DENEY 2: KIRPICI DEVRELER 2.1. Deneyin Amacı Kırpıcı devrelerin çalışma prensiplerinin deney yoluyla incelenmesi. 2.2. Kullanılacak Aletler ve Malzemeler 1) 1N400X diyot 2) 1KΩ direnç ve bağlantı kabloları 3) Sinyal jeneratörü 4) DC güç kaynağı 5) Osiloskop 2.3. Teorik Bilgiler Girişine uygulanan sinyalin bir bölümünü kırpan devrelere kırpıcı devreler adı verilir. Kırpıcılar, giriş sinyalinin bir kısmını kırparken sinyalin diğer kısmını bozmazlar. Şekil 2.1.'de pozitif tepe değerini kırpan bir kırpıcının giriş ve çıkış dalga şekilleri verilmiştir. Şekil 2.1. Bir Kırpıcı Devreye Ait Giriş ve Çıkış Dalga Şekilleri Kırpıcı devrelerin en basit şekli diyot kırpıcılardır. Temelde bir diyot kırpıcı bir direnç ve bir diyottan meydana gelir. Diyotun yönüne göre kırpıcılar şu şekilde sınıflandırılabilir: 1. Pozitif kırpıcılar 2. Negatif kırpıcılar 3. Birleşik kırpıcılar Kırpıcılar iki ana grupta incelenir: 1. Seri kırpıcılar 2. Paralel kırpıcılar 1
Pozitif Kırpıcılar Pozitif kırpıcı giriş geriliminin pozitif alternansını kaldırırlar. Şekil 2.2, diyot kullanan bir pozitif kırpıcıyı göstermektedir. Giriş geriliminin pozitif alternansında diyot iletime geçer ve çıkış terminalleri kısa devre gibi gözükür(ideal diyot için). Bu durumda çıkış gerilimi sıfırdır. Negatif alternansta diyot açık devredir ve giriş işareti çıkışta gözükür. Uygulamada diyot iletimdeyken silikon diyot üzerine yaklaşık 0.7V düştüğünden kırpılma gerçekleştiğinde çıkış gerilimi 0.7V tur. Şekil 2.2. Pozitif kırpıcı devre, giriş ve çıkış dalga şekilleri Negatif Kırpıcılar Negatif kırpıcı giriş geriliminin negatif alternansını kaldırırılar. Pozitif kırpıcı devrede diyot ters çevrilecek olursa negatif kırpıcı devresi elde edilir. Şekil, negatif kırpıcı devresini göstermektedir. Kırpılma -0.7V ta gerçekleşir. Şekil 2.3. Negatif kırpıcı devre, giriş ve çıkış dalga şekilleri 2
Seri Kırpıcılar Seri kırpıcıda diyot ve yük seri bağlıdır. Şekil 2.4, seri negatif kırpıcıyı göstermektedir. İdealde, girişin pozitif alternansında diyot iletime geçer ve pozitif alternansın tamamı çıkışta gözükür. Negatif alternansta diyot açık devredir ve çıkışa sıfır volt gerilim düşer. Bu devre bir yarım dalga doğrultucu devresi gibi davranır. Şekil 2.4. Seri negatif kırpıcı devre, giriş ve çıkış dalga şekilleri Şekil 2.5, pozitif seri kırpıcı devresini göstermektedir. Seri negatif kırpıcıyla tam olarak ters fonksiyonlarda çalışmaktadır. Girişin pozitif alternansında diyot açık devredir ve çıkışta sıfır volt görülmektedir. Negatif alternansta diyot kısa devredir ve giriş gerilimi çıkışta gözükecektir. Şekil 2.5. Seri pozitif kırpıcı devre, giriş ve çıkış dalga şekilleri 3
Polarlamalı Kırpıcılar Bir pozitif kırpıcıda, ideal durumda, kırpılma gerilim seviyesi sıfır volt, pratikte 0.7V tur. Eğer kırpılma gerilim seviyesi değiştirilmek isteniyorsa devreye bir DC gerilim kaynağı bağlanmalıdır. DC gerilim kaynağı diyota seri bağlayarak polarlamalı kırpıcı elde edilir. Eklenecek DC kaynağın gerilimi, giriş gerilimi maksimum değerinden(vm) küçük olmalıdır. Şekil 2.6 ve Şekil 2.7, pozitif polarlamalı ve negatif polarlamalı kırpıcıları göstermektedir. Şekil 2.6. Pozitif polarlamalı kırpıcı devre, giriş ve çıkış dalga şekilleri Şekil 2.7. Negatif polarlamalı kırpıcı devre, giriş ve çıkış dalga şekilleri 4
Birleşik Kırpıcılar Pozitif polarlamalı ve negatif polarlamalı kırpıcıların birleştirilmesiyle elde edilir. Bu devrelerle giriş geriliminin pozitif ve negatif altenansları beraber kırpılabilir. Şekilde D1 diyotu girişin pozitif kısmında kırpma yaparken D2 diyotu negatif alternansta kırpma yapmaktadır. Pozitif giriş gerilimi +VA geriliminden büyükken D1 iletime geçtiği halde D2 kesimdedir. Böylece çıkışta +VA gerilimi elde edilir. Giriş +VA i geçtiği halde çıkış +VA de kalır. Diğer taraftan giriş negatif alternanstayken VB gerilimini geçerse D2 diyotu iletime geçer ve çıkış VB geriliminde sabit kalır. Giriş gerilimi VA ve -VB gerilimleri arasında diyotlar kesimdedir. Bu durumda giriş gerimi çıkışta gözükecektir. 2.4. Ön Hazırlık Soruları 1) Deneyde kurulacak devreleri Proteus benzetim programında kurunuz. Giriş ve çıkış dalga şekillerini inceleyiniz. 2) Şekil 2.2 ve 2.3 teki kırpıcı devrelerde ideal diyot kullanılırsa çıkışlar nasıl olur? 3) Şekil 2.4 ve 2.5 teki kırpıcı devrelerde giriş gerilimi Vm = 10V için çıkış gerilimi maksimum değeri nedir? (Silisyum diyot 0.7V) 4) Osiloskopta görülen bir dalga şeklini değerlendirirken nelere dikkat edilir? 2.5. Deneyin Yapılışı 1) Sinyal jeneratörünü 10Vpp, f=1khz e ayarlayınız. Sinyali osiloskopla gözlemleyiniz. 5
2) Pozitif paralel kırpıcı devresini kurup, çıkışı gözlemleyiniz. Dalga şeklini arka sayfadaki tabloya kaydediniz. 3) Diyotu ters çevirerek negatif paralel kırpıcı devresini kurup, çıkışı gözlemleyiniz. Dalga şeklini arka sayfadaki tabloya kaydediniz. 4) Pozitif seri kırpıcı devresini kurup, çıkışı gözlemleyiniz. Dalga şeklini arka sayfadaki tabloya kaydediniz. 5) Diyotu ters çevirerek negatif seri kırpıcı devresini kurup, çıkışı gözlemleyiniz. Dalga şeklini arka sayfadaki tabloya kaydediniz. 6) Polarlamalı pozitif kırpıcı devresini kurup, çıkışı gözlemleyiniz. Dalga şeklini arka sayfadaki tabloya kaydediniz. (VA = 2V) 7) Polarlamalı negatif kırpıcı devresini kurup, çıkışı gözlemleyiniz. Dalga şeklini arka sayfadaki tabloya kaydediniz. (VA = 2V) 6
2.6. Deney Sonuç Soruları 1) Kırpıcı devrelerin çalışma prensibi nedir? 2) Aşağıdaki şekilde verilen giriş her iki devreye uygulandığında çıkışlar nasıl olur? (Si = 0.7V, ideal = 0V) 2) Aşağıdaki şekilde verilen giriş için çıkış sinyalini çiziniz.(si = 0.7V) Kaynakça - Wikipedia - Electronic Devices And Circuit Theory, Boylestad, Nashelsky 7
8