DENEY 10: JFET Lİ YÜKSELTEÇLER 10.1. Deneyin Amacı JFET ortak kaynak yükselteç devresini gerçekleştirmek ve incelemek 10.2. Kullanılacak Malzemeler ve Aletler J113 N-kanallı JFET, 560 Ω, 3.1 kω, 10 kω, 1 MΩ direnç, 10 µf, 47 µf kapasitör, bağlantı kabloları DC güç kaynağı, Multimetre, Sinyal jeneratörü, Osiloskop 10.3. Teorik Bilgiler Alçak Frekans JFET Devre Modeli Ortak kaynak yükselteç, hem yüksek voltaj kazancı hem de büyük giriş empedansı nedeniyle diğer JFET konfigürasyonları arasında yaygın olarak kullanılır. Bu konfigürasyonda, giriş sinyali kapıya uygulanır ve çıkış sinyali drain den alınır. JFET yükseltici olarak kullanmak için, kapı-kaynak voltajı gerekli drain akımı için dc kutuplanmalıdır. JFET yüksek giriş empedansından dolayı kapı akımı neredeyse sıfırdır. Şekildeki kendinden kutuplu devrede, sadece drain e gerilim kaynağı bağlayarak, kaynak direncindeki voltaj düşümüyle, negatif kapı-kaynak gerilimi sağlanır. Bu devre, tek gerilim kaynağı kullanan, en basit ve pratik JFET yükselteç devrelerinden biridir. Bu devrenin dc analizinde kullanılan formüller aşağıdaki gibidir. 1
Tipik bir ortak-kaynak yükseltici devresi aşağıdaki şekilde verilmiştir. Buradaki C c1 ve C c2 kapasitörleri, dc bloklama için kullanılmıştır. C S ise R S kaynak direnci için bypass kapasitörü olarak kullanılmıştır. Bu devrenin küçük sinyal eşdeğer devresi aşağıdaki gibi verilir. Q çalışma noktasındaki iletkenlik: Burada g mo şu şekilde verilir: Gerilim kazancı, eşdeğer devreden elde edilebilir: 2
Eğer C S bypass kapasitörü devreden çıkarılacak olursa gerilim kazancı: Kapı terminalinden görülen giriş empedansı: Çıkış terminalinden görülen çıkış empedansı: 3
Örnek: Şekildeki devrede I DSS = 10mA ve V P = 8V verilmiş ve çalışma noktası değerleri V GSQ = 2V, I DQ = 5.65mA olarak hesaplanmıştır. y os (çıkış admitansı) değeri 40µS olarak verilmiştir. Aşağıdaki değerleri hesaplayınız. a) g m b) r d c) Z i d) Z o e) A v f) A v (r d yi ihmal ederek) Çözüm: 10.4. Ön Hazırlık Soruları Deneyi Proteus programında gerçekleştiriniz (J113 yerine U309 kullanabilirsiniz). 4
10.5. Deneyin Yapılışı 1. Aşağıdaki devreyi kurunuz. Tablodaki değerleri ölçüp kaydediniz. V DD V G V S V D V GS I D V DS g m 2. Kurduğunuz devreyi aşağıdaki devreye göre tamamlayınız. V DD + - + V S - V in - + + + V out - 3. Devreye V pp genliği 200 mv ve frekansı 10 khz olan sinüs sinyalini VS kaynağı olarak bağlayınız. 4. Giriş ve çıkış dalga şekillerini osiloskopla gözlemleyip, grafiğe çiziniz. Faz farkı olup olmadığına dikkat ediniz. Gerilim kazancını bulunuz. 5. C S bypass kapasitörünü çıkarıp giriş ve çıkış dalga şekillerini çizip, gerilim kazancını bulunuz. 6. R L yük direncini çıkarıp (C S kapasitörü bağlı) giriş ve çıkış dalga şekillerini çizip, gerilim kazancını bulunuz. 5
Verilen devrede giriş, çıkış dalga şekilleri ve gerilim kazancı C S bypass kapasitörünü yokken giriş, çıkış dalga şekilleri ve gerilim kazancı R L yük direnci yokken giriş, çıkış dalga şekilleri ve gerilim kazancı 10.6. Deney Sonuç Soruları 1. Deney 9 da bulduğunuz I DSS ve V P değerlerini kullanarak bu deneydeki devrenin Q çalışma noktası I DQ ve V GSQ değerlerini teorik olarak hesaplayınız. Ölçtüğünüz değerlerle kıyaslayınız. 2. Üç durum için (orijinal devre, C S yok, R L yok) gerilim kazançlarını teorik olarak hesaplayınız. 3. C S kapasitörünün gerilim kazancına etkisi ne olmuştur? 4. R S direncinin arttırılmasının gerilim kazancına etkisi nedir? 6