A. DENEYİN AMACI : Seri ve paralel RC devrelerinin ac analizini yapmak. B. KULLANILACAK ARAÇ VE MALZEMELER : 1. Sinyal Üreteci, 2. Osiloskop, 3. Değişik değerlerde direnç ve kondansatörler. C. DENEY İLE İLGİLİ ÖN BİLGİ: FAZ FARKI ÖLÇÜMÜ: Aynı frekansa sahip iki işaretin aralarındaki faz farkını bulmak için, bu işaretlerin her biri osiloskobun bir kanalına bağlanır ve DUAL konumunda yandaki şekil elde edilir. Buna göre, işaretler arasındaki faz farkı t d 360 (birimi: derece) T ifadesi ile hesaplanır. Yandaki örnek şekil için a ve b 1 o işaretleri arasındaki faz farkı 360 60 olarak 6 o belirlenir. Böylece a işareti, b işaretinden 60 ileridedir denir. Faz farkının zaman cinsinden değeri ise t d x(time/div değeri) ile bulunur. Eğer Time/div=10ms ise faz farkı (1kare)x(10ms)=10ms olarak belirlenir. Faz farkı ölçmek için kullanılan bir başka yöntem ise Lissajous şekilleri nden faydalanmaktır. Bunun için osiloskobun Time/div düğmesi X-Y konumuna (en sola) getirilir. Bu durumda ekranda -yanda verilen şekildekine benzer- bir elips görülür. Buna göre, işaretler arasındaki faz farkı X arcsin arcsin X Y m Y m ifadesi ile hesaplanır.aşağıda bazı özel faz farkı değerleri için Lissajous elipsinin aldığı şekiller görülmektedir: 1
D. DENEY BASAMAKLARI: 1. Seri RC devresinin ac analizi: Aşağıda verilen seri RC devresini göz önüne alınız. a) (HESAP) Devrenin eşdeğer empedans devresini çiziniz. Devrenin eşdeğer empedansını hesaplayınız. Devrenin özelliği nedir? 2
b) (HESAP) Devreden akan toplam akımı hesaplayınız. e-i vektörel ilişkisini çiziniz. c) (ÖLÇÜM) Devreden akan toplam akımı osiloskop ile ölçünüz ve aşağıya i-t grafiğini çiziniz. CH1 e e yi ve CH2 ye i yi bağlayınız. Her iki kanalın Volt/div değerlerini, işaretlerin genliği yaklaşık olarak aynı olacakları konumlara getirerek işaretleri aşağıya çiziniz. Aralarındaki faz farkını birinci metoda göre hesaplayınız. 3
Osiloskobu X-Y konumuna getirerek Lissajous eğrisini çiziniz. Faz farkını ikinci yönteme göre yeniden hesaplayınız. d) (HESAP) Direnç voltajını hesaplayarak, v R i R vektörel ilişkisini çiziniz. e) (ÖLÇÜM) Osiloskop kullanarak v R i R grafiklerini çiziniz. Aralarındaki faz farkını her iki metoda göre hesaplayınız. 4
f) (HESAP) Kondansatör voltajını hesaplayarak, v C i C vektörel ilişkisini çiziniz. g) (ÖLÇÜM) Osiloskop kullanarak v C i C grafiklerini çiziniz. Aralarındaki faz farkını her iki metoda göre hesaplayınız. h) (HESAP) e ile v C, e ile v R ve v R ile v C arasındaki faz farklarını belirleyiniz. Hangi voltajın ne kadar ileri/geri olduğunu belirtiniz. 5
i) (ÖLÇÜM) e ile v C, e ile v R ve v R ile v C işaretlerini osiloskopla ayrı ayrı elde ederek aralarındaki faz farklarını ayrı ayrı her iki metodla bulunuz. j) (HESAP) Devrenin kesim frekansını hesaplayınız. k) (ÖLÇÜM) Sinyal üretecinde frekansı 0 Hz den 15kHz e kadar değiştirerek e-i arasındaki faz farkını (X-Y konumunda) gözleyiniz. On farklı frekans değeri için faz farkı değerlerini kaydederek faz farkı-frekans grafiğini aşağıya çiziniz. 6
- Simülasyon Adımı: Devreyi PSPICE ortamında kurunuz ve simule ediniz. e- v C, e- v R, e- i C, v C i C ve v R i R grafiklerini aşağıya çiziniz. 7
e- v C, e- v R, e- i C, v C i C ve v R i R çiftleri için Lissajous eğrilerini elde ederek aşağıya çiziniz. 8
9
Simülasyon sonuçları ile ölçüm sonuçları uyuş tu mu? 2. Paralel RC devresinin ac analizi: Aşağıda verilen paralel RC devresini göz önüne alınız. a) (HESAP) Devrenin eşdeğer empedans devresini çiziniz. Devrenin eşdeğer empedansını hesaplayınız. Devrenin özelliği nedir? 10
b) (HESAP) Devreden akan toplam akımı hesaplayınız. e-i vektörel ilişkisini çiziniz. c) (ÖLÇÜM) Devreden akan toplam akımı osiloskop ile ölçünüz ve aşağıya i-t grafiğini çiziniz. CH1 e e yi ve CH2 ye i yi bağlayınız. Her iki kanalın Volt/div değerlerini, işaretlerin genliği yaklaşık olarak aynı olacakları konumlara getirerek işaretleri aşağıya çiziniz. Aralarındaki faz farkını birinci metoda göre hesaplayınız. 11
Osiloskobu X-Y konumuna getirerek Lissajous eğrisini çiziniz. Faz farkını ikinci yönteme göre yeniden hesaplayınız. d) (HESAP) Direnç akımını hesaplayarak, v R i R vektörel ilişkisini çiziniz. 12
e) (ÖLÇÜM) Osiloskop kullanarak v R i R grafiklerini çiziniz. Aralarındaki faz farkını her iki metoda göre hesaplayınız. f) (HESAP) Kondansatör akımını hesaplayarak, v C i C vektörel ilişkisini çiziniz. g) (ÖLÇÜM) Osiloskop kullanarak v C i C grafiklerini çiziniz. Aralarındaki faz farkını her iki metoda göre hesaplayınız. 13
h) (HESAP) e ile v C, e ile v R ve v R ile v C arasındaki faz farklarını belirleyiniz. Hangi voltajın ne kadar ileri/geri olduğunu belirtiniz. i) (ÖLÇÜM) e ile v C, e ile v R ve v R ile v C işaretlerini osiloskopla ayrı ayrı elde ederek aralarındaki faz farklarını ayrı ayrı her iki metodla bulunuz. j) (HESAP) Devrenin kesim frekansını hesaplayınız. 14
k) (ÖLÇÜM) Sinyal üretecinde frekansı 0 Hz den 200 khz e kadar değiştirerek e-i arasındaki faz farkını (X-Y konumunda) gözleyiniz. On farklı frekans değeri için faz farkı değerlerini kaydederek faz farkı-frekans grafiğini aşağıya çiziniz. - Simülasyon Adımı: Devreyi PSPICE ortamında kurunuz ve simule ediniz. e- i, v C i C ve v R i R grafiklerini aşağıya çiziniz. 15
e- i, v C i C ve v R i R çiftleri için Lissajous eğrilerini elde ederek aşağıya çiziniz. 16
Simülasyon sonuçları ile ölçüm sonuçları uyuştu mu? 17