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 3 Deney 4

2 İÇİNDEKİLER LABORATUVAR GÜVENLİK KURALLARI DENEY : FET KARAKTERİSTİKLERİ DENEY: DİYOTLU KIRPMA VE KENETLEME DEVRELERİ DENEYİ... 52

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 38

4 3. DENEY : FET KARAKTERİSTİKLERİ 3.2. Açıklayıcı Bilgiler Deneyin Amacı: a. JFET in temel karakteristiklerini anlamak. a1. IDSS ölçümü a2. IGS ölçümü a3. Vp ölçümü b. MOSFET in temel karakteristiklerini anlamak. b1.idss ölçümü b2.vp ölçümü Ön Bilgi Transistör bir tür akım-kontrollü elemandır ve akımı oluşturan elektron ve deliklerin hareketidir. Bu nedenle transistör, iki-kutuplu jonksiyon transistörü olarak ifade edilir. FET, tek-kutuplu bir elemandır ve n-kanallı FET in akımı elektron akışı ile, p-kanallı FET in akımı ise delik hareketi ile oluşturulur. FET, gerilimkontrollü bir elemandır. FET, genel transistörün tüm fonksiyonlarını gerçekleştirebilir, fakat öngerilim koşulları ve karakteristikleri farklıdır. Uygulama alanları belirlenirken, birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları göz önüne alınmalıdır. FET in karakteristikleri aşağıda belirtilmiştir: FET çok yüksek giriş empedansına sahiptir, tipik olarak yaklaşık 100MΩ. FET anahtar olarak kullanıldığında, ofset gerilimine sahip değildir. BJT radyasyona çok duyarlıyken (β değeri değişebilir), FET nispeten daha az duyarlıdır. FET in dahili gürültüsü, BJT ye göre daha düşüktür ve böylece FET, düşük-seviyeli yükselteçlerin giriş katı için daha uygundur. Çalışma esnasında, FET in ısıl kararlılığı BJT ye göre daha yüksektir. Bununla birlikte, FET in bazı dezavantajları vardır: BJT ye kıyasla,kazancı ve bant genişliği daha düşüktür; statik elektrikten daha kolay zarar görür. FET Çeşitleri 1) JFET 2) MOSFET MOSFET ler de iki gruba ayrılır: 1) kanal-ayarlamalı MOFET 2) kanal-oluşturmalı MOSFET 3.3 JFET in Yapısı ve Karakteristikleri JFET in iç yapısı Şekil 3.1 de gösterilmiştir. n-kanallı JFET, kalın bir n-tipi malzeme içerisine bir çift p-tipi bölgenin yerleştirilmesiyle elde edilir. Buna karşılık p-kanallı JFET, kalın bir p- tipi malzeme içerisine bir çift ntipi bölgenin yerleştirilmesiyle elde edilir. Burada JFET in çalışması anlatılırken, Şekil 3.2 de gösterilen öngerilim düzenlemesine sahip nkanallı JFET ele alınacaktır. VDD besleme gerilimi, akaç-kaynak arasında bir VDS gerilimi oluşturarak, akaçtan kaynağa bir ID akımının akmasını sağlar (n-kanallı JFET te elektronlar gerçekte kaynaktan akaca doğru hareket eder, ki ikinci bahsedilen uç bu yüzden akaç olarak adlandırılır. Geleneksel 39

5 akım yönü ise, elektron akış yönünün tersinedir). Bu durumda akaç akımı, p-tipi kapılarla çevrili kanal içerisinden akar. Şekil 3.2 de gösterildiği gibi kapı ile kaynak arasında VGG gerilim kaynağı tarafından bir gerilim üretilir. Kapı ile kaynak arasındaki gerilim, kapıkaynak jonksiyonunu ters yönde öngerilimlediği için kapı akımı akmaz. Kanalın iki yanından uygulanan kapı gerilimi tarafından oluşturulan boşaltılmış bölge, kanalın genişliğini azaltarak akaç-kaynak direncini arttırır ve böylece akaç akımının azalmasına neden olur. Şekil 3.1 JFET in İç Yapısı Şekil 3.2 JFET in Temel Çalışması V GS = 0V iken FET in çalışma durumu Şekil 3.3(a) da gösterilmiştir. n-kanalı boyunca akım aktığı durumda V DD tarafından üretilen gerilim düşümü, kapı-akaç jonksiyonuna yakın tarafının potansiyeli, kapı-kaynak jonksiyonuna göre daha yüksek olan küçük bir direnç olarak düşünülebilir. P-N jonksiyonuna uygulanan ters öngerilim, Şekil 3.3(a) da gösterildiği gibi, bir boşaltılmış bölge oluşturur. V DD gerilimi arttırıldığında, I D akımı da artarak daha büyük bir boşaltılmış bölgeye yol açar ve akaç ile kaynak arasındaki direnç artmış olur. V DD gerilimi sürekli olarak arttırılırsa, Şekil 3.3(b) de gösterildiği gibi, boşaltılmış bölge kanalın tamamını kaplar. Bu durumda V DD nin daha da arttırılması, I D akımını arttırmaz (I = V/R, V, R, I sabit kalır). V GS = 0 iken V DS ile I DS arasındaki ilişki Şekil 3.3(c) de gösterilmiştir. Bu şekilden I D akımının, sabit bir değere ulaşıncaya kadar, V DS gerilimiyle birlikte arttığı görülmektedir. Bu sabit değer I DSS olarak adlandırılır(burada DS harfleri akımın akaçtan kaynağa doğru aktığını ifade ederken, son S harfi ise akaç-kapı nın kısa devre (V GS = 0) durumunda olduğunu belirtir). 40

6 Şekil 3.3 Kanal Tarafından Oluşturulan Kısma Etkisi JFET in Devre Sembolleri ve Karakteristik Eğrisi Devre sembolleri D (Drain) : Akaç, G (Gate) : Kapı,S (Source) : Kaynak Şekil 3.4 JFET in Akaç-Kaynak(DS) Karakteristik Eğrisi 41

7 VGS nin arttırılmasıyla (n-kanallıda daha negatif yapılır) kanalda oluşan boşaltılmış bölge, kanalı kısmak için gerekli akımın azalmasına sebep olur. VGS = -1V a karşılık gelen eğri Şekil 3.4(a) da gösterilmiştir. Bu sonuca göre, kapı geriliminin, akaç akımını azaltabilen bir kontrolör olarak iş gördüğü söylenebilir (belirli bir VDS geriliminde). Şekil 3.4(b) de gösterildiği gibi, p- kanallı JFET için VGS daha pozitifken, akaç akımı IDSS den daha küçük olur. VGS sürekli olarak arttırılırsa, akaç akımı buna bağlı olarak azalacaktır. VGS belirli bir değere ulaştığında akaç akımı sıfıra düşer ve VDS değerinden bağımsız hale gelir. Bu andaki kapıkaynak gerilimi kısma gerilimi olarak adlandırılır ve VP veya VGS(kesim) ile gösterilir. Şekil 3.4'ten VP nin, n-kanallı FET için negatif, p-kanallı FET için pozitif bir gerilim olduğu görülmektedir JFET Transfer Karakteristik Eğrisi Şekil 3.5 JFET için Akaç-Kaynak Karakteristiği ve Transfer Eğrisi JFET için diğer bir karakteristik eğri de, transfer karakteristik eğrisidir. Bu eğri, sabit VDS akaçkaynak gerilimi için, ID akaç akımının VGS kapıkaynak gerilimine göre değişimini gösterir. Transfer karakteristik eğrisindeki en önemli noktalar IDSS ve VP noktalarıdır. Bu iki nokta koordinat eksenlerine yerleştirildiğinde, diğer noktalar, bu transfer karakteristik eğrisine bakılarak yada aşağıdaki denklem kullanılarak bulunabilir: I D = I DSS (1 V GS V P ) 2 V GS = 0 iken, I D = I DSS I D = 0 iken, V GS = V P JFET in ögerilimi, transfer eğrisinde V P ve I DSS nin ortasında olacak şekilde tasarlanır. I DSS ve V P ölçüm devrelerinde, Şekil 3.6(a) da V GS = 0; Şekil 3.6 (b) de V GS yüksek negatif bir gerilim. 42

8 Şekil MOSFET in Yapısı, Karakteristikleri ve Devre Sembolleri MOSFET ler kanal ayarlamalı MOSFET ve kanal oluşturmalı MOSFET olmak üzere ikiye ayrılır. Bu iki tür MOSFET in yapıları sırasıyla Şekil 3.7(a) ve (b)'de gösterilmiştir. Kanal ayarlamalı MOSFET te kanal zaten mevcut olduğu için, V DS gerilimi uygulanır uygulanmaz I DS akımı akmaya başlar. Kanal oluşturmalı MOSFET te ise başlangıçta kanal mevcut olmadığından, önce kanalı oluşturmak üzere pozitif (p-kanallı için) yada negatif iyonları (nkanallı için) endüklemek için kapıya gerilim uygulanmalı ondan sonra da I DS akımını oluşturmak için V DS gerilimi uygulanmalıdır. Şekil 3.7 MOSFET in Yapısı a) Kanal-Ayarlamalı MOSFET in Karakteristikleri Kanal ayarlamalı MOSFET te boşaltımış bölgenin nasıl oluştuğu, Şekil 3.8 de gösterilmiştir. Şekil 3.8 G ye negatif gerilim uygulandığında, n-tipi kanaldaki negatif yükler, endüklenmiş pozitif yüklerle birleşerek boşaltılmış bölgenin genişlemesine sebep olur. Aksine pozitif VGS geriliminin uygulanmasıyla daha fazla negatif yük endüklenir ve kanalın iletkenliği artar. Bu 43

9 da akımın artmasına sebep olur. Şekil 3.9 da gösterilen n-kanallı kanal ayarlamalı MOSFET in karakteristik eğrisinden, bu FET in hem negatif hem de pozitif VGS gerilimlerinde çalışabileceği görülmektedir. Negatif VGS gerilimi, kısma meydana gelip ID akımı akmayana kadar akaç akımını azaltır. Kapı kanaldan izole edilir ve VGS nin pozitif veya negatif olmasına bakmaksızın IGS akımı sıfırdır b) Kanal-Ayarlamalı MOSFET in Devre Sembolü Şekil 3.9(b), kanal ayarlamalı MOSFET in devre sembolünü göstermektedir. Bu sembol, G, D ve S uçlarına ilave olarak, altkatman (substrate) olarak ifade edilen ve eleman tipini tanımlayan başka bir uca daha sahiptir. Altkatman sembolü bir ok içermektedir ve burada okun yönü, MOSFET in n-kanallı olduğunu belirtmektedir. P-kanallı kanal ayarlamalı MOSFET in sembolü, yapısı ve karakteristik eğrisi Şekil 3.10 (a) (b) de gösterilmiştir. Şekil

10 Şekil 3.10 P-Kanallı Kanal-Ayarlamalı MOSFET Kanal-Oluşturmalı MOSFET in Karakteristikleri Şekil 3.11 de, temel eleman yapısı olarak D ile S arasında bir kanala sahip olmayan, n-kanallı kanal oluşturmalı MOSFET in yapısı gösterilmiştir. D ile S arasına +VGS uygulandığında, endüklenen negatif yükler bir kanal oluşturur. Şekil 3.11(c) de karakteristik eğri gösterilmiştir. Bu şekilden, VGS gerilimi VT eşik gerilimini aşmadığı sürece ID akımı üretilmeyeceği görülmektedir. VGS, eşik gerilimini aşarsa ID akımı artmaya başlar. Transfer karakteristik eğrisi aşağıdaki denklem kullanılarak çizilebilir. I D = K(V GS T) 2 K değeri genellikle 0.3mA/V 2 olarak alınır. VGS=0 iken akaç akımı akmadığı için formülde IDSS kullanılmamıştır. Kanal oluşturmalı MOSFET, çalışma aralığı bakımından, kanal ayarlamalı MOSFET e göre daha kısıtlı olmasına karşın, daha basit yapısı ve daha küçük boyutlarda üretilebilmesi dolayısıyla büyük ölçekli tümdevrelerde yaygın olarak kullanılır. P-kanallı kanal oluşturmalı MOSFET in yapısı ve karakteristik eğrileri Şekil 3.12 de gösterilmiştir. 45

11 Şekil 3.11 N-Kanallı Kanal Oluşturmalı MOSFET in Karakteristik Eğrisi Şekil 3.12 P-kanallı Kanal Oluşturmalı MOSFET Kanal Oluşturmalı MOSFET in Devre Sembolleri D ile S arasındaki kesik çizgiler, başlangıçta D ile S arasında kanal olmadığını belirtir. 46

12 3.5. Deneyin Yapılışı Kullanılacak Elemanlar KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneği (2) Deney Modülü: KL (3) Ölçü Aletleri: 1. Multimetre 2. Güç kaynağı 3. ma metre (4) Araç: Temel el araçları. (5) Malzemeler: KL te gösterildiği gibi JFET Karakteristikleri Deneyi IDSS Ölçümü Şekil 3.1(a) 47

13 KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneğine yerleştirin ve b bloğunun konumunu belirleyin. Şekil 3.1(a) daki devre ve blok b.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. ID akımını ölçmek için ampermetre bağlayın. G yi toprağa bağlayın. VDD değerini, 3V ile 18V arasında ayarlayarak, ampermetrede gösterilen ID değerini ölçün ve kaydedin IGS Ölçümü Şekil 3.1(b) deki devre ve blok b.2 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. IG akımını ölçmek için ampermetre bağlayın. a) VG yi +5V a ve D ile S yi toprağa bağlayın. IG akımını ölçün ve kaydedin. b) VG yi -5V a ve D ile S yi toprağa bağlayın. IG akımını ölçün ve kaydedin. Şekil 3.1(b) 48

14 VP (VGS(kesim)) Ölçümü Şekil 3.1(c) deki devre ve blok b.3 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. ID akımını ölçmek için ampermetre bağlayın. ID=0 olacak şekilde VR4 (VR1MΩ) ü ayarlayın. ID=0 iken, voltmetre kullanarak VGS yi ölçün. Şekil 3.1(c) 49

15 3.5.2 MOSFET Karakteristikleri Deneyi IDSS Ölçümü Şekil 3.2(a) daki devre ve blok b.4 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. ID akımını ölçmek için ampermetre bağlayın. G yi toprağa bağlayın. VDD değerini, 3V ile 18V arasında ayarlayarak, ampermetrede gösterilen ID değerini ölçün ve kaydedin. Şekil 3.2(a) 50

16 VP (VGS(kesim)) Ölçümü Şekil 3.2(b) deki devre ve blok b.5 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. ID akımını ölçmek için ampermetre bağlayın. VGG ye -12V, VDD ye +12V bağlayın. ID=0 olacak şekilde, VR4 (VR1MΩ) ü ayarlayın. ID=0 iken, voltmetre kullanarak VGS yi ölçün (VP). VGS=0V olacak şekilde VR4'ü ayarlayın. VDD değerini, 3~18V arasında ayarlayarak ID akımını ölçün. Şekil 3.2(b) 3.6. 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. 51

17 4. DENEY: DİYOTLU KIRPMA VE KENETLEME DEVRELERİ DENEYİ 4.1. Hazırlık Çalışması Deneye gelmeden önce aşağıdaki konuları araştırarak kısa bir rapor yazınız. 1. Kırpma devreleri hangi uygulamalarda kullanılmaktadır? 2. Kenetleyici devre ne amaçla kullanılır? 4.2. Açıklayıcı Bilgiler Deneyin Amacı Bu deneyde; diyot kırpma ve kenetleme devrelerinin çalışma prensibini anlamak, öngerilim eklenmesi durumunda diyot kırpma ve kenetleme devrelerinin dalga şekillerinde meydana gelen değişimleri anlamak amaçlanmıştır Ön Bilgi Kırpma Devresi Giriş sinyalinin bazı kısımlarını kırpar ve çıkış sinyali olarak kırpılmış bu sinyali kullanır, kırpıcı olarak da adlandırılır. Şekil 4.1 de gösterildiği gibi, diyodun iletim yönünde kutuplanması bir anahtarın kapalı durumuna, kesim yönünde kutuplanması ise anahtarın açık durumuna karşılık gelmektedir. Şekil 4.1: Diyotun iletim ve tıkama yönlerinde kutuplanmasının anahtar durumları ile gösterimi 1) Seri diyot kırpma devresi : a) Şekil 4.2(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.2(b) de gösterilmiştir. Pozitif alternans süresince (Ei>0), diyot kısa-devre durumundadır ve Şekil 4.2(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei dir. Negatif alternans süresince (Ei<0), diyot açık-devre durumundadır ve Şekil 4.2(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=0 dır. Eo ın dalga şekli Şekil 4.2(b) de gösterilmiştir. b) Şekil 4.3(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.3(b) de gösterilmiştir. Pozitif alternans süresince (Ei>0), ters kutuplanmış diyot açık-devre durumundadır ve Şekil 4.3(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=0 dır. Negatif alternans süresince (Ei<0), iletim yönünde kutuplanmış diyot kısa-devre durumundadır ve 52

18 Şekil 4.3(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo= Ei dir. Eo ın dalga şekli Şekil 4.3(b) de gösterilmiştir. Şekil 4.2: Seri diyot kırpma devresi, konfigürasyon-1 Şekil 4.3: Seri diyot kırpma devresi, konfigürasyon-2 Burada diyotlar ideal olarak düşünülmüştür. 2) DC seviye eklenmiş seri diyot kırpma devresi : Giriş geriliminin istenilen bir seviyede kırpılması isteniyorsa, devreye bir DC gerilim eklenebilir. Eklenen dc gerilimin polaritesi, genliği ve bağlanma yeri, giriş dalga şeklinin hangi kısımlarının kırpılacağını belirlemektedir. a) Şekil 4.4(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.4(b) de gösterilmiştir. Ei>E iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.4(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei dir. Ei<E iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.4(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=E dir. Eo ın dalga şekli Şekil 4.4(b) de gösterilmiştir. 53

19 Şekil 4.4: DC seviye eklenmiş seri diyot kırpma devresi, konfigürasyon-1 b) Şekil 4.5(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.5(b) de gösterilmiştir. Ei>E iken (E negatif gerilim), diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.5(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei-E dir. Ei<E iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.5(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=0 dır. Eo ın dalga şekli Şekil 4.5(b) de gösterilmiştir. Şekil 4.5: DC seviye eklenmiş seri diyot kırpma devresi, konfigürasyon-2 c) Şekil 4.6(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.6(b) de gösterilmiştir. (Ei+E)>0 iken (E negatif gerilim), diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.6(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei dir. (Ei+E)<0 iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.6(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=0 dır. Eo ın dalga şekli Şekil 4.6(b) de gösterilmiştir. 54

20 Şekil 4.6: DC seviye eklenmiş seri diyot kırpma devresi, konfigürasyon-3 Şekil 4.7: DC seviye eklenmiş seri diyot kırpma devresi, konfigürasyon-4 d) Şekil 4.7(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.7(b) de gösterilmiştir. (Ei+E)>0 iken (E pozitif gerilim), diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.7(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei+E dir. (Ei+E)<0 iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.7(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=0 dır. Eo ın dalga şekli Şekil 4.7(b) de gösterilmiştir. 3) Paralel diyot kırpma devresi : Bu devre, seri diyot kırpma devresi ile aynı fonksiyona sahiptir ve pozitif yada negatif alternansı algılama devresi olarak kullanılabilir. a) Şekil 4.8(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.8(b) de gösterilmiştir. Ei>0 iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.8(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=0 dır. Ei<0 iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.8(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei dir (RL>>RS). Eo ın dalga şekli Şekil 4.8(b) de gösterilmiştir. 55

21 Şekil 4.8: Paralel diyot kırpma devresi, konfigürasyon-1 Şekil 4.9: Paralel diyot kırpma devresi, konfigürasyon-2 b) Şekil 4.9(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.9(b) de gösterilmiştir. Ei>0 iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.9(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei dir (RL>>RS). Ei<0 iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.9(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=0 dır. Eo ın dalga şekli Şekil 4.9(b) de gösterilmiştir. c) Şekil 4.10(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.10(b) de gösterilmiştir. Ei>(Vz+0.6V) iken, Şekil 4.10(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo= Vz+0.6V olur. -(Vz+0.6V)<Ei<(Vz+0.6V) iken, Şekil 4.10(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei olur. Ei<(Vz+0.6V) iken, Şekil 4.10(e) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo = -(Vz+0.6V) olur. Eo ın dalga şekli Şekil 4.10(b) de gösterilmiştir. 56

22 Şekil 4.10: Paralel diyot kırpma devresi, konfigürasyon-3 4) DC seviye eklenmiş paralel diyot kırpma devresi : a) Şekil 4.11(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.11(b) de gösterilmiştir. Ei>E iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.11(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei dir. Ei<E iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.11(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei dir (RL>>RS). Eo ın dalga şekli Şekil 4.11(b) de gösterilmiştir. Şekil 4.11: DC seviye eklenmiş paralel diyot kırpma devresi, konfigürasyon-1 b) Şekil 4.12(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.12(b) de gösterilmiştir. Ei>E iken (E negatif gerilim), diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.12(c) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Ei dir (RL>>RS). Ei<E iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 4.12(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=E dir. Eo dalga şekli Şekil 4.12(b) de gösterilmiştir. 57

23 Şekil 4.12: DC seviye eklenmiş paralel diyot kırpma devresi, konfigürasyon-2 Kenetleme Devresi Kenetleyici olarakta adlandırılır. Kenetleme devresi, çıkış sinyalinin genliğini ve dalga şeklini giriş sinyali ile aynı tutarken, sadece çıkış sinyaline bir dc seviye ekler. Aynı zamanda dc yenileyici olarak da adlandırılır. Kenetleyici, çıkış dalga şeklinin pozitif yönde kaymasını sağlıyorsa pozitif kenetleyici, tersi durumda ise negatif kenetleyici olarak adlandırılır. 1) Diyot kenetleme devresi : a) Şekil 4.13(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.13(b) de gösterilmiştir. Pozitif alternans süresince, diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em maksimum değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 4.13(c) deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda Eo=0 dır. Negatif alternans süresince, diyot kesimdedir ve Şekil 4.13(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo= - (Em+Ei) olur. Eo ın dalga şekli Şekil 4.13(b) de gösterilmiştir. Şekil 4.13: Diyot kenetleme devresi, konfigürasyon-1 58

24 Şekil 4.14: Diyot kenetleme devresi, konfigürasyon-2 b) Şekil 4.14(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.14(b) de gösterilmiştir. Negatif alternans süresince, diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em maksimum değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 4.14(c) deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda Eo=0 dır. Pozitif alternans süresince, diyot kesimdedir ve Şekil 4.14(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo=Em+Ei olur. Eo ın dalga şekli Şekil 4.14(b) de gösterilmiştir. 2) DC seviye eklenmiş diyot kenetleme devresi : a) Şekil 4.15(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.15(b) de gösterilmiştir. (Ei+Ec)>E iken (Ec nin ilk değeri 0 dır), diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em-E değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 4.15(c) deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda Eo=E dir. (Ei+Ec)<E iken (Ec=Em- E), diyot kesimdedir ve Şekil 4.15(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo= Ec+Ei olur. Eo ın dalga şekli Şekil 4.15(b) de gösterilmiştir. Şekil 4.15: DC seviye eklenmiş diyot kenetleme devresi, konfigürasyon-1 b) Şekil 4.16(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.16(b) de gösterilmiştir. (Ei+Ec)>E iken (Ec nin ilk değeri 0 dır), diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em+E değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 4.16(c) deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda Eo=E dir (E negatif gerilim). (Ei+Ec)<E iken (Ei, Ec ve E negatif), diyot kesimdedir ve Şekil 4.16(d) de 59

25 gösterilen eşdeğer devreye göre Eo= Ei+Ec olur. Eo ın dalga şekli Şekil 4.16 (b) de gösterilmiştir. Şekil 4.16: DC seviye eklenmiş diyot kenetleme devresi, konfigürasyon-2 c) Şekil 4.17(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.17 (b) de gösterilmiştir. (Ei+Ec)<E iken (Ec nin ilk değeri 0 dır), diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em+E değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 4.17(c) deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda Eo=E dir. (Ei+Ec)>E iken, diyot kesimdedir ve Şekil 4.17(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo= Ei+Ec olur. Eo ın dalga şekli Şekil 4.17 (b) de gösterilmiştir. Şekil 4.17: DC seviye eklenmiş diyot kenetleme devresi, konfigürasyon-3 d) Şekil 4.18(a) da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 4.18(b) de gösterilmiştir. (Ei+Ec)<E iken (Ec nin ilk değeri 0 dır), diyot iletimdedir ve C kondansatörü -Em+E değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 4.18(c) deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda Eo=E dir (E negatif gerilim). (Ei+Ec)>E iken, diyot kesimdedir ve Şekil 4.18(d) de gösterilen eşdeğer devreye göre Eo= Ei+Ec olur. Eo ın dalga şekli Şekil 4.18(b) de gösterilmiştir. 60

26 Şekil 4.18: DC seviye eklenmiş diyot kenetleme devresi, konfigürasyon Deneyin Yapılışı Gerekli Malzemeler: 1. KL-200 Lineer Devre Deney DüzeneğiSinyal Üreteci 2. Deney Modülü: KL Ölçü aletleri: Osiloskop ve Multimetre 4. Temel el araçları 5. Malzemeler: KL de gösterildiği gibidir Seri Diyot Kırpma Devresi 1. KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneğine yerleştirin ve b bloğunun konumunu belirleyin. 2. Sırasıyla: a. Tablo 4.1(a) daki devre ve blok b.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. b. TP2 giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. c. Osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucundaki gerilim dalga şeklini ölçün ve Tablo 4.1(a) ya kaydedin. 3. Sırasıyla: a. Tablo 4.1(b) deki devre ve blok b.2 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. b. TP1 giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. c. Osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucundaki gerilim dalga şeklini ölçün ve Tablo 4.1(b) ye kaydedin. 61

27 Şekil 4.19: Blok sırasıyla b.1 ve b.2 bağlantı diyagramları Tablo 4.1: Seri diyot kırpma devreleri ve sonuçları Paralel Diyot Kırpma Devresi 1. KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneğine yerleştirin ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Sırasıyla: a. Tablo 4.2(a) daki devre ve blok c.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleştirin. b. TP2 giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. c. Osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucundaki gerilim dalga şeklini ölçün ve Tablo 4.2 ye kaydedin. 3. Tablo 4.2(b) deki devre ve blok c.2 bağlantı diyagramını kullanarak, 2. adımdaki işlemleri gerçekleştirin. 62

28 4. Tablo 4.2(c) deki devre ve blok c.3 bağlantı diyagramını kullanarak, 2. adımdaki işlemleri gerçekleştirin. Şekil 4.19: Blok sırasıyla c.1, c.2 ve c.3 bağlantı diyagramları Tablo 4.2: Paralel diyot kırpma devreleri ve sonuçları Diyot Kenetleme Devresi 1. KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneğine yerleştirin ve d bloğunun konumunu belirleyin. 2. Sırasıyla: a. Tablo 4.3(a) daki devre ve blok d.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. b. IN giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. c. Osiloskop kullanarak, OUT çıkış ucundaki gerilim dalga şeklini ölçün ve Tablo 4.3 e kaydedin. 3. Tablo 4.3(b) deki devre ve blok d.2 bağlantı diyagramını kullanarak, 2. adımdaki işlemleri gerçekleştirin. 63

29 Şekil 4.20: Blok sırasıyla d.3 ve d.4 bağlantı diyagramları Tablo 4.3: Diyot kenetleme devreleri ve sonuçları 4.4 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.