ELEKTRONİK DEVRELER DERSİ VİZE I. ) 10kΩ olan, kısa devre akım kazancı ( A is

Transkript

1 .SOU.SOU 3.SOU 4.SOU 5.SOU İsm... Sysm. Numara. İmza EEKTONİK DEEE DESİ İZE SOU : Grş drenc ( ) kω ve çıkış drenc ( ) kω lan, kısa devre akım kazancı ( s ) / lan br akım kuvvetlendrc yapısının grşne, ç drenc ( s ) k Ω lan m değernde br gerlm kaynağı ve çıkışına kω luk br yük ( ) bağlanmıştır. a) Devre şekln çznz. b) (yükten geçen akım / kaynaktan çeklen akım) ve v v (yükte luşan gerlm / kaynak gerlm) ranlarını db (decbel) larak elde ednz. c) Yükte harcanan güç k katına çıkarılmak stenmektedr.. İstenen gücü, sadece grş gerlm kaynağını değştrerek elde ednz. Bu durumda, grş gerlm kaynağının değer ne lmalıdır.. İstenen gücü, sadece yük drencn değştrerek elde ednz. Bu durumda, yük drencnn yen değer ne lmalıdır? SOU : n DC Dgtal t nalg Cnverter ut a) Kapalı kutu çersnde verlen yapıyı, 6 btlk br DC yapısı luşturacak şeklde gerçekleştrnz. b) Oluşturduğunuz 6 btlk DC yapısının çıkış akımına at matematksel fadey, grş gerlm ve devre elemanlarına (drenç ve anahtar) bağlı larak vernz. c) MSB ve SB (mst sg. Bt & least sg. bt) btler, luşturduğunuz devre yapısında, hang anahtarlara karşılık gelmektedr, açıklayınız? d) SB ye at anahtarın pzsyn değştrmes halnde (Ł veya Ł), çıkış akımındak değşmn, devrenn çıkışından akablecek lan maxmum akıma ranını hesaplayınız. ynı şlem MSB ye at anahtar çn de yürütünüz. SOU 3: şağıda şekller verlen devreler çn, şekller üzernde belrtlen akımları () ve gerlmler () elde ednz. kım veya gerlm değerlernden br(brkaçı) veya larak elde edyrsanız, nedenn kısaca açıklayınız (a) (b) (c)

2 4.4.6 SOU 4: şağıda br regulatr devresne at devre yapısının şekl verlmştr. D ve D dytları m akım akıtmaları durumunda, letm yönünde üzerlernde.7 gerlm tutan dytlardır. Her k dyta at n değer e eşt lup, termal gerlm ) 5m dur. ( T a) Şekldek regulatörün çıkış gerlm nedr? b) 5 Ω luk yükdrenc bağlı değlken, değern bulunuz. + - c) a at (a) şıkkında elde ettğnz gerlm sevyesnn. azalmasn sağlamak çn, +5 luk kaynağın gerlm sevyesnn ne kadar azaltılması gerekr? d) +5 luk kaynağın gerlmn, (c) şıkkında bulduğumuz değer kadar arttırırsak, çıkış gerlmnn yen değer ne lur? SOU 5: kω luk yük drencne sahp br tam dalga köprü dğrultucu (full-wave brdge rectfer), br transfrmatör yapısının ardına eklenmştr. Transfrmatör grşne (rms / efektf değer) luk snüzdal br kaynak uygulanmıştır. Transfrmatörün dönüştürme ranı ( N / N) larak verlmektedr. Köprü dğrultucu yapısında kullanılan her dyt (tplam 4 dyt var) letm yönünde akım akıtması halnde, letm yönünde üzernde sabt.7 gerlm tutan yapılar larak düşünülecektr. (Cnstant ltage Drp Mdel). Buna göre ; a) Köprü dğrultucuya at devre yapısını çznz. b) Yük drenc üzernde luşan maxmum gerlm sevyesnn ne lduğunu, çıkış gerlmn çzerek gösternz c) Yük üzernde düşen gerlmn ve akımın rtalama değerlern hesaplayınız. ÇKM : Sınav kağıdında tplam 5 adet sru vardır. İçersnden, seçeceğnz tplam 4 sruyu çözmekle mükellefsnz. Her sru 5 PUN değerndedr.topm SN SÜESİ 9 dakkadır.5 srunun da tam veya kısmen çözümünün, sınav kağıdınızda yer alması halnde, rastgele br srunuz değerlendrme dışı bırakılacağından, sürenz seçeceğnz 4 sruya daklamanızda szler açısından fayda vardır. HEPİNİZE BŞ DİEİM!!!

3 4.4.6 CEP : a) erlen akım kuvvetlendrcsne lşkn devre şekl aşağıda verlmştr. s v ( v s ) m kω kω İS / kω kω = ( ut ) b) vs = + m = =.99 ( + ) kω µ s = s = *.99µ * = 9µ + ( ) 9µ = = 9.9 / = 39.7dB.99µ v v = v = = 9 µ *kω = 9m = m.9 /. 9dB v 9 = = m c). Kaynaktan çeklen akım, dlayısıyla yüke aktarılan akım le kaynak gerlm arasında lneer br lşk vardır. Bu duruma lşkn örnek vermek gerekrse, kaynak gerlm katına çıkarılırsa, yükten akan akım da, esk değerne göre k katına çıkacaktır. Bu açıklamalar ışığı altında; Yükte harcanan güç : * dr. Kaynak gerlm değştrldğnde, yükten akan akım lacaktır. Buna göre, * = * * = *. Bu eştlğ sağlayablmek çn, lk paragrafta verlen blgler ışığında, kaynak gerlm katına çıkarılmalıdır. Snuç larak, kaynak gerlm katına çıkarıldığında, yükte harcanan güç k katına çıkarılmış lur.. Şmd de, sadece yük drencn değştrmek ( ) le, gücü k katına çıkaralım. Bu durumda, ( ) yük drencnn yen değernn ne lacağını hesaplayalım. : İlk durumdak yükden geçen akım : İlk durumdak drenç : İknc durumdak yükden geçen akım : İknc durumdak drenç ) * ) * ( ) * (( = = s * ; = s * + * * + ( s ) *( ) * * = ( s ) *( ) * + +

4 4.4.6 ( ) ( + ) + ( ) = = k & = k Ł 8 + = b ± b 4ac erlen denklemn kökler Ł le bulunablr. Buna göre ; a 8± =.64kΩ veya 37.86kΩ 4 Elde edlen her k drenç değer de, devre yapısında başka hçbr değşklk yapmaksızın yükte harcanan gücü k katına çıkarır. CEP : a) Sruda stenlen 6 btlk DC yapısı aşağıda verlmştr. n b b 5 b 4 b 3 b b ut b) 6 btlk DC yapısının çıkış akımına at akıma lşkn, grş gerlm ve devre elemanlarına bağlı matematksel fade aşağıda yeralmaktadır. vnb5 vnb4 vnb3 vnb vnb vnb ut = vnb5 vnb4 vnb3 vnb vnb vnb ut = vn b5 b4 b3 b b b ut = c) b 5 MSB & b SB dr. d) Devreden akablecek maxmum akım; tüm anahtarların kapalı lduğu durumda söz knusudur. (b) şıkkındak fadede, elde edlen denklemde, b5b4b 3bbb tüm, yan vn 63 djtal grş lması halnde, çıkışta elde edlecek akım; ut = *. 64 nahtarların hepsnn açık lması halnde, dğer br fade le anahtarların pzsynları şeklnde se, devrenn çıkışında gözlemlenecek lan akım dır. SB nn vn pzsyn değştrmes halnde, akımdak değşm, ut = * dür. Snuç larak 64 SB n pzsyn değştrmesnn, çıkış akımında yaratacağı akım değşklğnn,

5 4.4.6 devreden akablecek tplam akıma ranı /63 dür. Dğer taraftan, SB n pzsyn değştrmesnn, çıkışta gözlemleneblecek akım aralığına ranı : /64 dür. (,,,.,6,63 Ł tplam 64 akım sevye). Benzer şlemler MSB çn yürütülürse, MSB n pzsyn değştrmesnn, çıkış akımında yaratacağı akım değşklğnn, devreden akablecek tplam akıma ranı 3/63 dür. Dğer taraftan, MSB n pzsyn değştrmesnn, çıkışta gözlemleneblecek akım aralığına ranı : 3/64 dür. CEP 3: a) D letmde de lsa, kesmde de lsa, görüleblr ve spatlanablr k, D dytu letmdedr. Bunu D dytunun gerek letm ve gerekse kesm senaryları çn nceleyelm. İlk önce, D kesmde lduğunu farzedelm. O halde D üzernden akım akmayacaktır. D letmde mdr, yksa kesmde mdr? Bu srunun cevabını vermek çn D dytunun ant ve katt uçlarında mevcut gerlm değerlerne bakmak gerekr. D dytunun ant ucunda +5 ve katt ucunda -5 var. O halde dyt (D) letmdedr. Şmd de D n letmde lduğunu farzederek D dytu letmde mdr yksa kesmde mdr nceleyelm. D dytu letmde se, D n ant ucu, halyle D nn ant ucu u gösterecektr. Bu durumda D dytu çn br öncekne benzer ncelememz tekrarlayalım. D nn ant ucunda ve katt ucunda -5 var. nt, katt a göre yüksek gerlm sevyesnde lamsı netcesnde D letmde lacaktır. Snuç larak, D ster letmde sterse kesmde lsun, D dytu her k durumda da letmde lacaktır. D nn her halükarda letmde lduğunu bldğmz şu nktada, D dytunun durumunu nceleyelm. Önce D dytunun letmde lduğunu varsayalım ve devre üzernde luşan akımları nceleyelm. (5 ) 5 k lık drenç üzernden akan akım = = m 5kΩ ( ( 5)) k lık drenç üzernden akan akım = =.5m k ***D dytu üzernden akan akım = m.5m =. 5m şeklndedr. ***D dytunun katt ucundak gerlm = 5 + kω*.5m = b) D letmde de lsa, kesmde de lsa, görüleblr ve spatlanablr k, D dytu letmdedr. Bunu D dytunun gerek letm ve gerekse kesm senaryları çn nceleyelm. İlk önce, D kesmde lduğunu farzedelm. O halde D üzernden akım akmayacaktır. D letmde mdr, yksa kesmde mdr? Bu srunun cevabını vermek çn D dytunun ant ve katt uçlarında mevcut gerlm değerlerne bakmak gerekr. D dytunun ant ucunda +5 ve katt ucunda -5 var. O halde dyt (D) letmdedr. Şmd de D n letmde lduğunu farzederek D dytu letmde mdr yksa kesmde mdr nceleyelm. D dytu letmde se, D n ant ucu, halyle D nn ant ucu u gösterecektr. Bu durumda D dytu çn br öncekne benzer ncelememz tekrarlayalım. D nn ant ucunda ve katt ucunda -5 var. nt, katt a göre yüksek gerlm sevyesnde lamsı netcesnde D letmde lacaktır.

6 4.4.6 Snuç larak, D ster letmde sterse kesmde lsun, D dytu her k durumda da letmde lacaktır. D nn her halükarda letmde lduğunu bldğmz şu nktada, D dytunun durumunu nceleyelm. Önce D dytunun letmde lduğunu varsayalım ve devre üzernde luşan akımları nceleyelm. (5 ) k lık drenç üzernden akan akım = =.5m kω ( ( 5)) 5 k lık drenç üzernden akan akım = = m 5k D dytu üzernden akan akım =.5m m =. 5m şeklndedr. D dytundan akan akımın negatf (-) çıkması, dyttan akan akımın yönünün şeklde verlenn aks yönünde lduğunu fade ederk, bu çelşk yaratır. Çünk dyt tek yönde akım akıtır, yönde şekldek akım yönüdür. O halde D dytu kesmdedr. Şu durumda devreden akan akım D üzernden geçmez. kımın akış yönü, kłdł5k şeklndedr. Buna göre bze srulan akım, ***D üzernden akan akım = lacaktır. İstenen gerlmn elde etmek çn, D üzernden akan akımın değern elde etmek gerekr. (5 ( 5)) D üzernden akan akım = = m 5kΩ 3 5 ***İstenen gerlm değer = 5 + m*5kω = =. 67 laral elde edlr. 3 3 c) Bu srunun çözümüne lşkn k yl mevcuttur. Bunlardan lk, şekldek dytun letmde lduğu varsayımı le çözümünüze başlamanız ve elde ettğnz snuçlardak çelşkler le brlkte dytun letmde lmadığını göstermenz şeklnde lablr. Dğer yandan dytun kesmde lduğu varsayımı le başlarsanız, prblemn çözümü ldukça bastleşr. Şöylek; Dyt kesmde se, dyt açık devre elemanı larak davranacaktır. Yan br an çn dytu yk sayın ve yerne açık devre elemanı yerleştrn. 5 luk kaynak ve tprak arasında yer alan k ların rtasında yer alan düğümün gerlmnn.5 lacağı bastçe görüleblmektedr. ynı şlem 9 le tprak arasında yer alan k lar çn de söylersek, k ların rtasında yer alan düğüme at gerlm 4.5 dur. Dytu şeklde k gb tekrar yerleştrn. nt ucunda.5, katt ucunda da 4.5 gerlm değerler var. Snuç larak, dytun letmde lması çn gerekl lan, letm yönünde uçlarındak gerlm pztf lması sağlanmamaktadır. Halyle dyt kesmdedr. Snuç larak üzernden akan akım, = m Şeklde srulan değer se = dur.

7 4.4.6 CEP4: a) erlenler le, lk etapda = = *.7 =. larak almamız gerekr. Bu Dn 4.4 durumda, 5 Ω luk drenç üzernden akacak lan akım, = 9.33m dr. 5Ω 5.4 8Ω üzernden akacak lan, = m dr. İk akım değer arasındak fark, 8Ω dytların üzernden akacak lan akım değerdr. O halde dytlar üzernden m 9.33m =. 67m değernde br akım akacaktır. Sruda, szlere, kullanılan dytların, üzerlernden m değernde br akımın geçmes halnde, letm yönünde üzerlernde tutacakları gerlm değernn.7 lacağı verlmş. Bzm bulduğumuz akım değer lan.67m değernde br akım akması halnde, hemen göreblrsnz k, dytların letm yönünde üzerlernde tutacakları gerlm değer çk yaklaşık larak.7 dur. Bunu hesaplayarak da gösterelm. Şöylek, 3.67m = + nt ln( ) = ln( ). 7 m Bu durumda çıkış gerlm; = Dn = *.7 =.4. 4 lacaktır. terasynları devam ettreblr ve daha yaklaşık br snuç elde edeblrsnz ancak göreceksnz k, yukarıda elde edlen değer yeterl ölçüde tam snuca yakındır. b) 5 Ω luk drencn devreden kaldırılması halnde, 8 Ω luk drenç üzernden geçen akım, (a) maddesnde hesaplanmıştı (m) sadece dytlar üzernden akacaktır. Bu durumda dytların üzerlernde letm yönünde luşacak gerlm ve snucunda luşacak aşağıdak şeklde hesaplanablr. 3 m = + nt ln( ) = ln( ). 77 m = Dn = = *.77 =. 434 c) (a) şıkkında elde ettğmz çıkış gerlm,.4 d.. azaltıyruz. Yan çıkış gerlm.3. Bunu sağlamak çn, +5 luk kaynak ne kadar azaltılmalı?.3 =. 3 5 Ω luk drenç üzernden akan akım = 8.66m 5Ω Dğer taraftan, k dyt üzerne düşen gerlmn de.3 lduğunu devre yapısından göreblrsnz. O halde tek br dyt letm yönünde.65 gerlm tutmaktadır. Pek bu durumda dytun üzernden akacak lan akımın değer nedr?.65.7 n 3 T 5. = + nt ln( ) = * e = = m* e =. 35m 8 Ω luk drenç üzernden geçecek lan tplam akım, 5 Ω luk drenç ve dytların üzernden akacak lan akımların tplamıdır. O halde söz knusu akım 8.66m+.35m=m dr. 8 Ω luk drencn üzernden m akması çn,

8 = m = 3. lmalıdır. Yan, +5 luk kaynağın yernde, +3. luk 8Ω kaynağın lması gerekr. Srunun tam cevabı larak, +5 luk kaynak,.9 kadar azaltılmalıdır. d) (c) şıkkında, kaynağın.9 azaltılmasının gerekl lduğunu bulduk. Şmd se, kaynak.9 arttırılırsa, çıkış gerlm ın değer ne lur? (a) şıkkında lduğu gb dytların letm yönünde üzerlernde tuttuğu gerlm değernn.7 lduğu varsayımı le başlayalım. 5 Ω luk drenç üzernden akacak lan akımın değer 9.33m lacaktır. Kaynak gerlm 5+.9 =6.9 lduğuna göre, 8 Ω luk drenç üzernden akacak lan akım; = 3.55m dr. Dytlar üzernden akacak lan akım se, 8 Ω luk ve 8Ω 5 Ω luk drençlerden akan akımların farkıdır. Yan, 3.55m-9.33m=.m dr. Bu durumda çıkış gerlm aşağıdak şeklde elde edleblr..m = + nt ln( ) =.7 + ln( ) =. 79 m Çıkış gerlm se, Dn = = *.79 =. 438 larak elde edlr. CEP5: a) θ

9 4.4.6 b) Transfrmatörün dönüştürme ranı ( N ) a eşt lduğu verlmş. O halde N transfrmatörün köprü dğrultucu tarafında luşacak lan gerlmn efektf değer ( rms) = ( rms) lacaktır. ms: efektf değer. ms değer lan br şaretn, tepe değer * = lacaktır. Dytlar, letm yönünde üzerlernde.7 gerlm tutmaktadır. (Cnstant ltage Drp Mdel.) Köprü dğrultucunun çıkışında, luşacak lan çıkış şaretnn tepe değer 6.97 * lmalıdır. c) Yük üzernde düşen gerlmn rtalama değern hesaplayalım. Perydk br şarete lşkn rtalama değer, söz knusu şaretn br peryt byunca ntegralnn peryda ranıdır. İnceledğmz şaretmz, max snϕ Dn dur. Şeklde Dn.4 gösterlen θ = arcsn( ) = arcsn( ) = 4.73 =. 63π π θ π θ 9.44 max.snϕdϕ π θ θ max Dn dϕ = π max.974π ( csϕ).63π kıma at rtalama değer = Gerlme at rtalama değer / Yük drenc = 9.44/ k Ω =9.44m dr. Dn.974π. ϕ.63π