Prof. Dr. Mehmet Akbaba Karabük Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Transkript

1 BJT YÜKSELTEÇLER (KUVVETLENDİRİCİLER) (BJT AMPLIFIERS) KÜÇÜK İŞARET ANALİZİ (AC ANALİZİ) Prof. Dr. Mehmet Akbaba Karabük Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 1

2 BJT YÜKSELTEÇLER Önceki bölümde, bipolar transistörün çalışması ve yapısı tanımlanmış ve bu elemanları içeren devrelerin dc cevabını tasarlanmış ve analiz edilmişti. Bu bölümde lineer yükselteç uygulamalarında bipolar transistörün kullanımı üzerinde durulacaktır. Lineer yükselteçler dendiğinde çoğu zaman analog sinyallerle uygulamalar anlaşılmaktadır. Analog sinyalin genliği limitleri içerisinde herhangi bir değerde olabilir ve zamana göre sürekli bir değişim arzedebilir. Bu durumda lineer yükselteçde çıkış sinyali giriş sinyalinin genellikle birden büyük bir sabit ile çarpılmış halidir ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 2

3 Bu bölümde verilmek istenenler aşağıdaki gibi sıralabilir. Analog sinyal kavramını ve lineer yükselteç prensibini anlamak, Zamanla değişen küçük genlikli bir giriş sinyalini kuvvetlendiren bir tranzistör devresinin işleyişini incelemek, AC yük doğrusu kavramını anlamak ve çıkış sinyalinin maksimum simetrik salınımını belirlemek, Çok transistörlü ve çok katmanlı kuvetlendirici devrelerini analiz etmek, Bir yükselteç devresinde sinyal gerilim, akım ve güç kazancı kavramını tanımlamak ve hesaplamak ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 3

4 1.1 ANALOG SİNYALLER VE LİNEER YÜKSELTEÇLER Bu bölümde sinyalleri, analog devreleri ve yükselteçleri inceleyeceğiz. Bir sinyal bir çeşit bilgi içerir. Örneğin konuşan bir insan tarafından üretilen ses dalgaları başka bir insanla iletişim kuran insanın bilgilerini içerir. Bizim duyma, görme ve dokunma gibi fiziksel duyularımız doğal olarak analogtur. Analog sinyaller sıcaklık, basınç ve rüzgar hızı gibi parametreleri temsil eder. Aşağıda bir kompakt diskin çıkış sinyali, mikrofondan gelen bir sinyal veya kalp ritim monitöründen gelen bir sinyal gibi elektriksel sinyaller ile ilgilenceğiz. Elektriksel sinyaller zamanla değişen akım ve gerilim formundadır. Analog sinyalin genliği limitleri içerisinde herhangi bir değeri alabilir ve zamanla sürekli değişebilir ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 4

5 Analog sinyalleri işleyen elektronik devreler analog devreler olarak isimlendirilir. Analog devreye bir örnek lineer yükselteçdir. Lineer bir yükselteç giriş sinyalini yükseltir ve genliği giriş sinyaliyle orantılı ve daha büyük olan bir çıkış sinyali üretirler. Pek çok günlük modern sistemde sinyaller işlenir ve dijital formda gönderilir veya alınır. Analog sinyal üretmek için bu dijital sinyaller bir dijital-analog dönüştürücü vasıtasıyla işlenmelidir. D/A ve A/D dönüştürücüler kullanılır. Bu bölümde, kuvvetlendirilecek analog bir sinyale baştan sahip olduğumuzu kabul edeceğiz ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 5

6 Belirli bir kaynaktan gelen zamanla değişen sinyaller faydalı olacak şekilde işlenebilmeden önce sıklıkla kuvvetlendirilmesi gerekir. Örneğin Şekil 1 kompakt disk sisteminin çıkışı olan bir sinyal kaynağını göstermektedir. Burada sinyal kaynağı D/A konvertörün çıkışı olup bu sinyal küçük güçlü olan ve zamanla değişen küçük bir akım ve gerilimden oluşur. Hoparlörü sürmek için gerekli güç kompakt diskin çıkış sinyalinden daha büyüktür dolayısıyla kompakt disk sinyali, sesin duyulabilmesi için hoparlörleri sürmeden önce kuvvetlendirilmelidir. Diğer sinyal örnekleri de bir mikrofonun çıkışı, dünya etrafında dönen bir mekikten alınan ses sinyalleri, hava uydusundan alınan video sinyalleri ve EKG cihazından alınan çıkış sinyalleri gibi aynı şekilde kullanışlı ve işlenebilir hale getirilmeden önce kuvvetlendirilmelidir (YÜKSELTİLMELİDİR) ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 6

7 Şekil 1 de gösterildiği üzere bir dc kaynak yükselteçye (yükseltece,(amplifikatöre)) bağlanmıştır. yükselteç devresinde, transistörün yükseltici olarak davranabilmesi için ileri-aktif bölgede kutuplanmış transistörler kullanılmalıdır. Burada hoparlör çıkışının kompakt diskin ürettiği sinyalin mümkün olduğunca net bir kopyası olması için çıkış sinyalinin giriş sinyalinin lineer kuvvetlendirilmiş hali olmasını gerekmektedir. Bu yüzden yükseltecin (amplifikatörün) lineer çalışmasını istemekteyiz ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 7

8 dc güç kaynağı dc güç Giriş işareti CD çalar zayıf işaret (sinyal) gücü Yükselteç (kuvvetlendirici ) güçlü işaret (sinyal) gücü (Amplifier) yük hoparlör Şekil 1.a: Kompakt disk çaların blok diyagramı ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 8

9 Şekil 1.b: Örnek bir yükseltici devresi ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 9

10 Şekil 1 kuvvetlendiricinin iki tip analizini yapmamız gerekmektedir: İlki dc kaynak uyguladığımızdan dolayı dc analiz bunu kutuplama, eğilimleme veya ön gerilimleme olarak bililiyoruz. Bu analizin nasıl yapıldrığını önceki derslrimizde detaylı olarak işlemiştik. İkincisi zamanla değişen sinyal kaynağından dolayı zamanla değişen veya ac analizdir. Bu analizin nasıl yapılacağını, bu analiz için gerekli olan ac eşdeğer devresinin çıkartılışını bu dersimizde işleyeceğiz ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 10

11 Lineer bir yükselteçde süperpozisyon prensibi uygulanır. Süperpozisyon prensibi ugulandığında birden çok bağımsız giriş tarafından uyarılan lineer bir devrenin cevabı her bir giriş kaynağına karşı düşen cevapların tek tek toplamına eşittir. Ac analizi yapılırken aşağıdaki adımlar uygulanarak ac eşdeğer devre elde edilir. a) Bütün dc kaynaklar sıfıra eşitlenir ve kısa devre eşdeğeri yerleştirilir. b) Bütün kapasitörlerin yerine kısa devre eşdeğerleri konulur c) Adım a ve b de kısa devre yapılan elemanlar devreden kaldırılır d) Devre daha kullanılışlı ve daha mantıklı bir şekilde yeniden çizilir ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 11

12 Yukarıdaki kurallar Şekil 3.a da verilen ortak emiterli yükselteç devresine uygulandığında Şekil 3.b de verilen bsitleştirilmiş ac eşdeğer devre elde edilir. Bu eşdeğer devrenin ac analizine tam hazır hale gelmesi için ileride göreceğimiz gibi ilave değişiklikler gerekecektir. Burada hem zamanla değişen ac işaretler (sinyaller) hemde dc işretlerle işlem yapacağız. Bu nedenle bu işaretleri biribirinden ayıran simgeler kullanılmalıdır. Tablo 1 kullanılacak olan simgeleri özetlemektedir. Büyük harf alt simgeli ve büyük harf değişken (örneğin V CE ) DC değeri, Küçük harf alt simgeli ve kücük harf (bazen büyük hafte kullanılmaktadır) değişken (örneğin v ce ) ac değeri, Büyük harf alt simgeli ve küçük harf değişken (örneğin v CE ), toplam ani değeri gösterir. (Şekil 2 ye bakınız) ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 12

13 DC devrede DC değer Ac eşdeğer devrede ac değer Toplam ani değer V BE v be v BE I B i b i B I C i c i C V CE v ce v CE I E i e i E Tablo 1: DC değer, ac değer ve toplam ani değeri gösteren simgeler ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 13

14 Şekil 2: DC sinyal, ac sinyal ve toplam ani değer gösterilimi ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 14

15 Şekil 3.a: Ortak Emiterli Yükselteç Şekil 3.b: Basitleştirilmiş ac eşdeğer devre ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 15

16 2 BİPOLAR (BJT) LİNEER YÜKSELTEÇ (KUVVETLENDİRİCİ) Buradaki amaç tek bir transistörün küçük, zamanla değişen sinyali yükseltilmesinden yola çıkarak yükseltilme işlemini incelemek ve lineer yükseltecin analizinde kullanılan transistörün küçük-sinyal modelini geliştirmektir. Bu bölümda bipolar transistör (BJT) yükselteçlerini inceleyeceğiz. Bipolar transistörler (BJT) göreceli olarak yüksek kazançlarından dolayı geleneksel olarak lineer yükselteç devrelerinde kullanılmıştır. Analizimize bir önceki bölümde tartışılan bir bipolar devreyi göz önüne alarak başlayalım. Şekil 4(a) giriş sinyali V i olan ve hem dc hem de ac sinyali içeren bir devreyi gösterir ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 16

17 Şekil 4.a ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 17

18 Şekil 4.b: Zamanla değişen sinyal kaynağının beyz dc kaynağı ile seri bağlandığı ortak-emiterli yükselyeç devresi ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 18

19 Şekil 4.c (Şekil 1.b ye bakınız) ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 19

20 Şekil 1.b: Örnek yükselteç devresi ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 20

21 Şekil 4(a) Bipolar transistör inverter devresini, Şekil 4(b) de V BB transistörü belirli bir Q noktasında kutuplandıran dc kaynağı, v S kuvvetlendirilecek sinyal olmak üzere ac kaynağı içeren aynı devreyi göstermektedir. Şekil 4(c) daha önceki dersimizde geliştirilen gerilim transfer karakteristiğini göstermektedir. Devreyi bir yükselteç olarak çalıştırmak için transistörü ileri-aktif bölgede kutuplandırarak Q (sükunet noktası veya çalışma noktası) noktasında çalıştırmak üzere dc gerilim ayarlanmalıdır. Bu dc analiz veya devre tasarımı bir önceki dersimizde (dc analizi-kutuplama yöntemleri) detaylı olarak işlenmişti ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 21

22 Örnek olarak sinüsoidal zamanla değişen bir sinyal dc giriş gerilimine V BB bindirilirse çıkış gerilimi zamanla değişen bir çıkış gerilimi üreterek transfer eğrisi boyunca değişecektir. Eğer zamanla değişen çıkış gerilimi giriş gerilimi ile doğru orantılı ve daha büyükse bu durumda devre lineer yükselteçtir. Bu şekilden transistör aktif bölgede kutuplanmamışsa çıkış geriliminin giriş gerilimindeki değişiklik ile orantılı değişmeyeceğini görürüz. Bu durumda artık bu bir yükselteç değildir. Bu bölümde bipolar transistörlerin ac analiz ve tasarımıyla ilgileneceğiz. Bunu yapmak için zamanla değişen çıkış ve giriş sinyalleri arasındaki bağıntıyı belirlemeliyiz. Bu amaçla devrenin temel çalışmasına bir öngörü oluşturması için ilk olarak grafiksel tekniği kullanacağız ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 22

23 2.1 Grafiksel Analiz ve AC Eşdeğer devre Şekil 5, Şekil 4.b da verilen transistörün karakteristiğini, dc yük doğrusu ve Q-çalışma nokrasını göstermektedir. Sinüsoidal sinyal kaynağı Vs şekilde gösterildiği gibi çalışma noktasındaki beyz akımına bindirilmiş zamanla değişen veya ac beyz akımı üretecektir. Zamanla değişen beyz akımı çalışma noktasındaki kollektör akımı üzerine bindirilmiş bir ac kollektör akımı indükleyecektir. Ac kollektör akımı R C üzerinde zamanla değişen bir gerilim üretecektir. Bu gerilimde şekilde gösterildiği gibi bir ac kollektör-emiter gerilimi indükler. Ac kollektör-emiter gerilimi veya çıkış gerilimi genellikle sinüsoidal giriş sinyalinden daha büyüktür. Bu durumda devre yükselteç olarak çalışır ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 23

24 Şekil 4.b: Zamanla değişen sinyal kaynağının beyz dc kaynağı ile seri bağlandığı ortak-emiterli yükselyeç devresi ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 24

25 Time=Zaman Şekil 5: Ortak emiter transistör karakteristikleri, dc yük doğrusu, beyz akımında, kollektör akımında ve kollektör-emiter geriliminde sinüzoidal değişim ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 25

26 Devredeki akım ve gerilimlerdeki sinüzoidal değişimler arasındaki ilişkiyi belirlemek için matematiksel bir model veya metot geliştirmeliyiz. Bahsedildiği üzere bir lineer yükselteçte süperpozisyon uygulanarak dc ve ac analizler ayrı ayrı yapılabilir. Lineer bir yükselteç elde etmek için ac sinyaller arasında lineer bir ilişkiyi garantilemek üzere zamanla değişen veya ac akımlar ve gerilimler yeterince küçük olmalıdır. Bu amacı karşılamak için zamanla değişen sinyaller küçük sinyaller olarak kabul edilir. Böylece ac sinyallerin genlikleri bu lineer ilişkiyi elde etmek için yeterince küçük olmuş olurlar. Yeterince küçük kavramı veya küçük sinyal kavramı küçük sinyal eşdeğer devrelerinin geliştirdikçe daha detaylı olarak tartışılacaktır ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 26

27 Şekil 2.a daki devrenin beyzındaki zamanla değişen bir sinyal kaynağı V S beyz akımında zamanl değişen bir bileşen üretir. Bu da aynı zamanda zamanla değişen bir beyz emiter gerilimine sebep olur. Şekil 5 beyz akımı ve gerilimi arasında eksponansiyel ilişkiyi göstermektedir. DC çalışma noktası üzerine bindirilmiş zamanla değişen sinyallerin genliği küçük ise o halde ac beyz-emiter gerilimi ve ac beyz akımı arasında lineer bir ilişiki geliştirebiliriz ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 27

28 Şekil 6: Bindirilmiş sinüzoidal sinyallerle beyz emiter voltajına karşılık beyz akımı karakteristiği. Çalışma noktasındaki eğim küçük sinyal parametresi olan r e ile ters orantıldır ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 28

29 Ac Eşdeğer Devre Şekil 4 de verilen ortak emiter devresinin ac eşdeğerinin buraya kadar anlatılanlardan Şekil 7 deki gibi olacağını anlamak zor olmasa gerek: Şekil 7: Temel tranzistör devresi ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 29

30 Şekil 8: npn transistörün hibrit-π eş değer devresi. AC sinyal akımları ve gerilimleri gösterilmektedir. Fazör sinyalleri parantez içinde gösterilmektedir ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 30

31 V T termal gerilimi göstermektedir ve daha önce gördüüğümüz gibi V T =kt/q olarak verilmiştir. Burada k= boltzman sabitini T : Kevin cinsinden sıcaklığı ve q: elelektron yükünü ifade etmektedir. g m : kondüktans (iletkenlik) katsayısı V T her defasında yukarıdaki gibi hesaplanmaz. Ortam sıcaklığı 20 veya 25 o C kabul edilip 25 veya 26 mv olarak alınır. r e = v be /i e = V T /I EQ = 26 (V T (mv) / I E (ma) ) veya 25 (mv/i E (ma) olarak alınır ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 31

32 ac i c = β ac i b r v i be b i e v be /(1 ) (1 i e ) v be r e v i be e olarak tanımlandığından ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 32

33 r π =(1+β)r e veya yaklaşık olarak r π =βr e yazılabilir. g m v be I V CQ T v be r I e CQ I EQ r i b r e (( I CQ 1) / ) I CQ (1 ) r i e b i b Elde edilir. Bu durumda Şekil 7 deki ac eşdeğer devre yerine Şekil 8 deki eşdeğer devre verilebilir: ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 33

34 Şekil 9: Ortak emiter akım kazancı kullanarak BJT küçük sinyal eşdeğer devresi. AC sinyal akımları ve gerilimleri gösterilmektedir. Fazör sinyalleri parantez içinde gösterilmektedir ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 34

35 R E direnci varsa ac eşdeğer devre aşağıdaki gibi olur: Şekil ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 35

36 i c i e alınırsa ac eşdeğer devre Şekil 11 daki gibi olur Şekil ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 36

37 Tranzistörün çikiş empedansı veya direncini Z o = r o göz önüne alırsak ac eşdeğer devre aşağıdaki gibi olur: r o direncinin tanımı aşağıda verilmiştir: V A Early gerilimi çok büyük olduğundan r o direnci genel olarak çok büyüktür ve çoğunlukla ihmal edilir ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 37

38 Early gerilimi V A ve r o nun tanımları Şekil 11 ve Şekil 12 de verilmiştir Şekil 12.a: Early gerilimi V A nın tanımı ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 38

39 Şekil 12.b: Early gerilimi V A nın tanımı ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 39

40 Şekil 12: Çıkış direnci r o nun tanımı ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 40

41 AC Beta nın ( βac) DC Beta (β=βdc) ile Karşılaştırılması Şekil 14.a da gösterildiği gibi, tipik bir transistörün için I C akımının I B akımı ile değişimi lineer olmayan bir grafiktir. Eğer Eğrinin üzerinde bir Q noktasını seçersek ve beyz akım değerini I B kadar değiştirirsek, Şekil 14.b de gösterildiği gibi IC kadar değişir. Lineer olmayan eğrinin başka bir noktasında IC / IB oranı farklı olacaktır ve Q noktasında IC / IB oranı da değişebilir. β=β dc = IC / IB ve β ac = IC / IB olduğu için bu iki değer bir miktar değişiklik gösterebilir. Problem çözümlerinde çoğu kez β=β dc = β ac yaklaşıklığını kullanacağız ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 41

42 Şekil 14: β ac ve β dc parametrelerinin grafiksel gösterilimi ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 42

43 Transistörlü yükselteçlerde kullanılan 3 temel bağlantı tipi Şekil 14 de ayrıntılı olarak verilmiştir. Bu bağlantı tipleri sırasıile (daha önce gördüğümüz gibi); Ortak-emiterli yükselteç Ortak-kollektörlü yükselteç Ortak-beyzli yükselteç olarak adlandırılır. Her bir bağlantı tipinin kendine has bir takım özellikleri vardır. Dolayısı ile kullanım alanları farklıdır. İlerleyen bölümlerde sıra ile her bir bağlantı tipinin özelliklerini, dc ve ac analizlerini ayrıntılı olarak inceleyeceğiz ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 43

44 Şekil 15.a: Ortak Emiterli yükselteç (kuvvetlendirici) ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 44

45 Şekil 15.b: Ortak Kollektörlü yükselteç (kuvvetlendirici) ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 45

46 Şekil 15.c: Ortak Beyzli yükselteç (kuvvetlendirici) ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 46

47 ORTAK EMİTERLİ YÜKSELTECİN ÖZELLİKLERİ Yükseltilecek veya kuvvetlendirilecek giriş işareti yükselticinin beyz-emiter terminalleri arasından uygulanmıştır. Çıkış işareti ise; yükselticinin kollektöremiter terminaller arasından alınmıştır. Dolayısıile emiter terminali giriş ve çıkışişareti için ortak uçtur. Bundan dolayıbu yükselteç ortak emiterli yükselteç (OE) olarak adlandırılır. Ortak emiter bağlantılıyükselteç devresinin temel özellikleri aşağıda sıralanmıştır. Gerilim Kazancı(Voltage Gain) : Var Akım Kazancı(Current Gain) : Var Güç Kazancı(Power Gain) : Var, yüksek Sinyal Faz Çevrimi : Var, Giriş Empedansı: Orta düzeyde (500Ω-1kΩ) Çıkış Empedansı: Orta düzeyde (10KΩ-50KΩ ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 47

48 Gerilim bölücülü dc polarmaya sahip ortak emiterli yükselteç devreleri pratikte sık kullanır. Pek çok cihaz ve sistemin tasarımında kullanılan tipik bir yükselteç devresi Şekil 16 te verilmiştir. Şekil 16: Tipik bir OE yükselteç (kuvvetlendirici) devresi ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 48

49 OE devrede V s giriş sinyal kaynağıdır. R s direnci ise sinyal kaynağının iç direncidir. Yükseltilecek sinyal transistörün beyzine C 1 kapasitörü üzerinden uygulanmaktadır. C 1 değeri yeterince büyük (1µF-100µF) seçilmelidir. Çıkış sinyali ise kollektör üzerinden C 2 kapasitörü ile R L yük direnci üzerine alınmaktadır. C 2 değeride C 1 gibi uygun değerde seçilmelidir. Transistörün emiterine bağlı R E direnci, ac çalışmada transistörün kazancını azaltmaktadır. Orta frekans bölgelerinde çalışmada R E nin bu etkisi paralel bağlı C E kapasitörü tarafından yok edilmiştir. Bu nedenle C E kapasitörüde yeterince büyük (1µF-100µF) seçilmelidir. R E direnci sadece dc çalışmada transistörün kararlılığını sağlamaktadır. Bu nedenle C E kapasitörüne emiter bypass kapasitörü denilmektedir ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 49

50 BJT Tranzistorlü Yükselteç devrelerinin ac eşdeğer devre örnekleri ve Gerilim Kazancı A v tanımı Şekil 16 de verilen ortak emiter bağlantılı yükselteç devresinin ele alalım. Devrenin analizi iki aşamada gerçekleştirilir. İlk aşama dc analizi, ikinci aşama ac analizidir. A V =Çıkış gerilimi/giriş gerilimi olarak tanımlanır. DC Analizi Devrenin dc analizi için ilk adım, dc eşdeğer devreyi çizmektir. DC eşdeğer için devrede bulunan kapasitörler açık devre kabul edilir ve V s sinyal kaynağı dikkate alınmaz. Bu koşullar yerine getirildiğinde oluşan dc eşdeğer devre Şekil 17 da verilmiştir ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 50

51 Şekil 17: Ortak emiter bağlantılı yükselteç devresinin dc eşdeğer devresinin Çıkarılması ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 51

52 Devrenin dc analizini yapalım. DC analizde amaç transistörün polarma akım ve gerilimleri hesaplayarak çalışma bölgesi belirlenmekti. O halde, Thevenin eşdeğer devresinden yararlanarak; ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 52

53 Bulunan sonuçlardan transistörün aktif bölgede çalıştığı görülmektedir. O halde ac analize geçebiliriz ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 53

54 ac analizi Devrenin ac analizi için ilk adım, ac eşdeğer devreyi çizip daha sonra hibrid π veya r e modelini çıkarmaktır. DC eşdeğer için devrede bulunan dc kaynaklar ve kapasitörler kısa devre kabul edilir. Bu koşullar altında oluşan ac eşdeğer devre Şekil 18 de verilmiştir Şekil 18: Ortak emiter bağlantılıyükselteç devresinin dc eşdeğer devresinin çıkarılması ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 54

55 Yükselteç devresinin küçük sinyal eşdeğer devresi için ikinci aşama ise transistörün eşdeğer modelini yerleştirmektir. Bu işlem sonucunda ortak emiterli yükselteç devresinin küçük sinyaller için eşdeğer devre modeli şekil 19 de verilmiştir. Şekil 19: Ortak emiterli yükselteç devresinin küçük sinyal eşdeğer devre modeli ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 55

56 Gerekli parametreleri hesaplayarak ac analize geçelim. Önce transistörün iletkenlik Katsayısını ve beyz-emiter arası sinyal gerilimi değerlerini bulalım. (r e 1/g m =10 Ω) (r π =βr e =100x10=1000 Ω =1 kω) r e doğrudan V T / I E olarakta hesaplanabilir. Eşdeğer devre modelinden yararlanarak Vs, Rs ve R in çevresinden hareket ederek göz denklemini yazarak V değerini bulalım ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 56

57 v in =v π =0.149vs v0 ( 100mA/ V )( v s )( 2/ 3) v s A V =v o / v π A V v v 67 - İşareti giriş gerilimi ile çıkış gerilimi arasında 180 o faz farkından kaynaklanmaktadır (faz çevirici özelliği) s s ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 57

58 ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba 58 Veya b e in i v r L C L C b L C L C c o R R R R i R R R R i v ) *(. * ) ( V L C e L C b e L C L C b in o V A R R r R R i r R R R R i v v A

59 KAYNAKLAR 1. Robert Boylestad and Louis Nashelski, Elektromik Cihazlar ve Devre Teorisi, Palme Yayıncılık 2. Mehmet Akbaba, Elektronik Ders Notları 3. Thomas L. Floyd, Electronic Devices, Merill Publishin Company 59