TRANSİSTÖRLÜ KUVVETLENDİRİCİLER. ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-II Özhan Özkan / 2010

Transkript

1 TRANSİSTÖRLÜ KUVVETLENDİRİCİLER ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-II Özhan Özkan / 2010

2 Transistörlü Kuvvetlendiricilerde Amaç: Giriş Sinyali Kuvvetlendirici Çıkış sinyali Akım kazancı sağlamak Gerilim kazancı sağlamak Güç kazancı sağlamak

3 Kazanç nedir? 1. Transistör girişine verilen akım, gerilim veya gücün çıkıştan daha büyük değerlerde elde edilmesidir. 2. Kazancın sayısal değerinin bulunması da, çıkıştaki akım, gerilim ve güç değerlerinin, girişteki akım, gerilim ve güç değerlerine oranlanması suretiyle elde edilir. 3. Transistör, hem DC hem de AC olarak kuvvetlendirici olarak çalışabilir. Bu nedenle, transistörü gereği gibi inceleyebilmek için, ayrı ayrı DC ve AC 'deki çalışma hallerinin incelenmesi gerekir. 4. DC çalışmada girişteki ve çıkıştaki akım ve gerilim değerleri arasındaki bağıntılara Statik Karakteristikleri, AC çalışmadaki akım ve gerilim bağıntılarına da Dinamik Karakteristikleri denir.

4 Transistör Özeğrileri Transistörün kuvvetlendirici olarak çalışması için bilinmesi gereken karakteristik eğrilere Transistörün Özeğrileri denir. Şekildeki gibi kutuplanmış bir transistör için çeşitli akım gerilim ilişkilerini gösteren eğri veya eğri ailelerine transistörün özeğrileri denir. En çok kullanılan transistör özeğrileri: 1. Giriş Özeğrileri(IB=f(VBE)) 2. Geçiş Özeğrileri (IC = f (IB) ) 3. Çıkış Özeğrileri (IC = f (VCE), IB parametre)

5 Giriş Özeğrileri Transistörün baz-emetör arası giriş gerilimi olarak kabul edilirse, bu gerilim ile baz akımı arasındaki değişimi gösteren eğri giriş karakteristiği adını alır. Giriş karakteristiği şekilde gösterilmiştir. 300K sıcaklıkta silisyum transistörün eşik gerilimi 0,5V, germanyum transistörün ise 0,2V civarındadır.

6 Çıkış Özeğrileri Tranzistör çıkışı kollektör emetör olmak üzere çıkış akımının çıkış gerilimine göre değişimini veren eğriye tranzistör çıkış karekteristiği adı verilir. Bu değişim, farklı her sabit baz akımı değeri için çizilmektedir. Şekilde baz akımlarına bağlı olarak değişik çıkış eğrileri gösterilmektedir.

7 Q Çalışma Noktasının Bulunması Transistörün devrede girişten herhangi bir kontrol işareti uygulanmadığı haline sükunet hali denir. Sükunet hali denklemleri: ICQ=IBQ*hFE VCEQ=VCC-(RC*ICQ)

8 Q Çalışma Noktası Transistörün sukünet halinde elde edilen VCEQ ve ICQ değerleri çıkış özeğrilerini gösteren grafikte bir doğru ile gösterilebilir ve bu doğruda değerlerin çıkış özeğrileri ile kesiştiği noktaya Q çalışma noktası ya da transistörün çalışma noktası denir.

9 Q Çalışma Noktası B B Transistörlü Kuvvetlendiriciler A noktası transistörün kesim durumunu ifade eder. Bu durumda ideal bir transistörün Ic akımının 0 A olması gerekir. Buna göre yükte herhangi bir gerilim düşümü olmaz ve VCE=VCC olur. A A B noktası transistörün doyma durumunu ifade eder. Bu durumda ideal bir transistörün C-E iç direncinin 0 Ω olduğu kabulü ile Ic hesabında sadece yük dikkate alınır. ICmax=VCC\RC

10 Transistörlerde Isıl Kararlılık * Yarı iletkenlerin sıcaklıkla ilişkisi ile ilgilidir. * Sıcaklık arttıkça iletim ve tıkama yönünde akan akımlar artar. * Tıkama yönünde akan akım (ICO) her 10 C artışta yaklaşık 2 katına çıkar. * IC=hFE*IB+(1+hFE)*ICO * Kararlılık faktörü çoğunlukla kollektör akımının değişimi olarak tanımlanmaktadır. * S( I CO ) I I C CO * Isıl kararlılığın iyi olması için S=1 olmalıdır. IE sabit olursa S=1; dolayısıyla ısıl kararlılık iyi olur. IE yi sabitlemek için emitere seri bir direnç bağlanabilir ve ısıl kararlılık böylece sağlanabilir. Ancak başka yöntemler de vardır.

11 Transistörün AC Eşdeğer devresi * Transistörlü Kuvvetlendiricinin çalışma ilkelerinin daha iyi anlaşılabilmesi için transistör eşdeğer devresi kullanılır. * Bir eşdeğer devre transistör operasyonunu göstermek için bazı iç transistör parametreleri kullanılır. * Bu parametrelerden en çok kullanılanları hibrit (h) ve admitans (y) parametreleridir.

12 h-parametreleri Emitter ac toprağa, giriş sinyali base bağlandığında ve çıkış sinyali kollektörden alındığında devre ortak emitterli (common-emitter) olarak bilinir. (Burada ortak terimi toprağı referens alır). Kollektör ac toprağa, giriş sinyali base bağlandığında ve çıkış sinyali emitterden alındığında devre ortak kollektör lü (common collectör) olarak bilinir. Base ac toprağa, giriş sinyali emittere bağlandığında ve çıkış sinyali kollektörden alındığında devre ortak base li (common base) olarak bilinir.

13 h-parametrelerinin tanımları * Ortak emiterli bir devrede kullanılan transistör için h- parametreleri tanım bağıntıları; vbe=hie*ib+hre*vce ic=hfe*ib+hoe*vce

14 h parametrelerinin ölçülmesi ve anlamları Parametreler ortak emiterli kuvvetlendirici devresi için çıkarılmıştır.

15 Transistörün AC Eşdeğer Devresi * Ters besleme oranı hre,çıkış voltajı ile çarpılarak (hre,vce) girişle seri olan eşdeğer voltaj kaynağı oluşturulmuştur. Düz besleme akım kazancı hfe, giriş akımı ile çarpılarak (hfe,ib) çıkışta görünen akım, akım kaynağına eşdeğer tutulmuştur. Çıkış admitansı hoe, çıkış terminalleri arasına yerleştirilmiştir.