DENEY NO: 4 ORTAK EMETÖRLÜ YÜKSELTEÇ

Transkript

1 DENEY NO: 4 OTAK EMETÖLÜ YÜKSELTEÇ DENEY MALZEMELEĐ: BC237 npn transstör 87kKΩ, 9.1kΩ, 3.3kΩ, 8.2kΩ, 2x1kΩ, 10 kω luk ptansmtr 2x10µF 1nF kndansatör ağlantı tllr a da krkdllr NOT: Dr lmanlarının anma lasılığına karşın önml lanların dğnn alınması tas dlr. GĐĐŞ: Br şart kanağı tarafından grşn ugulanan küçük gnlkl şartlr, çıkış ucuna ağlı ulunan ük, kutlndrrk rn dr üksltç adı rlr. Yarıltkn dr lmanlarının stnn çalışma nktasında çalışması çn uçlarına lrl r DA şart ugulanmalıdır. Örnğn Slsumdan apılmış 1N4001 ddunun ltm gçms çn n az luk r grlmn ugulanması grkr. Anı şkld üksltçlrd kullanılan transstörlrn az uçları, drnçlr kullanılarak öngrlmlnr. Drd kullanılan transstörün kutuplama akım grlmnn dğr drnn kullanım alanına gör sçlr. Kutlndrcnn grşn küçük gnlkl dğşkn şart an aa şart ugulanmadan önc DA slm kullanarak transstörün stnln çalışma nktasında çalıştırılması amaçlanmaktadır. Grşt şart kkn drnn çktğ akımlara şta çalışma a da sükunt(quscnt) akımı adı rlr. Yük dğrusunu çzlmk çn transstörün ksm dumda lduğu nktalar saptandıktan snra u k nkta Şkl 2.3 d görüln grafk üzrnd r dğru mdana gtrck şkld rlştrlr. Bu dğrua DA ük dğrusu dnr. Blrlnn dğrlr gör transstörün çalışma nktaları u dğru üzrnd lur. Br transstörün üksltç larak çalışması çn mtör-az klmnn lr, klktör-az klmnn trs önd kutuplanması grkldr. + cc 1 c C2 C1 E1 g 2 E2 CE Şkl 2.1. Ortak mtörlü üksltç

2 Ugulamada kullanılan üksltçlrn %90 ı rtak mtörlü üksltçlrdr. Bu tp çalışmada drnç dğrlr C grlm, CC slm grlmnn arısı lacak şkld sçlr. Şkl1 d rtak mtörlü dr görülmktdr. Drd, çalışma nktası DA akım grlm dğrlrnn ükündn şart kanağından tklnmms çn C1 C2 kndansatörlr kullanılmıştır. Bu kndansatörlr ağlama kndansatörlr dnr. Emtör drnçlr E1 E2 drnçlrndn luşmaktadır. CE kndansatörü, drd DA lşnlr alıtmak amacıla kullanılmaktadır. Bu kndansatör E2 drncn parall ağlı lduğundan E2 drncn aa şartlr açısından kısa dr tmktdr. CE kndansatörün atlatma kndansatörü dnr. Grşt şart kkn slm grlm rldğnd drdk kndansatörlr çalışma nktasına karşılık gln dğru grlml dlar. Kndansatörün tanımı grğ, uçları arasındak grlm sat kaldığında akan akım sıfırdır. Buna gör drnn çalışma nktası üüklüklr hsaplanırkn ağlama atlatma kndansatörlr açık dr alınmalıdır. 1 2, az ölücü kutuplama drsdr. CE, dğru lşnlr açısından açık dr alındığında EE1+E2 drnc lduğu görülür. Drnn grşn aa şart ugulandığında kndansatörlrn raktansı 1 /ωc, çalışma frkansında drdk drnç dğrlrn gör çk küçük lduğundan u frkans aralığında C1, C2 CE kısa dr kaul dlr. Bslm grlm sat r dğr lduğundan aa şartlr çn kısa dr lduğu kaul dlr. Şkl 2.2 d drnn aa şartlr şdğr drs görülmktdr. c g 1 2 E1 c Şkl 2.2. aa şartlr şdğr drs Bu drd görüln parall drnçlr rn şdğrlr kullanıldığında // C C C B 1 // lacaktır. aa şartlr açısından mtörd ulunan drnç E1 dr. Drd kutlndrcnn ükü, s transstörün klktörü l drnn tprağı arasına gln aa şart şdğr drncdr. Transstörün klktör

3 çrmn grn aa şartlr açısından tplam drnç + l hsaplanır. Transstörün dğru akım ükü DC, dğşkn şart ükü AC dr. DA, C E drnçlr tplamına şttr. Transstörün grşn aa şart ugulanmadığında klktör akımı IC klktörmtör grlm CE grlm çalışma nktası Q a karşılık gln dğrdr. aa şart ugulanınca IC akımı, C arasında palaşılır. Bu üzdn CE grlm AC drncnn dğşndn tklnmktdr. Hm aa ük dğrusu hm d DA ük dğrusu çalışma nktasından gçmktdr. DA ük dğrusu ata ksn CC dğrnd ksrkn, aa ük dğrusu ata ksn CO dğrnd ksmktdr. Bunun s AC DC dğrlrnn rrndn farklı lmasıdır. AC<DC dr CO<CC lacaktır. DA ük dğrusundan + I, aa ük dğrusundan I ağıntıları ld dlr. Yüksltç CO CEQ AC grşn aa şart ugulandığında CEQ grlm carında n fazla CO n az CEsat dğrnd lalr. Gnllkl CEQ-CEsat l CO-CEQ dğrlr rrndn farklıdır. Bu farklılık grştn ugulanalck şart sınırlamaktadır. Kırpılmasız maksmum gnlk, u dğrlrdn küçük lan tarafından lrlnr. B drncnn dğr nrmal dğrndn üük sçlrs çıkış şartnn pztf altrnansında kırpılma, küçük sçlrs ngatf altrnansında kırpılma gözlnr. Ndnn araştırınız. CQ CC AC CEQ DC CQ Şkl 2.3. Transstörün ük dğruları Şkl 2.2 d rln drd transstörün aa şdğr mdl rn knulursa Şkl 2.4 dk şdğr dr ld dlr. Bu drnn akım çıkış grlm fadlr g şttr. Bağıntıda ulunan (-) şart grlm m, transfr önü l akım önünün rrn trs lmasındandır. B C gm r E g c 2 E1 Şkl 2.4. transstörün aa mdlnn rn knması l ld dln dr

4 Grş kısmına akarak aşağıdak dnklmlr azılır. r + r + ( + g ) 0 g m r + ( + gm ) Akım kazancı kazancı A β a şttr. Ortak mtörlü r üksltcn grlm β a ağlıdır. Bu paramtr sıcaklık, ürtm transstörün kullanım sürs g faktörlr ağlıdır. Bu üzdn drlr tasarlanırkn grlm kazançlarının u paramtrdn tklnmmlr sağlanmaa çalışılır. Bunun n kla öntmlrndn r E mtör drnc kullanmaktır. g m β β gm (r + (1+ ) ) (r // B (r + (1+ β ) ) // + (1+ β B ) ) Bu dnklmlrdn ararlanarak A grlm kazancının ağıntısı aşağıdak g ld dlr. A g r << (1+β ) β β (r A + 1 A + (1+β ) ) β (1+β ) β (r + (1+β ) ) (r β + (1+β Bu ağıntılardan açıkça görülür k; kazanç ngatf lmaktadır. Kazancın ngatf lması l grş şart l çıkış şart arasında 180 lk r faz farkı ardır. Dğr r dşl grş pztf önd dğşrkn çıkış ngatf önd dğşcktr. E mtör drncnn drd ulunması l grlm kazancının β a lan ağımlılığı rtadan kaldırılmıştır. Ortak mtörlü üksltçlrn grlm kazançları üksk, grş çıkış drnçlr rta dğrddr. Bağıl Kazanç Dsl Tanımı: Grlm kazancının ada dğr kazançların üksltçlrd lgartmk üüklük larak tanımlanması r çk durumda fadalı lur. Bu göstrlşt kazancın mdülü kullanılır. Lgartmk ölçklndrmd sas alınan güç kazancı P db(dsl) cnsndn fad dlr. db cnsndn güç kazancı K G 10lg dr. P ) )

5 Güç kazancına nzr r şkld grlm kazancı kazancı I I K (db) 20lg K, akım K (db) 20lg K şklnd fad dlr. Bu ağıntı güç kazancının grlm grlm kazançlarının kars l rantılı lmasından ararlanarak ld dlmştr. Grş drnc çıkış drnc lan r üksltçt güç kazancı 20lg dr. K g (db) K + 10lg K I + lması halnd u üç kazanç fads rrn şttr. Br Yüksltcn Frkans Karaktrstğ: Frkans ğrlr r drnn kazancının a hrhang r transfr üüklüğünün mdülü fazının dğşmlrn rn ğrlr larak tanımlanır. Br grlm kutlndrcsnn grşn küçük gnlkl f frkanslı r snüzdal şart ugulandığını düşünlm. şartn gnlğ sat tutularak frkansı dğştrlrs gnş r frkans ölgsnd çıkış grlm gnlğn d sat kaldığı görülür. Daha üksk frkanslara dğru gdldğnd çıkış gnlğnd azalma rtaa çıkar. Bnzr r azalma üksltcn ç apısına ağlı larak alçak frkanslarda mdana glr. Çıkış şartnn gnlğnn frkansla dğşmn rn grafğ üksltcn gnlk-frkans a da üksltç kazancının frkansla dğşmn rn grafğ kazanç-frkans ğrs dnr. Frkans ğrlrnd ata ksn frkansa gör gnllkl lgartmk larak ölçklndrlr. Düş ksn lnrdr. Kazancın sat kaldığı ölgdk dğrnn mdülünün 1 / 2 sn düştüğü frkanslara alt üst ksm frkansları, u k frkans arasında kalan ölg 3dB ant gnşlğ dnr. Kazanç-frkans ğrlr çıkartılırkn grş şartnn gnlğ sat tutulup frkansı dğştrlrk çıkış gözlnr. Hr frkans dğr çn kazanç hsaplanır. Hsaplanan kazanç dğrlr db çrlr. Düş ksnd kazanç dğrlr ata ksnd frkans dğrlr lacak şkld ğr çzlr. K(dB) K K / 2 3 db Bant Gnşlğ Şkl 2.5. Kazanç Frkans Eğrs

6 ÖN HAZILIK 1. BC237 nün dnd raprda apacağınız trk hsaplarda kullanalcğnz düşündüğünüz katalg lglrn araştırınız. 2. Dnd kullanılacak lan rtak mtörlü drnn C kndansatörü drd dğl kn durumlarında /g grlm kazancını, grş drncn çıkış drncn hsaplaınız. DENEYĐN YAPILIŞI: 1. Transstr ün hfe sn amtr ardımı l ölçrk kaddnz. hfe 2. Şkl 2.6 dak rtak mtörlü üksltç drsn kurunuz. Dr grş şartn ugulamadan önc CE kndansatörü drd dğl kn B, C, E, CE 0 grlmlrn ölçüp aşağıdak tala kaddnz. Ölçtüğünüz dğrlr l trk hsaplamalarınızı karşılaştırıp rumlaınız khm c 8.2khm C2 C1 10uF BC237 g 10uF 2 9.1khm E1 100hm 3.3khm C 1nF E2 1khm CE 470uF Şkl 2.6. Ortak mtörlü üksltç CE drd arkn Tal 1 CE drd kkn B() C() E() CE() () B() C() E() CE() 0() Ölçüm Hsap 3. Drnn grşn ugulamak üzr snal kanağını frkansı 5 khz, gnlğ 20m lan snüs şartn aarlaınız. CE kndansatörü drd ağlı kn çıkış grlmn g grş grlmnn slskpta anı anda gözlp kaddnz.

7 Anı şlm CE kndansatörünü drdn çıkarıp tkrarlaınız. Ölçümlrnzdn ararlanarak /g grlm kazancını hsaplaınız faz farkı lup lmadığına akınız. Drnn rtak mtörlü larak çalışıp çalışmadığını rumlaınız trk hsaplamalar l karşılaştırınız. 4. Şkl 2.6 dak drnn grş grlm(g) gnlğn 20m da sat tutup frkansını 10Hz dn aşlaarak 500kHz kadar arttırarak çıkış grlmlrn ölçüp, aşağıdak tala kaddnz. Kazanç(d)-frkans(KHz) ğrsn lgartmk larak ölçklndrrk çznz. Alt ksm, üst ksm frkanslarını and gnşlğn ulunuz. Tal2 Frkans () K(/) K(dB) Frkans () K(dB) K(dB) 5. Snal kanağından drnn grşn frkansı 5kHz, gnlğ 20m lan üçgn dalga ugulaınız. Grş grlmn çıkışta zulma kırpılma lmaan r şart ld dn kadar attırınız. Bzulmanın lduğu s tspt dnz. Grş çıkışı anı anda slskpta gözlp kaddnz. Burada aptığınız şlm l çıkışın maksmum salınım aralığını lrlnz. aa DA ük dğrularını çzrk çıkış maksmum salınım aralığını lrlnz. 6. Şkl 2.7 dk düznğ kurunuz(lk larak rln dr Şkl 1 dk kskl çzg çndk drdr). CE kndansatörü drdkn ptunu dr 0Ω larak ağlaınız. Grştn frkansı 5kHz, gnlğ 20m lan snüs şart ugulaınız. Çıkış grlmn(0) slskpta gözlp grlm ssn kaddnz. Grş grlmn çıkışta zulma kırpılma lmaan r şart ld dn kadar attırınız. Grş grlmn sat tutup ptunu attırarak çıkış grlmn arıa düşürünüz. ptunu drdn çıkarıp drncn ölçüp kaddnz. Bu dğr üksltcn grş drnc şttr. Ndn araştırınız. Ölçüm snucunu trk snuçla karşılaştırıp rumlaınız. 10 K g 50% Şkl2.6 dak dr Şkl 2.7. Grş drncnn ld dlms 7. Şkl 2.8 dk düznğ kurunuz drnn çıkışında ük drnc kkn Grştn frkansı 5kHz gnlğ 20m lan snüs şart ugulaınız. Çıkış

8 grlmn(0) slskpta gözlnz. Grş grlmn çıkışta zulma kırpılma lmaan r şart ld dn kadar attırıp grlm ssn kaddnz. Şkl 2.8 d göstrldğ g, ptu 0Ω kn çıkışa 1kΩ sr drnç ağlaınız. Çıkış grlmn ölçtüğünüz grlm ssnn arısı lana kadar arttırınız. ptunu drdn çıkarıp drncn ölçüp kaddnz. pt+1kω üksltcn çıkış drnc O a şttr. Ndn araştırınız. Ölçüm snucunu trk snuçla karşılaştırıp rumlaınız. g Şkl2.6 dak dr K 50% 1K Şkl 2.8. Çıkış drncnn ld dlms