BMT104 ELEKTRONİK DEVRELER DERSİ LABORATUVAR UYGULAMALARI

Transkript

1 T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT104 ELEKTRONİK DEVRELER DERSİ LABORATUVAR UYGULAMALARI DENEY NO:4 KIRPICI DEVRELER Laboratuvar Grup No : Hazırlayanlar : Deney Tarihi :..... /.... / 2015 Arş. Gör. Sümeyye BAYRAKDAR Arş. Gör. M. Enes BAYRAKDAR 2015

2 KIRPICI DEVRELER Amaç Diyot uygulama devrelerinden olan kırpıcı devrelerin incelenmesi ve çalışma prensibinin anlaşılması. Teorik Bilgi Kırpıcı devreler elektronikte çok farklı amaçlarla kullanılan pratik devrelerdir. Bu devrelerin en sık kullanıldığı yerlerin başında doğrultma devreleri ve koruma devreleri sayılabilir. Bunun yanında çeşitli dalga şekillendirme amacı ile kullanımı da mümkündür. Kırpıcılar giriş dalga şeklinin belli bir seviyesinden sonrasını kırpan devreler olarak tanımlanabilirler. Bu devreler temelde iki kısımda incelenebilirler. Bunlar seri ve paralel kırpıcılardır. Seri kırpıcılarda diyot, şekil-1 de görüldüğü gibi yüke seri olarak bağlanmaktadır. Diyotun temel çalışma prensibinden yararlanarak devrenin çalışması çıkartılabilir. Buna göre giriş sinyalinin pozitif alternansında diyot iletime geçer ve giriş sinyali yaklaşık(eğer diyot eşik gerilimi ihmal edilirse) çıkış gerilimine eşit olur. Diğer taraftan giriş sinyalinin negatif alternansında diyot yalıtımda olacağından üzerinden ve dolayısı ile yük direnci üzerinden herhangi bir akım(sızıntı akımı ihmal edilirse) geçmez. Buna bağlı olarak ta çıkış genliği sıfır olur. Şekil-1 de verilen devreden görüldüğü gibi çıkış sinyali, giriş sinyalinin sıfır volttan küçük değerlerini kırpmak sureti ile elde edilmiştir. Kırpıcıların avantajlarından biriside burada belirtilen referans seviyesinin yani kırpmanın olacağı seviyenin değiştirilebilmesidir. Yani giriş sinyalinin istenilen bir voltaj seviyesinin altı veya üstü kırpılarak, çıkış voltajı elde edilebilir. Bunu daha iyi anlamak için Şekil-2 ye bakalım. Bu devrede diyota seri bir DC güç kaynağı bağlanmıştır. Diyotun istenilen bir seviyeden giriş sinyalini kırpabilmesi için DC voltaj seviyesi V DC < V m olmalıdır. 2

3 Devre incelenirse diyotun anoduna DC kaynağın negatif ucunun bağlandığını, böylece diyotun ters polarmalandırıldığı anlaşılır. Diyotun iletime geçebilmesi için anodunun katoduna göre pozitif olması gereklidir. Bu olmadığı takdirde diyot iletime geçmeyecek ve çıkış sürekli olarak sıfır volt olacaktır. Eğer giriş sinyalinin pozitif alternansındaki durum ele alınırsa giriş sinyalinin VDC sinyalinden büyük olduğu anda diyotun iletime geçeceğini ve çıkışta giriş voltajı ile V DC kaynağının farkı kadar bir voltaj görüleceği anlaşılabilir. Eğer tepe noktası ele alınırsa bu fark V m -V DC olacak(diyot ileri yön eşik gerilimi ihmal edilirse) ve çıkış voltajının tepe değeri bu değere ulaşacaktır. Paralel kırpıcılar ise diyotun, çıkış yüküne veya gerilimine paralel bağlanması ile elde edilmektedir. Şekil-3 de görülen paralel kırpıcının çalışması ise yine diyotun temel çalışma prensibinden kolayca çıkartılabilir. Öncelikle devre girişine pozitif alternansın geldiğini farz edelim, bu durumda diyot ters polarmalanacağı için iletime geçmeyecek(yaklaşık açık devre) ve giriş voltajının tamamı çıkışa yansıyacaktır. Yani pozitif alternansta giriş ile çıkış arasında bir fark olmayacaktır. Diğer taraftan girişe negatif alternans geldiğinde diyot iletime geçecek ve üzerinde sıfır volt(kırılma gerilimi ihmal edilirse) olacaktır. Çıkış voltajı doğrudan diyot uçlarındaki gerilime eşit olacağından değeri sıfır volt olacaktır. Bu devre böylece negatif alternansları kırpacak, pozitifleri ise değiştirmeden çıkışa verecektir. 3

4 Paralel kırpıcıda da tıpkı seri kırpıcıda olduğu gibi kırpma seviyesi istenilen bir seviyeye çekilebilmektedir. Örneğin şekil-4 incelenirse devre çıkışında oluşan dalga şeklinden kırpma voltajının V DC ye eşit olduğu ve bu değerden daha küçük seviyedeki giriş voltajlarının kırpıldığı görülebilir. Daha iyi anlayabilmek için devreye bakalım. Devrede bulunan diyotun anoduna V DC voltajı uygulanmış ve girişin sıfır olduğu durumlarda, çıkışında sıfır olması sağlanmıştır. Bunun yanı sıra eğer giriş voltajının seviyesi V DC seviyesinden daha küçük olursa diyotun katodu, anoduna göre daha negatif olacak ve diyot iletim durumuna geçecektir. Bu durumda çıkış voltajı V DC voltajına eşit olacaktır(diyot kırılma gerilimi ihmal edildiği durumda). Böylece giriş voltajının V DC den küçük değerleri için çıkış hep V DC ye eşit olarak kırpma işlemi yerine getirilmiş olacaktır. Ön Çalışma Deney adımlarını Proteus ISIS programında gerçekleştiriniz. Proteus ISIS programından istenen ekran görüntülerini (sinyal jeneratörü ve osiloskop ekran görüntüleri), VOLTS/DIV ve TIME/DIV değerlerini elde ederek çıktı alınız ve ön çalışma raporlarınızı deney sırasında mutlaka yanınızda bulundurunuz. Dikkat! Lütfen sinyal jeneratörünü ve osiloskobu ISIS programındaki devrelerinize doğru şekilde bağlayınız. NOT: Ön çalışma raporu olmayanlar deneye alınmayacaktır. DENEYDE KULLANILACAK CİHAZLAR VE MALZEMELER: Laboratuvarda Mevcut Olanlar 1. Sinyal jeneratörü 2. DC Güç kaynağı 3. Osiloskop Alınması Gereken Malzemeler 1. Breadboard 2. Montaj kablosu 3. Direnç (10 KΩ, 2 Adet) 4. Diyot (1N4001, 2 Adet) 4

5 Deneyin Yapılışı 1. Şekil-2 deki devreyi R L =10K, D 1 = 1N4001, V DC = 2V ve V İ giriş sinyalini, sinyal jeneratöründen 200 Hz, 10 Vpp sinüs alacak şekilde kurunuz. Osilaskobun 1. kanalını giriş sinyali uçlarına, 2. kanalını da çıkış voltajı uçlarına bağlayınız. Her iki kanal ve sinyal jeneratörünün şase uçlarının devrenin şasesine doğru bağlandığından emin olunuz. Şimdi her iki kanalda gördüğünüz giriş ve çıkış voltajlarını şekil-5 teki yerlerine ölçekli olarak ve değerleri ile birlikte çiziniz. Şekil 5. İşlem basamağı 1 verileri için osiloskop ekranı 5

6 2. Şimdi 1. basamakta kurduğunuz devrede bulunan V DC kaynağını(voltaj değerini değiştirmeden) ters çeviriniz. Devreye yine aynı sinyali uygulayarak, giriş ve çıkış dalgalarını şekil-6 ya kaydediniz. Şekil 6. İşlem basamağı 2 verileri için osiloskop ekranı 6

7 3. Bu basamakta 1. adımda kurduğunuz devreyi tekrar kurarak diyotu ters çevirmeniz istenmektedir. Bu durumda gördüğünüz giriş ve çıkış dalga şekillerini şekil-7 ye kaydediniz. Şekil 7. İşlem basamağı 3 verileri için osiloskop ekranı 7

8 4. 3. adımdaki devreyi değerleri değiştirmeden sadece V DC kaynağını ters çevirerek tekrar elde ediniz ve giriş çıkış voltajlarını aşağıya çiziniz. Şekil 8. İşlem basamağı 4 verileri için osiloskop ekranı SORULAR-YORUM 1. Teorik olarak hesapladığınız kırpma seviyeleri ile deney sonucu bulduğunuz değerler uyuşuyor mu? Uyuşmuyorsa (farklılık varsa) nedenleri neler olabilir? Laboratuvar Sorumlusunun Onayı: 8