KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ - 2 DENEYİ

Transkript

1 KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ - 2 DENEYİ Amaç: Bu deneyde terslemeyen kuvvetlendirici, toplayıcı kuvvetlendirici ve karşılaştırıcı uygulamalarını öğretmeyi amaçlamaktadır. Malzemeler: - Breadboard, - Bağlantı telleri, - 4 adet krokodil kablo, - 2 adet osiloskop probu, - 1 adet 1 kω direnç, - 2 adet 4,7 kω direnç, - 2 adet 10 kω direnç, - 3 adet LM741 opamp, - 2 adet 0,1 uf kondansatör, - Milimetrik kağıt Ön Hazırlık: a. Şekil 5 deki toplayıcı kuvvetlendirici devresi çıkışında ne görmeyi beklersiniz ve bu devre için çıkış geriliminin matematiksel ifadesi nedir? Bu devreyi Multisim programında kurup giriş ve çıkış işaretlerinin görsellerini ön hazırlığa ekleyiniz. b. Şekil 6 daki terslemeyen kuvvetlendirici devresini inceleyerek teorik kazancı hesaplayınız. c. Şekil 7 deki karşılaştırıcı devresini inceleyip Vref = 0 Volt ve Vref = 1 Volt olması durumunda beklenen çıkış dalga şeklini çiziniz ve açıklayınız. 1. Opamp DC Besleme Bağlantıları Opamp lar genellikle doğru akım (DC) ile beslenmek zorundadır ve bu yüzden devreye diğer devre elemanları yerleştirilmeden önce besleme bağlantılarının yapılması devre kurulumundaki karmaşıklığı azaltacaktır. Opampta besleme simetrik olarak hem pozitif hem de negatif besleme voltajı ile yapılmaktadır. Şekil 1 de deneyde kullanılan LM741 entegresine ait bacak bağlantıları verilmiştir. Kullanılacak opampın 8 bacağı olup nokta şeklinde işaret olan köşeye en yakın olan bacak 1. bacak olarak isimlendirilmektedir. Şekil 1 de 4 ve 7 nolu bacaklardan simetrik besleme yapılacağı görülmektedir.

2 Şekil 1. LM741 entegre bacak bağlantıları Simetrik besleme ile ilgili bağlantı şeması Şekil 2 de, breadboard üzerinde bu bağlantıların yapılmış şekli ise Şekil 3 te verilmiştir. Breadboardda opampa ait besleme gerilimi ve toprak bağlantıları kolaylık olması açısından en üstte ve en alttaki kırmızı ve mavi çizgilerin olduğu hatlar üzerinden yapılmaktadır. 4 ve 7 nolu bacakta bulunan kondansatörler ise güç kaynağındaki gürültüleri azaltmak için kullanılmaktadır. Şekil 2. Opampın simetrik beslemesi Şekil 3. Breadboard üzerinde opamp bağlantıları

3 Deney boyunca tüm devrelerdeki simetrik besleme gerilimi olarak 5 Volt kullanılacaktır ve deney şemalarında besleme bağlantıları gösterilmeyecektir. Devreniz herhangi bir nedenle çalışmadığında bu bağlantıları kontrol ediniz. 2. Toplayıcı Kuvvetlendirici Devresi Toplayan kuvvetlendirici devresine ait şema Şekil 4 de verilmiştir ve bu konfigürasyonda çıkışta yük direnci olarak 10 kω kullanılmıştır. Bir toplayıcı kuvvetlendirici, birden fazla girişin ağırlıklı toplamını alarak çıkış üreten kuvvetlendiricidir. Bu ağırlıklar gerilim kaynaklarının önündeki dirençlere ve opampın tersleyen giriş ile çıkış arasında direncin değerine bağlı olarak değişmektedir. Şekil 4. Toplayıcı kuvvetlendirici devresi Bu uygulama için aşağıdaki adımları izleyiniz ve sonuçları raporun en sonunda bulunan bölüme not ediniz. 1) Opampın besleme bağlantılarını yapıp Şekil 4 deki devreyi kurunuz. Burada AC gerilim için sinyal kaynağından osiloskop yardımıyla ayarladığınız 0,5 Volt genliğinde 1 khz frekansında sinüs işaretini devreye bağlayınız. GND ile ifade edilen tüm düğümleri simetrik beslemedeki referans düğümüne bağlayınız. 2) Şekildeki devrede CH1 ve CH2 ile gösterilen düğümlere osiloskobun 1. ve 2. kanallarını bağlayıp bu düğümlerde gördüğünüz işaretleri milimetrik kağıda çiziniz. Bu durumda çıkıştaki gözlemlenen işaret ile ön hazırlıkta hesaplanan teorik çıkış işaretinin tutarlılığını karşılaştırınız. 3) Tersleyen girişe bağlanan DC gerilim kaynağının 1,5 Volt ve 2 Volt değerlerinde nasıl bir etki oluştuğunu anlatınız. Bu durumun hangi sebepten kaynaklandığını açıklayınız. 3. Terslemeyen Kuvvetlendirici Devresi Terslemeyen kuvvetlendirici devresine ait şema Şekil 5 te verilmiştir ve bu konfigürasyonda çıkışta yük direnci olarak 10 kω kullanılmıştır. Bu devre kazancın işaretini değiştirmeden veya

4 giriş sinyalini terslemeden belirli bir kazançla çarparak çıkışa yansıtmaktadır. Tıpkı tampon devresinde olduğu gibi bu devre de genellikle yüksek giriş direnci sayesinde ideal olmayan kaynaklar için oldukça kullanışlıdır. Ancak yüksek kazançlı kuvvetlendiriciler girişteki her gerilim seviyesine aynı kazancı uyguladığı için küçük seviyeli gürültü ve karışımların genliğini de yükseltip doyuma uğratabilir. Şekil 5. Terslemeyen kuvvetlendirici devresi Bu uygulama için aşağıdaki adımları izleyiniz ve sonuçları raporun en sonunda bulunan bölüme not ediniz. 1) Besleme bağlantılarının doğru olduğundan emin olunuz. 2) Şekil 5 deki devreyi kurunuz ve sinyal kaynağından osiloskop yardımıyla ayarladığınız 0,5 Volt genliğinde 1 khz frekansındaki sinüs işaretini devreye bağlayınız. 3) Osiloskobun 1. ve 2. kanallarını şekilde gösterildiği gibi devreye bağlayıp Vin ve Vout düğümlerindeki gerilimlerin genliklerini tabloya not ediniz. Osiloskopta gördüğünüz işaretleri milimetrik kağıda çiziniz. Ölçümlerin doğru olabilmesi için osiloskop kanallarına ait ayarların DC coupling ayarında ölçülmesi gerekmektedir. 4) Ölçülen kazancı hesaplayınız. Ölçülen kazancı ve ön hazırlıkta hesaplanan teorik kazancı tabloya not ediniz. 5) 1 kω değerindeki direnci (R2) 4,7 kω ile değiştirip çıkışı gözlemleyiniz. Vin ve Vout düğümlerindeki gerilimlerin genliklerini tabloya not ediniz. Bu durumda kazancı hesaplayıp yazınız. 6) İki farklı R2 direnci için oluşan kazanç değerlerinin farkını yorumlayınız. 4. Karşılaştırıcı Kuvvetlendirici Devresi Opampın yüksek kazancı ve çıkış doyum (saturation) etkilerini kullanarak opamplar karşılaştırıcı olarak Şekil 6 daki konfigürasyonla kullanılabilir. Bu devre tersleyen ve terslemeyen girişteki gerilim seviyelerini karşılaştırarak terslemeyen girişteki sinyal daha

5 büyük gerilime sahip olduğunda çıkışa + 5 Volt, aksi durumda ise çıkışa 5 Volt gerilim yansıtmaktadır. Daha önceki devrelerdeki geri besleme dirençlerinin aksine bu devre herhangi bir geri besleme direnci barındırmadığı için çalışma şekli açık çevrim olarak isimlendirilmektedir. Şekil 6. Karşılaştırıcı devresi Bu uygulama için aşağıdaki adımları izleyiniz ve sonuçları raporun en sonunda bulunan bölüme not ediniz. 1) Besleme bağlantılarının doğru olduğundan emin olunuz. 2) Şekil 5 deki devreyi kurunuz ve sinyal kaynağından osiloskop yardımıyla ayarladığınız 2 Volt genliğinde 1 khz frekansındaki sinüs işaretini devreye bağlayınız. Vref isimli DC gerilim kaynağını 0 Volt olarak ayarlayınız. 3) Osiloskobun 1. ve 2. kanallarını şekilde gösterildiği gibi devreye bağlayıp Vin ve Vout düğümlerindeki gerilimlerin genliklerini tabloya not ediniz. Osiloskopta gördüğünüz işaretleri milimetrik kağıda çiziniz. Ölçümlerin doğru olabilmesi için osiloskop kanallarına ait ayarların DC coupling ayarında ölçülmesi gerekmektedir 4) Vref gerilimini 1 Volta ayarlayıp 2 Volta doğru yavaş yavaş arttırıp çıkıştaki değişimi inceleyeniniz. Buna göre Vref gerilimin değişmesi çıkış geriliminde nasıl bir etki oluşturmaktadır? 5) Sinyal kaynağından sinüs sinyalini üçgen dalga işareti ile karşılaştırarak Vref gerilimini 1 ile 2 Volt aralığında değiştirerek çıkıştaki değişimi yorumlayınız. Sinyal kaynağının üçgen olması nasıl bir fark oluşturmuştur?

6 Numara: Adı Soyadı: Grup Numarası: Elektronik Laboratuvarı İşlemsel Kuvvetlendirici - 2 Deneyi Raporu 1. Toplayıcı Kuvvetlendirici Devresi Ölçümleri a. Osiloskobun 2. kanalında görülen çıkış gerilimi ile 2. adımda hesaplanan teorik çıkış gerilimini karşılaştırınız. b. Tersleyen girişe bağlanan DC gerilim kaynağının 1,5 Volt ve 2 Volt değerlerinde nasıl bir etki oluştuğunu anlatınız. Bu durumun hangi sebepten kaynaklandığını açıklayınız. 2. Terslemeyen Kuvvetlendirici Devresi Ölçümleri Direnç Değeri V in (V) V out (V) Kazanç Teorik Kazanç R2 = 1 kω R2 = 4,7 kω a. İki farklı R2 direnci için oluşan kazanç değerlerinin farkını yorumlayınız. 3. Karşılaştırıcı Devresi Ölçümleri a. Vref gerilimin değişmesi çıkış geriliminde nasıl bir etki oluşturmaktadır? b. Sinyal kaynağının üçgen olması nasıl bir fark oluşturmuştur?