DĐYOTLARIN DOĞRULTUCU DEVRELERDE KULLANILMASI

Transkript

1 DENEY NO : 4 DĐYOLARIN DOĞRULUCU DERELERDE KULLANILMASI Bu deneyde, diyotun teel kullanı alanlarından biri olan doğrultucu devreleri tanıtak ve çalışalarını pratik olarak anlatak, birbirlerine olan üstünlüklerinin ve farklarının gösterilesi aaçlanıştır. I- KURAMSAL AÇIKLAMALAR 1. Yarı Dalga Doğrultucu Doğrultucuların en teeli şekil.1 de görülen yarı dalga doğrultucudur. Giriş sinyalinin sadece pozitif yarı periyotlarını çıkışa aktarak aacıyla kullanılır. Giriş sinyalinde 0-t 1 aralığında A ucu B ucuna göre pozitif, t 1 -t 2 aralığında A ucu B ucuna göre negatif olur. i = Sinwt a) Şekil.1 0-t 1 aralığında ; A ucu pozitif olduğu için diyotun anodu da pozitif olur, B ucu negatif olduğundan diyotun katodu da negatif olur. Böylece 0-t 1 aralığında diyotun anodu, katoduna göre pozitif olduğundan diyot üzerinden akı geçer ve R L yük direnci üzerinde giriş sinyalinin aynısı görülür. b) c) ort Şekil.2 a) Giriş işareti b) Çıkış işareti c) Diyot üzerine düşen gerili t 1 -t 2 aralığında ; (yani şekil.1 deki devreye göre + ve uçlar yer değiştirdiğinde) A ucu B ucuna göre daha negatif olduğu için diyotun anodu da katoduna göre negatif olur ve diyot üzerinden akı akaz ve böylece R L yük direnci üzerinde bir gerili oluşaz. Şekil.2.b deki yarı dalga doğrultucu devre çıkış işaretinin ortalaa değeri aşağıdaki gibi hesaplanaktadır. t ort = i ( t) dt = Sinwtdt 0 t = π ers kutuplaada diyot üzerine Sinwt işareti düştüğü için, yarı dalga doğrultucuda diyot seçii yaparken diyotun ters yönde kırıla geriliinin dan büyük olasına dikkat edilelidir ( br > ). 1

2 2. a Dalga Doğrultucu a dalga doğrultucular giriş sinyalinin her iki yarı periyodu için de doğrulta işleini gerçekleştirirler. Dikkatli incelenecek olursa iki tane yarı dalga doğrultucudan oluştuğu görülebilir. Şekil.3 deki devrede 1 = 2 = Sinwt dir. Şekil.3 0-t 1 aralığında ; A ucu pozitif olduğu için D1 diyotu üzerinden akı geçirerek iletie geçer. Aynı aralıkta B ucu negatif olduğu için D2 diyotu üzerinden akı geçirez, kesidedir. a) b) c) d) ort t 1 -t 2 aralığında ; (yani şekil.3 deki devreye göre + ve uçlar yer değiştirdiğinde) A ucu negatif olduğu için D1 diyotu üzerinden akı geçirez, kesidedir. Aynı aralıkta B ucu pozitif olduğu için D2 diyotu iletie geçerek, üzerinden akı geçirir. Böylece 0- t 1 aralığında D1 diyotu, t 1 -t 2 aralığında D2 diyotu iletidedir. Bu duruda R L yük direnci üzerinden her iki aralıkta da aynı yönde akı aktığından, giriş sinyalinin her iki yarı periyodu da doğrultulur. Şekil.3 deki devrede, çıkış işaretinin ortalaa değeri aşağıdaki gibi hesaplanır. ort ort t 1 t2 1 1 = = i ( t) dt + Sinwt t t1 2 = π Sinwt e) Şekil.4 a) ve b) Giriş işaretleri c) Çıkış işareti d) D2 diyotu üzerine e) D1 diyotu üzerine düşen gerili D1 diyotu iletide, D2 diyotu keside iken, D2 diyotunun anodunda Sinwt işareti, katodunda da Sinwt işareti vardır. Böylece diyot üzerindeki gerili farkı D2 = A - K = -2 Sinwt olur. Aynı şekilde D2 diyotu iletide, D1 diyotu keside iken, D1 diyotu üzerindeki gerili D2 = Sinwt olur. Bu tip doğrultucularda diyot seçii yapılırken ters yönde kırıla geriliinin 2 den büyük olasına dikkat edilelidir ( br >2 ). 2

3 3. Köprü Doğrultucu Şekil.5 Şekil.6 a)0-t 1 aralığında D1-D2 iletide b)t 1 -t 2 aralığında D3-D4 iletide a) b) c) d) ort Bu tip doğrultucular ta dalga doğrultucular gibi giriş sinyalinin her iki yarı periyodu için doğrulta işleini gerçekleştirirler. i=sinwt. Giriş işaretinin pozitif yarı periyodunda yani 0-t 1 aralığında ; D1 ve D2 diyotları iletide, D3 ve D4 diyotları kesidedir (şekil.6.a). t 1 -t 2 aralığında ; D1 ve D2 diyotları keside, D3 ve D4 diyotları iletidedir (şekil.6.b). a dalga doğrultucuya göre avantajı tek çıkışlı trafo kullanılasıdır. Ayrıca kullanılan diyotlar ters kutuplaada (keside iken) 2 a değil, a aruz kalacaklardır. Yani diyotları seçerken ters yönde kırıla gerililerinin dan büyük olasına dikkat edilelidir ( br > ). Şekil.5 deki devrede, çıkış işaretinin ortalaa değeri aşağıdaki gibi hesaplanır. t 1 t2 1 1 = = + ort i ( t) dt Sinwt Sinwt t t1 Şekil.7 a) Giriş işareti b) Çıkış işareti c) D3 ve D4 diyotları üzerine d) D1 ve D2 diyotları üzerine düşen gerili ort = 2 π 3

4 4. Doğrultucu Kullanarak DC Geriliin Elde Edilesi Şekil.8 Şekil.9 a)giriş işareti b)çıkış işareti Şekil.8 de, bir yarı dalga doğrultucunun çıkışına paralel olarak, uygun değerli bir kondansatör bağlayarak elde edilen doğrultucu tipi gösteriliştir. Diyottan akı geçtiği zaanlarda (iletide iken) yani 0-t 1 aralığında akı he R L yükünü besler, he de C kondansatörünü a kadar doldurur. Diyotun keside olduğu t 1 -t 2 aralığında C kondansatöründe biriken elektrik yavaş yavaş R L yükü üzerinden deşarj olur. Bu deşarj süresi kapasitenin ve yük direncinin değerine bağlıdır. Böylece t 1 -t 2 aralığında R L yükünü kondansatör besleiş olur. Giriş işareti tekrar + alternansa geldiğinde, diyot iletie geçtiğinden kondansatör tekrar a kadar dolar. Sürekli halde çıkış bu şekilde deva eder.yarı dalga doğrultucu çıkışına kondansatör takılarak oluşturulan şekil.8 deki devrenin çıkışının ortalaa gerili değeri, şekil.1 deki devrenin çıkışının ortalaa gerili değerinden daha büyük bir ortalaa değere sahiptir. Şekil.10 r : ripple (dalgalana= o çıkış geriliinin tepeden tepeye dc gerilii). r : ripple faktörü = r r = ort r = oax oin e e = ta / RC tb / RC tb / RC R L C, r = = = r = = dc 1 2 2RL C 2RL C eff dc e Şekil.11 de, bir ta dalga doğrultucu çıkışına, paralel olarak eklenen bir kondansatör ile elde edilen, dc geriliin çıkış işareti görülektedir. 4

5 Şekil.11 II- ÖN HAZIRLIK 1. Aşağıda verilen devrenin girişine i = Sinwt işareti uygulanıyor. Devrenin çıkış gerilii olan o ı, aşağıdaki diyot odelini göz önünde bulundurarak çiziniz. 2. Doğrultucu devreler nerelerde kullanılır? 3. eorik bilgilerde verilen köprü doğrultucu devresinde kullanılan diyotların üzerindeki gerililerin dalga şekillerini çiziniz. 4. Doğrultucu çıkışlarında hangi filtreler, ne aaçla kullanılır (en az dört filtreden bahsediniz)? III- DENEYDE KULLANILAN MALZEMELER 4x1N4001 diyot, 10µF ve 22µF kondansatör, 1KΩ (3 Adet) ve 10KΩ direnç. 5

6 I- DENEYĐN YAPILIŞI 1. a. Yandaki devreyi kurunuz. Devrenin girişine 10Sin2π1000t işaretini uygulayınız. i, o dalga şekillerini osiloskopta gözleleyip, çiziniz. (Grafikleri çizerken karşılaştırabile açısından /D ve /D kadeelerinin aynı olasına dikkat ediniz). b. Çıkan grafiklere göre i ile o şekillerinin tepe değerlerini nedenlerini belirterek karşılaştırınız. c. Diyotun ters yönde kırıla gerilii neden br > olalı? d. DC ve AC kadeede çıkış işaretinde ne gibi farklılıklar var? i ; /D=, /D= 0 ; /D=, /D= 2. a. Yandaki devreyi kurup, devrenin girişine 10Sin2π1000t işaretini uygulayınız o, D1, D2 dalga şekillerini osiloskopta gözleleyip, grafik kağıdına çiziniz. b. Çıkan grafiklere göre D1 ve D2 şekillerinin iniu tepe değerlerini, birbirleriyle nedenlerini belirterek karşılaştırınız. c. Laboratuarda orta uçlu trafo kullanak yerine sinyal jeneratöründen nasıl yararlandık? Bunun dezavantajları olabilir i? 0 ; /D=, /D= D1 ; /D=, /D= 6

7 D2 ; /D=, /D= 3. a. Yandaki devreyi kurup, devrenin girişine 10Sin2π1000t işaretini uygulayınız. o dalga şeklini osiloskopta gözleleyip grafik kağıdına çiziniz. 0 ; /D=, /D= b. R L direncine paralel 10µF lık bir kondansatör bağlayarak, o dalga şeklini tekrar çiziniz. Đşaretin ripple değerini ve ortalaa değerini hesaplayınız. 0 ; /D=, /D= 7

8 c. R L direnci yerine daha büyük değerli (10KΩ olabilir) bir direnç bağlayarak o dalga şeklini tekrar çiziniz. Đşaretin ripple değerini ve ortalaa değerini hesaplayınız. 0 ; /D=, /D= d. R=1KΩ iken çıkan o grafiğine göre ne tür bir değişiklik oldu yorulayınız. e. r ripple geriliini küçültek için neler yapılabilir? 4. Bazı elektronik devreleri he pozitif he de negatif gerili gerektirirler. Bir tane orta uçlu trafo kullanarak, çıkışından he pozitif he de negatif DC gerili elde edebileceğiiz devreyi çiziniz ve çalışasını anlatınız. 8