DENEY NO: 6 1.) ORTAK EMETÖRLÜ KUVVETLENDİRİCİLER. DENEY MALZEMELERİ: BC237 npn transistör

Transkript

1 DENEY NO: 6 1.) OTAK EMETÖLÜ KUETLENDİİCİLE DENEY MALZEMELEİ: BC237 npn transstör 87kΩ, 9.1kΩ, 3.3kΩ, 8.2kΩ, 100 Ω, 2x1kΩ, 10 kω luk ptansmtr 2x10μF, 1nF, 470μF kndansatör ağlantı tllr a da krkdllr NOT: Dr lmanlarının anma lasılığına karşın önml lanların dğnn alınması tas dlr. GİİŞ: 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 6.3 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 6.1. Ortak mtörlü üksltç 1

2 Ugulamada kullanılan üksltçlrn %90 ı rtak mtörlü üksltçlrdr. Bu tp çalışmada drnç dğrlr C grlm, CC slm grlmnn arısı lacak şkld sçlr. Şkl 6.1 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 E=E1+E2 drnc lduğu görülür. Drnn grşn aa şart ugulandığında kndansatörlrn raktansı 1 / C, 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 6.2 d drnn aa şartlr şdğr drs görülmktdr. c g 1 2 E1 c Şkl 6.2. aa şartlr şdğr drs Bu drd görüln parall drnçlr rn şdğrlr kullanıldığında // C C C B // 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 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. AC 2

3 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 CO I ağıntıları ld dlr. Yüksltç 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 CEQ DC CQ Şkl 6.3. Transstörün ük dğruları Şkl 6.2 d rln drd transstörün aa şdğr mdl rn knulursa Şkl 6.4 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 gm C π r g 2 π π E c E1 Şkl 6.4. transstörün aa mdlnn rn knması l ld dln dr Grş kısmına akarak aşağıdak dnklmlr azılır. r r ( g ) 0 g r ( m m g ) 3

4 Akım kazancı kazancı A a şttr. Ortak mtörlü r üksltcn grlm 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. gm gm (r (1 )) (r (1 ) // B (r (1 ))// B ) Bu dnklmlrdn ararlanarak A grlm kazancının ağıntısı aşağıdak g ld dlr. A g r (1 ) (r A 1 A (1 ) ) (r (1 ) ) (r (1 ) (1 ) 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 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 Güç kazancına nzr r şkld grlm kazancı kazancı ) K (db) 20lg K, akım K (db) 20lg K şklnd fad dlr. Bu ağıntı güç kazancının I I grlm grlm kazançlarının kars l rantılı lmasından ararlanarak ld dlmştr. Grş drnc çıkış drnc lan r üksltçt güç kazancı 4

5 K g (db) K 10lg K I 20lg dr. = 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 6.5. Kazanç Frkans Eğrs ÖN HAZILIK 1. BC237 nn dnd raprda apacağınız trk hsaplarda kullanalcğnz düşündüğünüz katalg lglrn araştırınız. 2. Şkl 6.6 dak rtak mtörlü drnn C kndansatörü drd dğl kn durumlarında /g grlm kazancını, grş drncn çıkış drncn hsaplaınız. B, C, E, CE 0 grlmlrn ölçüp raprdak talda hsaplanan kısmına kaddnz. 5

6 DENEY NO: 6.1 OTAK EMETÖLÜ KUETLENDİİCİ Dn gruu masası: Öğrnc Adı-Sadı: Öğrnc Adı-Sadı: N: N: 1. Transstr ün hfe sn amtr ardımı l ölçrk kaddnz. hfe= 2. Şkl 6.6 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 6.6. 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. 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. 6

7 4. Şkl 6.7 dk düznğ kurunuz(lk larak rln dr Şkl 6.6 dak 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% Şkl6.6 dak dr İ Ölçüln Hsaplanan Şkl 6.7. Grş drncnn ld dlms 7

8 5. Şkl 6.8 dk düznğ kurunuz drnn çıkışında ük drnc kkn Grştn frkansı 5kHz gnlğ 20m lan snüs şart ugulaınız. Çıkış grlmn(0) slskpta gözlnz. Grş grlmn çıkışta zulma kırpılma lmaan r şart ld dn kadar attırıp grlm ssn kaddnz. Şkl 6.8 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 Şkl6.6 dak dr K 5 0% 1K Ölçüln Hsaplanan Şkl 6.8. Çıkış drncnn ld dlms 8

9 2.) OTAK BAZLI KUETLENDİİCİLE DENEY MALZEMELEİ: Drnçlr : 100 kω, 120kΩ, 4.3kΩ, 5.6kΩ, 100Ω, 10kΩ, 500Ω luk pt,10kω luk pt Kndansatörlr : 47µF, 100µF, 220µF Transstör : BC238 a şdğr ÖN HAZILIK: 1.) BC238 n dnd raprda apacağınız trk hsaplarda kullanalcğnz düşündüğünüz katalg lglrn araştırınız. 2.) Şkl 6.11 d rln rtak azlı drnn az, kllktör mtör uçlarındak dc akım grlmlr hsaplaıp raprdak talda hsaplanan kısmına kaddnz. 3.) c grlmn ularak drnn hang durumda lduğunu lrtnz.(aktf, Dum, Ksm) GİİŞ: Transstörlü tml kutlndrclr arasında ulunan, ast rtak azlı BJT üksltç drs şkl.6.9 da göstrlmştr. Burada az ucu tprağa ağlanmış lup, grş snal Cc kuplaj kndansatörü ardımı l mtör acağından ugulanır. Çıkış ucu da kllktör acağından alınır. Transstör sat r akım kanağı l öngrlmlnr r0 çıkış drnc d ldukça üksk kaul dlr. Şkl 6.9. Bast Ortak Bazlı Kutlndrc Baz ucu rtak uçtur, hm grş ucu hm d çıkış ucunun arasındadır. Bu üzdn rtak azlı üksltç larak smlndrlr. Burada grş snal mtör acağından ugulandığı çn, kullanılacak n ugun küçük snal şdğr mdl T mdldr. Transstör rn şdğr T mdln rlştrrsk Şkl.6.10 dak şdğr dr mdana glr. Burada r0 hmal dlr, çünkü r0 analz ldukça güçlştrr. Yapılan lgsaar smülasnlarından da r drncnn rtak azlı kultlndrc prfrmansını tklmdğ görülmüştür. Şkl 6.10 dak şdğr dr nclnck lursa grş drnc =r (1) 9

10 r drnc ldukça küçüktür. Dlaısıla rtak azlı drnn grş drnc küçüktür. Drnn grlm kazancını hsaplarsak; 0 İ c (2) Şkl Bast rtak azlı kutlndrcnn küçük gnlkl dğşkn şartlr akımından şdğr (T mdl l) Burada İ akımını drnn grşndn ulursak; İ s (3) s r A 0 c (4) s r s larak ulunur. Yukarıdak faddn d anlaşılacağı üzr drnn kazancı, β nın dğrn ağlı dğldr. Burada kazanç daha çk s dğrn ağlıdır. Eğr s >> r s grlm kazancı aklaşık larak c/s şttr. Eğr s drnc d çk küçük sçlrs A g m c dr. Ortak azlı kutlndrc rtak mtörlü kutlndrcdn aıran n önml fark rmn(nnnrtng) lmasıdır, an grş grlm l çıkış grlmnn anı fazlı lmasıdır. Akım kazancı da Şkl 6.10 dak şdğr drdn klaca ulunalr. İ0 İ A (5) İ İ larak ulunur. Bulunan α dğr, rtak azlı drnn kısa dr akım kazancı larak fad dlr. Ortak azlı drnn çıkış drnc şdğr drdn (Şkl 6.10) görülcğ üzr 0 c (6) şttr. Özt larak rtak azlı dr, çk düşük grş drncn sahp, akım kazancı aklaşık larak r, çıkış drnc c larak ulunan grlm kazancı da kanağın drnc s ağlı r üksltçtr. Çk küçük r grş drncn sahp lduğundan rtak azlı dr tk aşına grlm kutlndrc larak kullanmak pk kullanışlı dğldr. Çğunlukla rtak azlı dr rm kazançlı akım üksltc a akım uffr ı larak kullanmaktaız. 10

11 DENEY NO: 6.2 OTAK BAZLI KUETLENDİİCİ Dn gruu masası: Öğrnc Adı-Sadı: Öğrnc Adı-Sadı: N: N: 1=100kΩ, 2=120kΩ, 3=5.6kΩ, c=4.3kω, s=100ω, =10kΩ C1= 220µF, C2=100µF, C3=47µF cc=15 Dr kurduktan snra slmlrn ağlarkn dkkatl lunuz. Smtrk slm apmaı unutmaınız.! a) Drnn az,kllktör mtör uçlarındak dc grlmlr ölçüp, tala kaddnz. c grlm ölçrk transstörün hang durumda lduğunu lrtnz. Çalışma nktasını lrtnz. Ic I I c Ölçüln Dğrlr Hsaplanan Dğrlr ) Drnn grşn 20Sn2π1000t m luk şart ugulaın. Drnn çıkış grlm() l grş grlmn(s) anı ksn takımı üzrnd gözlmlp, çznz. Drnn grlm kazancını hsaplaınız. 11

12 Şkl Ortak azlı kutlndrc drs c) Dr Şkl 6.11 dk g kurunuz. Daha snra drnn grşn ugulamış lduğunuz snal (s), çıkışta () maksmum kırpılmasız grlm ld dn kadar artırınız. Daha snra drd C1 kapasts l s drnc arasına 500Ω luk ptu ağlaınız. Dr ağladığınız 500Ω luk ptu, maksmum kırpılmasız grlmn arısını ld dnc kadar aaş aaş artırınız. Çıkıştak grlm arıa düşürn drnç dğrn, ptu drdn çıkararak ölçünüz. (Ptu dr üzrnd kn ölçmnz.!!!!) Ölçüln u dğr drnn grş drncn şttr. Ölçüln Hsaplanan İ d) Dr tkrar Şkl 6.11 dk hal gtrnz. Daha snra drnn çıkış drncn ulmak çn c sçnğndk g çıkışta maksmum kırpılmasız grlm ld dn kadar grş grlmn artırınız. Daha snra drd göstrln C2 kapasts l ük drnc arasına 10kΩ luk ptu ağlaınız. Ptu, çıkış grlm arıa nn kadar artırınız. Daha snra ptu drdn çıkarıp ölçünüz. Bulunan dğr çıkış drncn şttr Ölçüln Hsaplanan ) Ortak mtörlü dr l rtak azlı drnn grş drnc, çıkış drnc, grlm kazancı, akım kazancı and gnşlğ açısından karşılaştırıp, rumlaınız. 12