Öğrenci No Ad ve Soyad İmza DENEY 3. Tümleşik Devre Ortak Source Yükselteci

Benzer belgeler
ELM 331 ELEKTRONİK II LABORATUAR DENEY FÖYÜ

EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

Bu deneyde alan etkili transistörlerin DC ve AC akım-gerilim karakteristikleri incelenecektir.

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

DENEY 8 FARK YÜKSELTEÇLERİ

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

EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ 1 DENEYİ. Amaç:

Şekil 1. n kanallı bir FET in Geçiş ve Çıkış Özeğrileri

T.C. İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

DENEY 8: ORTAK EMİTERLİ YÜKSELTEÇ Deneyin Amacı

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ ORTAK EMETÖRLÜ YÜKSELTEÇ DENEYİ

ELM 232 Elektronik I Deney 3 BJT Kutuplanması ve Küçük İşaret Analizi

Öğrenci No Ad ve Soyad İmza DENEY 2. BJT nin Bağımlı Akım Kaynağı Davranışının İncelenmesi: Sabit Akım Kaynağı İle LED Sürücü Tasarımı

DENEY 5- TEMEL İŞLEMSEL YÜKSELTEÇ (OP-AMP) DEVRELERİ

DİJİTAL ELEKTRONİK LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

DENEY 1: DĠRENÇLERĠN SERĠ/PARALEL/KARIġIK BAĞLANMASI VE AKIM, GERĠLĠM ÖLÇÜLMESĠ

Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektronik Laboratuvarı I İŞLEMSEL YÜKSELTECİN TEMEL ÖZELLİKLERİ VE UYGULAMALARI

DENEY 3: RC Devrelerin İncelenmesi ve Lissajous Örüntüleri

OHM KANUNU DĠRENÇLERĠN BAĞLANMASI

Mekatronik Mühendisliği Lab1 (Elektrik-Elektronik) OPAMP lı Tersleyen, Terslemeyen ve Toplayıcı Devreleri

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLERDE GERİBESLEME

DENEY NO 3. Alçak Frekans Osilatörleri

ELE 201L DEVRE ANALİZİ LABORATUVARI

DENEY-3. FET li Yükselticiler

ÖLÇME VE DEVRE LABORATUVARI DENEY: 9. --İşlemsel Yükselteçler

ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUARI I DENEY 3

Bu deneyde kuvvetlendirici devrelerde kullanılan entegre devre beslemesi ve aktif yük olarak kullanılabilen akım kaynakları incelenecektir.

T.C. ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI I

ALÇAK FREKANS GÜÇ YÜKSELTEÇLERİ VE ÇIKIŞ KATLARI

OHM KANUNU DENEY 1 OHM KANUNU 1.1. DENEYİN AMACI

DENEY 6 BİPOLAR KUVVETLENDİRİCİ KÜÇÜK İŞARET

Mekatronik Mühendisliği Lab1 (Elektrik-Elektronik) Transformatörün İncelenmesi

EEM 202 DENEY 10. Tablo 10.1 Deney 10 da kullanılan devre elemanları ve malzeme listesi

ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI I DENEY 2

BÖLÜM 2 İKİNCİ DERECEDEN FİLTRELER

Bölüm 14 Temel Opamp Karakteristikleri Deneyleri

Şekil 1. Geri beslemeli yükselteçlerin genel yapısı

Elektronik Laboratuvarı

DENEY: 1.1 EVİREN YÜKSELTECİN DC DA ÇALIŞMASININ İNCELENMESİ

EEM 202 DENEY 9 Ad&Soyad: No: RC DEVRELERİ-II DEĞİŞKEN BİR FREKANSTA RC DEVRELERİ (FİLTRELER)

ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ ÖDEV-2

DENEY NO: 7 İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ VE UYGULAMALARI. Malzeme ve Cihaz Listesi:

ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ÖLÇME VE DEVRE LABORATUVARI DENEY 2

Deneyle İlgili Ön Bilgi:

EEM 201 DEVRE TEORĐSĐ I DENEY 3

DENEY FÖYÜ 7: İşlemsel Yükselteçlerin Doğrusal Uygulamaları

DENEYİN AMACI: Bu deneyde MOS kuvvetlendiricilerden ortak kaynaklı ve ortak akaçlı devreler incelenecektir.

DENEY TARİHİ RAPOR TESLİM TARİHİ NOT

ALÇAK FREKANS GÜÇ YÜKSELTEÇLERİ VE ÇIKIŞ KATLARI

DENEY 2 DİYOT DEVRELERİ

BÖLÜM 1 RF OSİLATÖRLER

MOSFET Karakteristiği

Şekil 5.1 Opamp Blok Şeması ve Eşdeğer Devresi

DENEY 5: İŞLEMSEL YÜKSELTEÇLER ve UYGULAMA DEVRELERİ

Bölüm 6 Multiplexer ve Demultiplexer

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

DENEY 3: DOĞRULTUCU DEVRELER Deneyin Amacı

DENEY 9: JFET KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ

T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT103 ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 5

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ELK 2008 DEVRELER II LABORATUARI

Bölüm 1 Temel Lojik Kapılar

DENEY 2: AC Devrelerde R, L,C elemanlarının dirençlerinin frekans ile ilişkileri ve RC Devrelerin İncelenmesi

DENEY-3 AKIM VE GERİLİM BÖLME KIRCHOFF AKIM VE GERİLİM KANUNLARININ İNCELENMESİ

ELE 301L KONTROL SİSTEMLERİ I LABORATUVARI DENEY 3: ORANSAL, TÜREVSEL VE İNTEGRAL (PID) KONTROL ELEMANLARININ İNCELENMESİ *

BJT (Bipolar Junction Transistor) nin karakteristik eğrilerinin incelenmesi

GEBZE TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

ÖN BİLGİ: 5.1 Faz Kaymalı RC Osilatör

AC DEVRELERDE BOBİNLER

DENEY 6: MOSFET. Şekil 6.1. n ve p kanallı MOSFET yapıları

8. FET İN İNCELENMESİ

DENEY 3. Maksimum Güç Transferi

DENEY 6-3 Ortak Kollektörlü Yükselteç

EEM 311 KONTROL LABORATUARI

Ölçü Aletlerinin Tanıtılması

6. TRANSİSTÖRÜN İNCELENMESİ

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

DENEY 1 DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ

dirençli Gerekli Donanım: AC güç kaynağı Osiloskop

DENEY TARİHİ RAPOR TESLİM TARİHİ NOT

BÖLÜM X OSİLATÖRLER. e b Yükselteç. Be o Geri Besleme. Şekil 10.1 Yükselteçlerde geri besleme

SAYISAL İŞARET VE GEÇİŞ SÜRELERİNİN ÖLÇÜLMESİ

DOĞRULTUCULAR VE REGÜLATÖRLER

DENEY 13 İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ (Op Amp)

I R DENEY Ohm Kanunun İncelenmesi

Transistörler yarıiletken teknolojisiyle üretilmiş, azınlık-çoğunluk yük taşıyıcılara sahip solidstate elektronik devre elemanlarıdır.

R 1 R 2 R L R 3 R 4. Şekil 1

Mekatronik Mühendisliği Lab1 (Elektrik-Elektronik) Ohm-Kirchoff Kanunları ve AC Bobin-Direnç-Kondansatör

DEVRE ANALİZİ DENEY FÖYÜ

Bölüm 10 İşlemsel Yükselteç Karakteristikleri

DENEY 8- Flip Flop ve Uygulamaları. Amaç: - Flip Flop çalışma mantığını kavramak

İşlemsel Yükselteçler

T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT103 ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 1

DENEY 8. OPAMP UYGULAMALARI-II: Toplayıcı, Fark Alıcı, Türev Alıcı, İntegral Alıcı Devreler

DENEY in lojik iç şeması: Sekil 2

DENEY NO:2 BJT Yükselticinin Darbe Cevabı lineer kuvvetlendirme Yükselme Süresi Gecikme Çınlama Darbe üst eğilmesi

Transkript:

Öğrenci No Ad ve Soyad İmza Masa No DENEY 3 Tümleşik Devre Ortak Source Yükselteci Not: Solda gösterilen devre Temel Yarı İletken Elemanlar dersi laboratuvarında yaptığınız 5. deneye ilişkin devre olup, dejenere edilmiş ortak source yükseltecidir. Bypass kapasitesi içermekte ve kazancı aşağıdaki gibi ifade edilmektedir. = g m (R D //r o ) Şekil-1 Yukarıda gösterilen ortak source yükselteci çoğunlukla ayrık elektronik devrelerinde kullanılmaktadır. Bu devrenin evrimini ve herbir elemanın niçin bu devreye dahil edildiğini ve devre elemanı değerinin nasıl seçildiğini Temel Yarı-iletken Elemanlar dersinde görmüştünüz. Bu deneyde ise tümleşik devrelerde kullanılan ortak source yükseltecini inceleyeceğiz. Aşağıdaki devre aktif yüklü tümleşik devre ortak source yükseltecidir. Yani NMOS lu ortak source yükseltecine yük olarak akım kaynağı bağlanmıştır. Şekil-2

Bu devrede M3 transistöründen Rbiyas değeri ile ayarlanmış olan akım değeri akmaktadır. M3 ve M2 transistörleri yardımıyla akım aynalanmış ve böylece yükseltme işlemini yapan M1 transistörünün biyaslanması sağlanmıştır. Ayrık uygulamadaki M1 in drain ucuna bağlı olan RD yükü yerine M2 transistörü ile oluşturulmuş akım kaynağı yük olarak bağlanmıştır. Burada yükün, akımdan gerilime dönüşümün sağlanması için gerekli olduğunu hatırlayınız. Dolayısıyla elimizde akım kaynağı ile yüklenmiş bir ortak source topolojisi bulunmaktadır. Akım kaynağı da akım aynası üzerinden elde edilmektedir. Biyas akımının değeri ise Rbiyas direnci vasıtasıyla ayarlanabilmektedir. Akım kaynağı ile yüklenmiş olan ortak source yükselteç kazancının sadece bir direnç yükü (RD) içeren yükseltece göre daha fazla olacağını teorik dersinizde görmüştünüz. Ders notlarınızdan bu devrenin küçük sinyal gerilim kazancının denklem 3.1 de verildiği gibi olduğu biliyorsunuz. Diğer yandan λm3=0 için Rbiyas değeri de denklem 3.2 kullanarak seçilebilir. (NOT: Bu denklemin türetilişini raporunuzda gösteriniz.) = g v m1 (r o1 //r o2 ) = 2μ w nc OX L in I D_biyas (λ n +λ p ) (3.1) (NOT: Bu denklemin türetilişini raporunuzda gösteriniz.) R biyas = 1 (V I DD V TH 2I biyas ) (3.2) biyas w μ p C ox L

Tasarım özellikleri CD4007 CMOS entegre devresinden faydalanarak NMOS ve PMOS elemanları yardımıyla Şekil-2 de verilen devreyi kurunuz. CD4007 iki adet NMOS/PMOS transistör ve bir adet CMOS inverter içerir. Pin 14 VDD ye Pin 7 toprağa bağlanmalıdır. NOT: Besleme kaynağına bypass kapasitelerini bağlamayı unutmayınız. = 50 (+/- %20) olacak şekilde DC çalışma noktasını Vout=VDD/2=6V seçiniz. M1 ve M2 MOS larının her ikisininde doyumda olduğu bir DC çalışma noktasında kazanç denklem 3.3 de verildiği gibi olacaktır. = g m1 (r o1 //r o2 ) (3.3) Transkondüktans (gm1) ise elemanların çıkış dirençleri olan ro1 ve ro2 ile biyas akımı ve elemanların parametrelerine bağlıdır. Tasarım: Kazancın (-50) olmasını sağlayacak şekilde NMOS ve PMOS parametlerini ve kazanç ifadesini kullanarak ilk olarak bir biyas akımı sonrasında da bu biyas akımını sağlayacak Rbiyas değerlerini seçiniz. Tasarımınızı raporunuzda gösteriniz. Tasarımınızı kontrol etmek için spice ı kullanınız. DC transfer karakteristiğini çiziniz ve Vout=6 V etrafındaki karakteristiğin eğimini bulunuz. Sonuçları rapor ediniz. M2 için g m2=7.284e-04, r o2= 1.492e+05, λ p=0.0042 V -1, V TH=1.69 V M1 için g m1= 1.6815e-03, r o1= 3.968e+04, λ n= 0.01588 V -1, V TH=1.7645 V μ n C ox w L = 1.7818e 03 A/V2 M3 için V TH=1.677 V μ p C ox w L = 3.234e 04 A/V2

Deneysel CMOS Yükselteç Yükseltecin devre şemasını ve CD4007 entegresinin verilen pin diyagramını kullanarak devrenin nasıl oluşturulacağına karar veriniz. Sinyal jeneratörünün DC kaynağını vin olarak kullanınız. VDD için bypass kapasitelerini bağlamayı unutmayınız. Kullanılmayan CD4007 transistörlerini boşta bırakabilirsiniz. Rbiyas harici ayrık bir direnç olup, tasarım aşamasında seçtiğiniz değer ile başlayabilirsiniz. Raporunuz CD4007 etrafında tüm bağlantılarınızı gösteren bir devre şeması içermelidir. DC Transfer Fonksiyonu Deneyi 1. Sinyal jeneratörünün DC kaynağını kullanarak yükseltecin DC transfer karakteristiğini ölçünüz: Vout u Vin in fonksiyonu olarak Vout=6V etrafında DC transfer karakteristiğinin eğiminden kazancı (Av) bulunuz. 2. Gerekli kazanç -50(+/- %20) yi elde edecek şekilde tasarımı (örneğin Rbiyas ı) değiştiriniz. 3. Deneyi rapor ediniz ve sonuçlar üzerinde yorum yapınız. Deneysel sonuçlar ile analizi ve simülasyonu karşılaştırınız.

1kΩ ile simülasyon ortamında devrenin giriş çıkış karakteristiğinden eğim yani kazanç -10 olarak bulunuyor. Sizde yaptığınız simülasyonda kazancın -50(+/- %20) olmasını sağlayacak şekilde Rbiyas direncini değiştiriniz. Deneyinize bu direnç değerini kullanarak başlayınız. AC Sinyal Girişi ile Yükselteç Testi Aktif olarak yüklenmiş CMOS ortak source yükselteci yüksek kazanca sahip olduğundan, DC çalışma noktasının hem M1 hem de M2 için saturasyonda (ve Vout=VDD/2=6V) olacak şekilde ayarlanması zordur. Source dejenere direncinin (RS) DC çalışma noktasını stabilize etmek amacıyla yerleştirildiği ayrık devre ortak source yükseltecine kıyasla, aktif olarak yüklenmiş CMOS yükseltecinde böyle bir DC stabilize mekanizması yoktur. Sonuç olarak Vin deki (veya sıcaklık veya eleman parametrelerindeki) en küçük değişimler bile çıkış geriliminin kolaylıkla VDD ye veya sıfıra doğru kaymasına sebep olabilir. Yüksek kazançlı bir yükselteçde DC çalışma noktasını stabilize etmek için genel bir teknik negatif geri besleme kullanmaktır. Aşağıdaki devrede RF=1 MΩ ve C1 = 10 μf kullanılmıştır. Bu aşamada sizin göreviniz deneyler, simülasyonlar ve analizleri raporu tamamlayabilecek şekilde yapmaktır.

1. Raporda takip eden soruları cevaplayınız: Vg ve Vout nedir? Tüm transistörler doyumda mı çalışır? DC çalışma noktası sıcaklık ve parametre değişimlerine karşı çok duyarlı mıdır? Niçin veya niçin değil? Laboratuvardaki gözlemleriniz sonuçlar ile uyumlu mudur? 2. Sinyal jeneratörünü tepeden tepeye 100 mv, 1 khz lik sinüsoidal sinyal olarak ayarlayınız. Kuvvetlendirici girişindeki gerilim bölücü dirençlerin (390 Ω and 50 Ω) sinyali zayıflattığına dikkat ediniz. Bu durumda kuvvetlendirici girişindeki sinyal Vin_pp=10 mv olacaktır. 3. Sinyal kazancını (Av=Vout_pp/Vin_pp) görebilmek için osiloskobu kullanınız. VIN(t), VG(t), ve VOUT(t) sinyal şekillerini çizdiriniz. Elde ettiğiniz kazanç değerini kaydediniz. Av = 4. M2 MOS unun source ucuna RS=220Ω luk bir dejenere direnci bağlayınız ve kazancın yeni değerini osiloskopta inceleyiniz. Kazanç ifadesinin aşağıda verildiği gibi olduğunu derste görmüştünüz. = g m1 [r o1 //((1 + g m2 r o2 )R S + r o2 )]

5. Geri besleme direncine (RF) sahip yükseltecin DC çalışma noktası istenilen nokta olan Vout=VDD/2=6V olacak şekilde devreyi değiştiriniz. (İpucu: M1 in gate i ile toprak arasına bir direnç eklemeyi düşününüz.) 6. Raporda değiştirilmiş devrenin nasıl çalıştığını açıklayınız. Devredeki modifikasyon sinyal kazancını etkiler mi? Çıkış gerilimindeki salınım nedir? Yaptığınız deneyi tanımlayınız ve yükseltecein çıkış salınımını doğrulayan deneysel sonuçları gösteriniz. 7. Devreyi aşağıdaki gibi kendinden biyaslamalı devreye dönüştürünüz ve kazancını gözleyiniz. Bütün cihazları kapattınız mı? Malzemeleri ve kabloları toplayarak aldığınız yere koydunuz mu? Oturaklarınızı masanın altına ittiniz mi? Cihazların yerini değiştirmemeniz gerekiyordu. Ders görevlisinin bilgisi dahilinde değiştirdiyseniz tekrar aldığınız yere koydunuz mu? Evet Hayır