YÜKSELTEÇLER Ö Ğ R. G Ö R. D R. E S R A B İ L A L Ö N D E R

Transkript

1 Ö Ğ R. G Ö R. D R. E S R A B İ L A L Ö N D E R

2 RF YÜKSELTEÇLERİ SINIFLANDIRMA 1. Dar bant akortlu RF yükselteçleri 2. Geniş bant akortlu RF yükselteçleri 3. Entegre devreli RF yükselteçleri IF YÜKSELTEÇLERİ IF Yükselteçlerinde Kuplaj (İndüktif Bağlama) SINIFLANDIRMA 1. Tek akortlu IF yükselteçleri 2. Çift akortlu IF yükselteçleri

3 RF YÜKSELTEÇLER RF yükselteci yüksek kazançlı, düşük gürültülü, akortlu bir yükselteçtir. Bir alıcı sisteminde kullanıldığı zaman alınan sinyalin karşılaştığı ilk etkin kademedir. Bir RF kademesinin temel amaçları seçicilik, yükseltme ve duyarlıktır.

4 RF yükselteçlerinde arzu edilen özelikler Düşük ısıl gürültü Düşük gürültü faktörü Orta-yüksek kazanç Orta seviyede seçicilik Yüksek hayal frekansı bastırma oranı Düşük modülasyonlar arası ve harmonik bozulma

5 Düşük ısıl gürültü RF yükselteçlerinde arzu edilen özelikler Sıcaklık, bant genişliği ve direnç azaltılarak ısıl gürültü azaltılabilir. RF yükseltecinde sıcaklığı azaltmak için alıcının ön ucu yapay olarak soğutulabilir. RF yükseltecinin bant genişliğini azaltmak için akortlu yükselteçler kullanılabilir. RF yükseltecinin direncini azaltmak için ise özel imal edilmiş katıhal bileşenler kullanılabilir.

6 Düşük gürültü faktörü RF yükselteçlerinde arzu edilen özelikler Yükseltecin ürettiği gürültüye karşılık ne kadar kazanç sağladığının bir ölçüsüdür. Düşük gürültü faktörü için dahili gürültü azaltılmalı bant genişliği azaltılmalıdır.

7 RF yükselteçlerinde arzu edilen özelikler Düşük modülasyonlar arası ve harmonik bozulma Toplam gürültü tayfına ilişkisel gürültü katmak suretiyle gürültü faktörünü azaltan, doğrusal olmayan biçimlerdir. Yükseltecin çalışması ne kadar doğrusal ise oluşan doğrusal olmayan bozulma o kadar az, alıcının gürültü faktörü o kadar iyi olur.

8 RF yükselteçlerinde arzu edilen özelikler Yüksek hayal frekansı bastırma oranı Alıcıya girdiği ve yerel osilatör frekansıyla karıştığı taktirde, IF değerine eşit bir vektör çarpım oluşturan seçilmiş RF dışındaki her frekansa hayal frekansı denir. Hayal frekansını bastırma oranı, ön seçicinin hayal frekansını bastırabilme yeteneğinin sayısal ölçüsüdür. Ön seçicinin bant aralığı yeteri kadar darsa, hayal frekansının alıcıya girmesi engellenmiş olur. RF yükseltecinin IFRR si, ön seçicinin IFRR si ile birleşerek, alcının giriş bant genişliğini yeterli ölçüde azaltır ve hayal frekansının karıştırıcı/dönüştürücü kademesine girmesini engeller.

9 RF YÜKSELTEÇLERİ 1. DAR BANT AKORTLU RF YÜKSELTECİ Dar bant yükselteçler genelde alıcı- verici devrelerinde kullanılıp, frekans bandı dar olan sinyallerin yükseltilmesinde kullanılır.

10 1. DAR BANT AKORTLU RF YÜKSELTECİ Dar bant yükselteçlere en iyi örnek alıcı devrelerindeki transistörlü RF yükselteçleridir.

11 1. DAR BANT AKORTLU RF YÜKSELTECİ Yükseltilmiş sinyal T1-C1 seçici tank devresi Emiteri ortak bağlantılı yükseltme

12 1. DAR BANT AKORTLU RF YÜKSELTECİ Bu devrede seçiciliği artırmak için anten ve kollektör devreleri aynı frekansta rezonansa gelecek şekilde ayarlanmalıdır. Genellikle iki veya daha fazla RF yükselteç birinin çıkışı diğerinin girişi olacak şekilde kaskat bağlanır. Daha az gürültü daha yüksek kazanç elde etmek için.

13 2. GENİŞ BANT AKORTLU RF YÜKSELTECİ Yükseltme sistemlerindeki bazı uygulamalarda sinüzoidal olamayan sinyallerin yükseltilmesi gerekir. Bu sinyaller testere dalga sinyalleri ile onun çok sayıdaki harmoniklerini içerir. Yükseltme sistemi ana frekans ile harmoniklerin tamamını eşit olarak yükseltmelidir. Bu tip yükseltme yapan sistemlere geniş bant (video) yükseltici denir.

14 Kare dalga belirli faz ve genlik ilişkisine sahip ana frekans ve sonsuz sayıdaki tek sayılı harmoniklerden oluşur. Ana frekans ile harmonikler aynı fazlı olmalıdır. Kare dalga yükseltilmek istenirse bütün frekanslar aynı anda ve eşit olarak yükseltilmelidir.

15 2. GENİŞ BANT AKORTLU RF YÜKSELTECİ Bir geniş bant yükselticinin bant sahası birkaç Hz den birkaç MHz e kadardır.

16 2. GENİŞ BANT AKORTLU RF YÜKSELTECİ Geniş bant sahası elde etmenin bir yolu küçük yük direnci kullanılmaktır.

17 3. ENTEGRE DEVRELİ RF YÜKSELTECİ Temel diferansiyel yükselteçlerin blok ve devre şeması

18 3. ENTEGRE DEVRELİ RF YÜKSELTECİ Diferansiyel (fark) yükseltici de iki ayrı giriş ve iki ayrı çıkış ucu vardır. Sinyaller giriş uçlarından birine ya da her ikisine birden uygulanabilir. Çıkış gerilimleri her iki çıkış ucunda da görülecektir. Girişler iki ayrı transistörün beyzinden çıkışlar iki kollektörden alınır. Transistörlerin emiterleri ortak emiter direncine bağlanır. Yükselteç tek bir gerilim kaynağıyla da çalışabilir.

19 3. ENTEGRE DEVRELİ RF YÜKSELTECİ Diferansiyel (fark) yükseltici de iki ayrı giriş ve iki ayrı çıkış ucu vardır. Sinyaller giriş uçlarından birine ya da her ikisine birden uygulanabilir. Çıkış gerilimleri her iki çıkış ucunda da görülecektir. Girişler iki ayrı transistörün beyzinden çıkışlar iki kollektörden alınır. Transistörlerin emiterleri ortak emiter direncine bağlanır. Yükselteç tek bir gerilim kaynağıyla da çalışabilir.

20 Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları Yükselteç devreleri genellikle iki kısımda incelenmektedir. Bunlar, gerilim yükselteçleri ve güç yükselteçleridir. Gerilim yükselteçleri, ses sinyalini elektrik enerjisine çeviren mikrofon gibi elektronik cihazlardan gelen düşük sinyallerin gerilim veya akımını yükseltir. Güç yükselteçleri ise büyük gerilim ve akım kazancı sağlayan, ses yükselteci, verici yükselteci veya motor kontrol yükselteci gibi yüksek gerilim ve akımda çalışan devrelerdir.

21 Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları Yükselteç çalışma yerlerine göre üç grupta incelenirler. a) A sınıfı yükselteçler b) B yada AB sınıfı yükselteçler c) C sınıfı yükselteçler

22 a) A sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları Girişine uygulanmış düşük sinyali çıkışına güçlendirilmiş ve bozulmamış şekilde (gerilim ve akımı yükseltilmiş) veren devrelere A sınıfı gerilim yükselteci denir. Bu tür yükselteç devreleri, girişlerindeki küçük seviyeli sinyalleri güç yükselteçlerine uygulamak amacıyla kullanılır. Kullanım alanları ses sistemlerinde, radyo ve teyplerde ön yükselteç korotkoff seslerinin yükseltilmesi

23 a) A sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları

24 a) A sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları

25 b) B sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları B sınıfı yükselteçlerde çalışma noktası VCE - IC karakteristik eğrisinin VCC = VCE noktası üzerindedir. B sınıfı yükselteçler push-pull (itme-çekme) olarak çalıştıklarından bu tür yükselteçlere aynı zamanda push-pull yükselteçler de denir. B sınıfı push-pull bir yükselteçte iki transistör bulunur ve giriş sinyalinin bir periyodunun iki ayrı alternansında sırayla iletime geçerler. Transistörlerden biri iletimde iken diğeri yalıtımdadır.

26 b) B/AB sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları Transistörlerin çıkışındaki sinyal transformatörün sekonderinde birleşir. Ancak birleşme noktalarında bazen pozitif alternanstan negatif alternansa, bazen de negatif alternanstan pozitif alternansa geçişte bozulmalar görülür. Bu durum, çıkışta distorsiyon (sinyal bozulması) oluşturur.

27 b) B/AB sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları Çıkıştaki bozulmayı ortadan kaldırmak için devrede giriş transformatörünün sekonder ucuna gerilim bölücü dirençler ile birleşik polarma uygulanır. Bu tür devreler, AB sınıfı push-pull yükselteç olarak çalışır. DC beyz akım üzerine AC beyz akımı bindirilerek transistörler sürekli iletimde tutulmaktadır.

28 c) C sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları Eğride görüldüğü gibi C sınıfı yükselteçler kesim noktasından ileride polarmalandırılır. Karakteristik eğriden de anlaşılacağı gibi çıkış akımı, giriş sinyalinin sadece küçük bir bölümünde mevcuttur

29 c) C sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları Bu devrede transistörün beyz ucuna VBB aracılığıyla negatif gerilim uygulanmakta ve transistör kesim durumunda tutulmaktadır. Giriş sinyali, bu negatif gerilimi aşacak seviyede yükselene kadar transistör iletimde olmayacaktır. Transistör ancak pozitif alternansın küçük bir parçasında iletime geçer.

30 Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları c) C sınıfı yükselteçler Çıkıştaki IC akımına bakarsak bir sinüs dalgası şeklinde olmadığını görürüz. Girişe tam bir sinüs dalgası uygulansa dahi çıkışta ancak pozitif alternansın tepe bölümü elde edilir. Bu da girişteki sinyal şeklinin aşırı bozulması demektir ve aşırı distorsiyon (gürültü) anlamına gelir. Bu kadar yüksek distorsiyonlu bir devre ses frekans yükselteçlerinde kullanılamaz.

31 c) C sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları Transistörün kolektör devresinde LC elemanlarından oluşan bir rezonans (tank) devresi yer almaktadır. Rezonans devresi, kolektör akımındaki kesik kesik bölümleri (pozitif alternansları), devrenin salınımı yoluyla transformatörün sekonderine tam saykıl olarak aktarmaktadır..

32 c) C sınıfı yükselteçler Yükselteçlerde Çalışma Sınıfları Yani C sınıfı yükseltecin bozduğu sinyalin şekli tank devresi tarafından telafi edilmektedir. Sonuç olarak transistör giriş sinyalini yükseltirken, tank devresi de sinyalin yükseltilmesi sırasında meydana gelen bozulmayı düzeltir.

33 Emiter çıkışlı ya da entegre devreli işlemsel yükselteç A veya B sınıfı push-pull A veya B sınıfı push-pull A sınıfı

34 IF YÜKSELTEÇLER IF ara frekans yükselteçleri, RF yükselteçlerine çok benzeyen nispeten yüksek kazançlı akortlu devrelerdir. IF ve RF yükselteçleri arasındaki tek fark, IF yükselteçlerinin sabit bir geçiş bandında ve sabir bir frekansta çalışmalarıdır. Dolayısıyla kararlı, yayılım yapmayan ve kolayca nötürleştirilebilen IF yükselteçleri tasarlamak ve imal etmek kolaydır.

35 IF YÜKSELTEÇLER IF ara frekans yükselteçleri sabit frekansta çalıştıkları için birbirini izleyen yükselteçler çift-akortlu devrelerle indüktif bağlanabilir. Çift akortlu devrelerde, transformatörün hem primer hem de sekonder tarafı akortlu tank devresidir. Dolayısıyla düşük biçim faktörü ve iyi seçicilik gerçekleştirmek kolaydır. Biçim faktörü bir filtrenin frekansa bağlı kazanç grafiğinin biçimini belirler. Bir alıcının kazancının ve seçiciliğinin büyük bölümü IF yükselteci bölümünde gerçekleşir.

36 IF YÜKSELTEÇLER IF kademesinde 2 ila 5 arasında IF yükselteci vardır. Aşağıdaki şekil 3 kademeli bir IF bölümünün şematik diyagramıdır.

37 IF YÜKSELTEÇLER İndüktif Bağlama (transformatörle bağlama) RF ve IF yükselteçlerini bağlama da en sık kullanılan yöntemdir. İndüktif bağlamada bir tansformatörün primer sargılarında indüklenen gerilim, sekonder sargılara aktarılır. Sekonder sargıda indüklenen gerilim aşağıdaki gibi bulunur. ES=w.M.IP Es= sekonder sargıda indüklenen gerilim w= açısal hız M= karşılıklı indüktans (bir bobinin başka bir bobinde gerilim indükleyebilmesidir) IP= primer akım

38 IF YÜKSELTEÇLER İndüktif Bağlama (transformatörle bağlama) ES=w.M.IP Es= sekonder sargıda indüklenen gerilim w= açısal hız IP= primer akım M= karşılıklı indüktans. M bir bobinin başka bir bobinde gerilim indükleyebilmesidir ve kuplaj katsayısı k ile orantılıdır. k= kuplaj katsayısı LS=sekonder sargı indüktansı LP= primer sargı indüktansı M=k(LS.LP) 1/2

39 IF YÜKSELTEÇLER Transformatörle bağlı yükselteçler iki genel bölüme ayrılır. a) Tek akortlu indüktif bağlı yükselteçler b) Çift akortlu indüktif bağlı yükselteçler

40 a) Tek akortlu indüktif bağlı yükselteçler IF YÜKSELTEÇLER Aşağıdaki düzenlemeye akortsuz primer-akortlu sekonder adı verilir. Kondansatör sekonder sargılara paraleldir.

41 a) Tek akortlu indüktif bağlı yükselteçler IF YÜKSELTEÇLER Bu devrede ES sekonderin rezonans frekansına ulaşılıncaya kadar artar. Daha sonra yine azalmaya başlar.

42 a) Tek akortlu indüktif bağlı yükselteçler IF YÜKSELTEÇLER Bağlama ( gevşek, orta, sıkı) değiştiğinde sekonder gerilimde değişir. Gevşek bağlamada sekonder gerilim düşük bant genişliği dardır. Bağlama katsayısı arttıkça sekonderde indüklenen gerilim ve bant genişliği artmaktadır.

43 a) Tek akortlu indüktif bağlı yükselteçler IF YÜKSELTEÇLER Aşağıdaki düzenlemeye akortlu primer-akortsuz sekonder adı verilir. Kondansatör primer sargılara paraleldir.

44 a) Çift akortlu indüktif bağlı yükselteçler IF YÜKSELTEÇLER Bu düzenlemeye akortlu primer- akortsuz sekonder denir. Transformatörün hem primer hem de sekonder sargılarına paralel kondansatör vardır.

45 a) Çift akortlu indüktif bağlı yükselteçler IF YÜKSELTEÇLER Çift akortlu devrenin genlik frekans yanıt eğrisi kritik bağlama adı verilen bağlaşım katsayısına kadar tek akortlu devrenin eğrisine benzer.

46 a) Çift akortlu indüktif bağlı yükselteçler IF YÜKSELTEÇLER Kritik bağlama yansıyan direncin primer dirence eşit olduğu noktadır. Çift akortlu yükseltecin bant genişliği şöyle hesaplanır: BG=k.F0 Kopt=1,5.Kc Kc= kritik bağlama

47 IF YÜKSELTEÇLER BANT GENİŞLİĞİ DARALTMASI Birden çok akortlu yükselteç kaskat bağlandığında, toplam yanıt ayrı ayrı yanıtların çarpımına eşit olur. Eklenen her yükselteçte kademenin bant genişliği daralır.

48 IF YÜKSELTEÇLER BANT GENİŞLİĞİ DARALTMASI n tane tek akortlu kademenin toplam bant genişliği n tane çift akortlu kademenin toplam bant genişliği BG1: 1 tane akortlu yükseltecin bant genişliği

49 IF YÜKSELTEÇLER BANT GENİŞLİĞİ DARALTMASI ÖRNEK: