeden VR4 (1MΩ) ü ayarlayın ve çıkışdalga şeklinde bozulma olup olmadığını gözleyin. 9. VR1 (VR1KΩ) i maksimuma ayarlayın. 10. Adım (5) (6) (7) (8) i tekrarlayın. Şekil 6.22(b) 101

41 Tablo 6-1(b) IB=0 iken, IC= IC=IC(sat) iken, IB= VC=VCC/2 iken ; VCE= VBE= 102

42 Şekil blok a.2 103

43 (c) β Değerinden Bağımsız Öngerilim Devresi Deneyi 1. Şekil 6.22(c) deki devre ve blok a.3 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. C2 yi bağlayın. DC +12V u modüle bağlayın, ancak devre girişine bağlamayın. 2. IB ve IC akımlarını ölçmek için ampermetreleri bağlayın. 3. VR2 (VR10KΩ) i VC=VCC/2 olacak şekilde ayarlayın. IB ve IC değerlerini ölçün. 4. VC=VCC/2 iken, voltmetre kullanarak VBE yi ölçün. 5. IN giriş ucuna işaret üreteci ve OUT çıkış ucuna osiloskop (AC konumda) bağlayın. Osiloskopta, 1KHz lik, maksimum, bozulmasız sinüzoidal sinyal elde edilecek şekilde işaret üretecini ayarlayın. 6. Giriş sinyalini değiştirmeden VR2 (VR10K) yi ayarlayın ve çıkış dalga şeklinde bozulma olup olmadığını gözleyin. 7. C2 (22μF) yi devreden çıkarın ve Adım (4) (5) (6) yı tekrarlayın. Tablo 6-1(c) 104

44 Şekil 6.22(c) Şekil blok a.3 (d) Kollektör Geribeslemeli Öngerilim Devresi Deneyi 1. Şekil 6.22(d) deki devre ve blok a.4 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 2. VR4 (VR1MΩ) ü VC=VCC/2 olacak şekilde ayarlayın. 3. Voltmetre kullanarak VBE yi ölçün. 4. IN giriş ucuna işaret üreteci ve OUT çıkış ucuna osiloskop (AC konumda) bağlayın. Osiloskopta, 1KHz lik, maksimum, bozulmasız sinüzoidal sinyal elde edilecek şekilde işaret üretecini ayarlayın. 105

45 5. Giriş sinyalini değiştirmeden VR2 (VR10K) yi ayarlayın ve çıkış dalga şeklinde bozulma olup olmadığını gözleyin. Her bir dalga şeklini gözlemleyin ve Tablo 6-1(d) ye kaydedin. Tablo 6-1(d) Şekil 6.22(d) 106

46 Şekil blok a CB Yükselteç Deneyi 1. Şekil 6.23 teki devre ve blok b bağlantı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleştirin. DC +12V u modüle bağlayın, ancak devre girişine bağlamayın. 2. VR2 (VR10KΩ) i VC VCB=VCC/2 olacak şekilde ayarlayın. Voltmetre kullanarak VC yi ölçün. 3. IB ve IC akımlarını ölçmek için ampermetreleri bağlayın (yeterince ampermetre bulunmaması durumunda, ampermetre bağlı olmayan yere, kısa devre klipsi yerleştirin).. 4. IN giriş ucuna işaret üreteci ve OUT çıkış ucuna osiloskop (AC konumda) bağlayın. 5. Osiloskopta, 1KHz lik, maksimum, bozulmasız sinüzoidal sinyal elde edilecek şekilde işaret üretecini ayarlayın. 6. Ic= Vc / Rc (C den akan AC akım) =? 107

47 7. Osiloskop kullanarak, Va ile Vb (Ve) yi ölçün ve sonuçları kaydedin. 8. Ie = (Va Vb) / Rab = (Va Vb) / R10 =? 9. VR2 yi ayarlayın ve çıkış dalga şeklinde bozulma olup olmadığını gözlemleyin. Şekil 6.23 Ölçüm sonuçları Tablo 6-2(a) (b) ye kaydediniz. Tablo 6-2(a) Tablo 6-2(b) 108

48 Şekil blok b CC Yükselteç Deneyi (a)statik Ölçüm Deneyi (1) Şekil 6.24(a) daki devre ve blok c.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. (2) Voltmetre kullanarak VE (OUT) ve VB gerilimlerini ölçün. VR2 (VR10K) yi ayarlayarak VB yi değiştirin ve bun karşılık VE nin değişip değişmediğini gözlemleyin. Bulduğunuz sonuçları Tablo 6-3(a) da yerine yazınız. (b)dinamik Ölçüm Deneyi Tablo 6-3(a) 1. Şekil 6.24(b) deki devre ve blok c.2 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. DC +12V u modüle bağlayın, ancak devre girişine bağlamayın. 2. Ve = VCC/2 olacak şekilde VR2 (VR10K) yi ayarlayın. 3. IN giriş ucuna işaret üreteci ve OUT çıkış ucuna osiloskop (AC konumda) bağlayın. Osiloskopta, 1KHz lik, maksimum, bozulmasız sinüzoidal sinyal elde edilecek şekilde işaret üretecini ayarlayın. 4. Osiloskop kullanarak VA ve VB gerilimlerini ölçün ve sonuçları kaydedin. 5. VR2 yi ayarlayın ve çıkış dalga şeklinde bozulma olup olmadığını gözlemleyin. 109

49 Şekil 6.24(b) Ölçüm sonuçları Tablo 6-3(b) (c) ye kaydediniz. Tablo 6-3 (b) 110

50 111

51 Tablo 6-3 (c) Şekil blok c.1 Şekil 6.24(b) 112

52 Şekil blok c Anahtar Devresi Deneyi (a) Transistörün ON (doyum) ve OFF (kesim) Akımlarının Ölçülmesi 1. Şekil 6.25(a) daki devre ve blok c.3 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 2. IB ve IC akımlarını ölçmek için ampermetreleri bağlayın. 3. Giriş ucuna 5V uygulayın. IB, IC ve VCE değerlerini ölçün ve kaydedin. 4. Giriş ucundaki gerilimi kaldırın. IB, IC, VCE değerlerini ölçün ve kaydedin. Şekil 6.25(a) 113

53 Q doyumda iken : IC VCC / RC? VCE 0? Q kesimde iken : IC = 0? VCE = VCC? Tablo 6-4(a) Şekil blok c.3 (b) Transistörün Röle Sürmek İçin Kullanılması 1. Şekil 6.25(b) deki devre ve blok c.4 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 2. a. Giriş ucuna 5V uygulayın. Bu durumda röle mıknatıslanmalıdır (kapalı). Voltmetre kullanarak VC ve VBE yi ölçün. VC 0 olup olmadığını kontrol edin. b. Giriş ucundaki gerilimi kaldırın. Bu durumda rölenin mıknatıslanması ortadan kalkmalıdır (açık). VC=VCC olup olmadığını kontrol edin. 3. Şekil 6.25(c) deki devre ve blok c.4 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 4. a. Giriş ucunu toprağa bağlayın ve rölenin kapanıp kapanmadığını kontrol edin (Eğer röle kapanmazsa, VCC gerilimi arttırılabilir). Voltmetre kullanarak VE ve VBE yi ölçün. b. Giriş ucunu açık devre yapın ve rölenin açılıp açılmadığını kontrol edin. Voltmetre kullanarak VE ve VBE yi ölçün. Tablo 6-4(b) de gösterilen, rölenin kapalı (ON) ve açık (OFF) 114

54 durumlarındaki VBE ve VCE değerlerini karşılaştırın. Tablo 6-4(b) Şekil

55 Şekil blok c Darlington Devresi Deneyi (a) Temel Karakteristikler Deneyi 1. Şekil 6.26(a) daki devre ve blok a.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 2. IB ve IC akımlarını ölçmek için ampermetreleri bağlayın. 3. VR4(1MΩ) ü maksimuma ayarlayın. IB, IC değerlerini ölçün ve kaydedin. 4. IC akımı maksimum değerine ulaşacak şekilde VR4 ü ayarlayın ve IC deki değişimi gözleyin. VR4, direnci azalacak şekilde ayarlandıkça, IC nin buna uygun şekilde artıp artmadığını gözleyin. 5. VR4 ü maksimuma ayarlayın. IB, VB değerlerini ölçün ve kaydedin. 6. VR4 ü minimuma ayarlayın. IB, VB değerlerini ölçün ve kaydedin. Ölçüm sonuçlarını Tablo 6-5(a) ya kaydedin ve Ai yi hesaplayın. Tablo 6-5(a) 116

56 Şekil blok a.1 Şekil 6.26(a) (b) Fotoelektrik Kontrol Devresi 1. Şekil 6.26(b) deki devre ve blok a.2 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 2. IC akımını ölçmek için ampermetre bağlayın. 117

57 3. Fotodirenç (CDS) üzerine ışık düşerken, VR4(1MΩ) ü, röle açılacak(mıknatıslanma yok) şekilde ayarlayın. VB, VC ve IC değerlerini ölçün ve kaydedin. 4. Fotodirencin (CDS) karanlıkta olduğu durumda, IC akımının değerini ve rölenin kapalı (mıknatıslanmış) olup olmadığını gözleyin. VB, VC ve ICdeğerlerini ölçün ve kaydedin. Tablo 6-5(b) Şekil 6.26(b) Şekil blok a.2 118

58 (c)zaman Geciktirme Devresi 1. Şekil 6.26(c) deki devre ve blok a.3 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin V güç kaynağını bağlayın ve rölenin, birkaç saniyelik gecikmeden sonra kapanıp kapanmadığını gözleyin. C1 kondansatörü üzerindeki gerilimi ölçün ve VC1 deki değişimi gözleyin (röle mıknatıslanmazsa, VCC14V a kadar arttırılabilir) V güç kaynağını kapatın ve C1 in uçlarını kısa bir süre için kısa devre yapın (boşalması için). VR4(1MΩ) ü orta konumuna ayarlayın. Güç kaynağını açın ve rölenin kapanması için geçen gecikme süresini gözleyin. C1 kondansatörü üzerindeki gerilimi ölçün ve VC1 deki değişimi gözleyin. 4. Şekil 6.26(d) deki devre ve blok a.4 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirerek, röleyi transistörün kolektörüne bağlayın. Adım (2) ve (3) ü tekrarlayın. Rölelerin kapanması için geçen gecikme sürelerini kaydederek, VR4 ün değerinin değiştirilmesiyle gecikme süresinin değişip değişmediğini gözleyin (τ=rc). Rölenin kollektöre bağlanmasının, röle için zaman gecikme kontrolünüetkileyip etkilemediğini gözlemleyin. (c) Şekil 6.26 (d) 119

59 Şekil blok a.3 Şekil blok a Raporda İstenenler Raporunuzu hazırlarken her bir deney adımı için şu sırayı takip ediniz. 1-) Deney devresi 2-) Teorik hesaplamalar 3-) Ölçülen değerler ile teorik hesaplamaları bir tabloda karşılaştırıp yorumlama 4-) Grafik çizimleri (Milimetrik kağıda) 5-) Deney hakkındaki genel yorumlarınız (en önemli kısım). NOT : Raporunuzu bir sonraki deneyde, teslim edilmek üzere yanınızda bulundurunuz. 120