DEVRE ANALİZİ I LABORATUVARI ELEKTRONİK DENEY VE ÖLÇÜM CİHAZLARININ TANITIMI

DEVRE ANALİZİ I LABORATUVARI ELEKTRONİK DENEY VE ÖLÇÜM CİHAZLARININ TANITIMI Amaç 1. Deneylerin kurulumunda kullanılacak temel yardımcı elemanları öğrenmek 2. Ölçü aletini tanımak ve akım-gerilim ölçümlerinde dikkat edilmesi gerekenleri öğrenmek 3. Elektronik devre kurulumunda ve gerçekleştirilmesinde dikkat edilmesi gerekenleri öğrenmek Teorik Bilgi Deney çalışmalara başlamadan önce bilmemiz gereken birkaç şey vardır. İyi laboratuar çalışmalarının anahtarları güvenli çalışma ve başarılı deneylerdir. Deney çalışmalarından önce, yapılacak deneylerde kullanılacak araç-gereçlerin, ölçüm cihazlarının ve elektronik devre elemanlarının deneyi uygulayan tarafından tanınması gerekmektedir. Elektronik devre elemanlarını board üzerine bağlarken ve ölçüm yaparken dikkat edilecek hususlar birlikte anlatılacaktır. Board: Deneysel elektronik devreleri kurarken izlenebilecek birkaç yol vardır. Genel olarak deneysel amaçlı elektronik devreler, devre elemanlarının hiçbir kalıcı bağlantı olmaksızın birbirlerine istenen noktalarda, iletken metal levhalar yardımıyla temas etmesini sağlayan board veya breadboard olarak adlandırılan donatım üzerine kurularak gerçekleştirilirler. Board, Şekil 1.1 (a) da gösterildiği gibi üzerinde kabloların veya elektronik devre elemanlarının içine girebileceği deliklere sahiptir. Her bir deliğin içerisinde dışarıdan bakıldığında görülmeyen Şekil 1.1 (c) de gösterilen metal soketler vardır. Soket kümeleri, Şekil 1.1 (b) de gösterildiği gibi dizi ve sütun yapısında içten birbirlerine bağlantılı olarak düzenlenmişlerdir. a b c

Şekil 1.1. (a) board üzerindeki delikler, (b) görünür yüzeyin altında kalan iç bağlantılar, (c) iç bağlantıyı sağlayan metal soket Soket kümeleri genellikle 5 delikli gruplarından meydana gelmektedir ve bir devre içerisinde iç düğümleri sağlamak için kullanılırlar. Şekil 1.1 (b) de solda gösterilen dikey diğer gruplar ise devreye enerji ve toprak bağlantısı yapmak amacıyla kullanılırlar. Elektronik devrelerin board üzerine kurulması esnasında elektronik devre elemanlarının bacakları kısa kalabilir veya bazı noktalarda atlamalar yapmak gerekebilir, bu tür durumlarda bağlantı noktalarını gerekli yerlere taşımak amacıyla iletken kablolar kullanılmaktadır. Elektronik devre elemanlarının bacaklarının veya kullanılacak iletken kabloların 12 mm den kalın olmaması board un sağlıklı ve uzun ömürlü kullanılabilmesi için dikkate alınması gereken bir ayrıntıdır. Deneysel bir elektronik devre, elektronik devre elemanları pek çok farklı şekilde board üzerine yerleştirilerek tasarlanabilir. Board üzerinde bağlantı yapmaya başlamadan önce; devrenin en düzenli ve en az karmaşık şekilde board üzerine nasıl yerleştirilebileceği tasarlanmalıdır. Şekil 1.2 de aynı devrenin iki farklı şekilde board üzerine kurulması; (a) derli-toplu-düzenli kurulum (b) dağınık-düzensiz kurulum verilmiştir. a b

Şekil 1.2. (a) Düzenli kurulum, (b) dağınık kurulum Deneysel elektronik devreleri düzenli bir şekilde kurmayı alışkanlık haline getirmek, deneylerin verimliliğini ve başarısını sağlamak acısından çok önemlidir. Düzenli kurulmuş bir devre, daha az hata yapılmasını sağlar ve devrenin başarıyla çalıştırması daha kolaydır. Ayrıca çalışma arkadaşlarınızın veya eğitmenlerinizin düzenli kurulmuş bir devreyi anlaması ve gerektiğinde müdahale etmesi daha kolaydır. Devrelerin kurulumu esnasında dikkate alınması gereken ve çalışmalarınızı kolaylaştıracak hususlar aşağıda sıralanmıştır; Devrelerin kurulması veya üzerlerinde değişiklik yapılması aşamasında dikkat edilmesi gereken en önemli husus enerjinin kesilmiş olmasıdır. Tamamladığınız tüm bağlantıları devrenin şekli üzerinde (örneğin renkli kalemle) işaretleyiniz. Bağlantıları mümkün olduğunca kısa olarak seçiniz ve kullanınız. Uzun kablolar dağınıklığa ve istenmeyen parazitlere sebep olabilirler. Eğer direnç, kondansatör gibi devre elemanlarını ilave bir kablo kullanmadan doğrudan bağlayabiliyorsanız, gereksiz yere kablo kullanmayınız. Kabloları, devre elemanlarının üzerinden geçirmemeye mümkün olduğunca özen gösteriniz. Aksi takdirde herhangi bir elemanı board üzerinden çıkarmanız veya elemanın board üzerinde yerini değiştirmeniz mümkün olmayacaktır. Uzun terminalleri (Şekil 1 (b) de solda gösterilen dikey diğer gruplar) enerji ve toprak için kullanınız. Çıplak kabloların veya devre elemanlarının bacaklarının birbirlerine temas ederek kısa devreye neden olmadıklarından emin olunuz. Mecbur olmadıkça kablo kullanmayınız. Daha fazla bağlantı, daha fazla hataya neden olacaktır. Kablo bağlantılarınız için renk kodları kullanınız. Tüm pozitif enerji bağlantıları olarak kırmızı renk kablo ve negatif veya toprak için ise siyah kablo kullanınız. Bu devreyi kontrol etmenizi ve yanlışlıkları ayıklamanızı kolaylaştıracaktır. Devreniz karmaşık ve büyük ise devrenizi gruplara ayırarak blok blok kurabilirsiniz. Örneğin devreniz bir ön yükseltece sahip ise, ön yükselteçle ilgili tüm devre elemanlarını fiziksel olarak bir birbirine yakın monte ederek, ilgili bloğu kolaylıkla ayırt edebilirsiniz. Entegre devreleri board üzerine yerleştirirken bacaklarının kırılmamasına ve doğru bir şekilde deliklere yerleştirilmesine özen gösteriniz. MOS teknolojisi ile yapılmış entegre devreler statik elektrikten etkilenmektedir. Dolayısıyla bu tür devre elemanların elinizle dokunmayınız ve board üzerine yerleştirirken statik elektrikten arındırılmış yardımcı materyaller kullanınız. Devre bağlantılarını tamamladığınızda, hata yapmadığınızdan emin olmak amacıyla tüm bağlantıları gözden geçiriniz. Tüm kontrolleri tamamladıktan sonra devrenize enerji uygulayınız ve çalıştırınız. Ölçü Aleti: Elektronik devrelerde temel olarak gerilim ve akım değerlerini ölmek amacıyla kullanılan cihazlardır. Ölçü aleti sıklıkla; multimetre veya avometre olarak da adlandırılır. Ölçü aletleri dijital ve analog ölçü aletleri olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Fakat ölçüm prensipleri olarak kullanım şekilleri aynıdır. Şekil 1.3 de dijital bir ölçü aleti örnek olarak gösterilmektedir. Modern ölçü aletleri gerilim ölçmek amacıyla kullanılan voltmetre ve akım ölçmek amacıyla kullanılan ampermetre kademeleri dışında; direnç ölçmek için kullanılan ohmmetre, transistör kazancını ölçme, kapasite ölçme, sıcaklık ölçme gibi farklı kademelere sahiptirler.

Ölçü aletleri ile akım ve gerilim ölçümü yapmayı öğrenmeden önce ölçü aleti ohmmetre kademesi kullanımının bilinmesi, devrelerin kurulumu aşamasında herhangi bir noktadaki olabilecek temassızlığı saptamada daha faydalı olabilir. Ohmmetre kademesi ölçü aletinin iki probu arasındaki direnç değerini vermektedir. İki nokta arasında eğer bir temassızlık varsa ohmmetre sonsuz direnç gösterecektir. Board üzerine devrenin kurulumu sırasında herhangi bir noktada şüphelenilen temassızlık veya istenmeyen bir kısa devre ölçü aletinin ohmmetre kademesi kullanılarak tespit edilebilir. Şekil 1.3 de gösterilen ölçü aleti dört adet prob girişine sahiptir. COM girişi; siyah renkli probun takıldığı ortak giriştir ve sabittir. Kırmızı renkli prob ise yapılacak işleme göre diğer üç girişten herhangi birine takılır; en sağdaki V/Ω girişi, gerilim ve direnç ölçümü için kullanılır. Diğer iki giriş ise akım ölçümü yapmak amacıyla kullanılmaktadır; ma (miliamper) seviyesindeki akım ölçümleri ma girişi, amper seviyesindeki akım ölçümleri ise 20Amax girişi kullanılarak yapılır. Şekil 1.3. Ölçü Aleti Elektronik deneylerinde gerilim ölçümleri ölçü aletinin voltmetre kademesi kullanılmaktadır. Gerilim ölçümü esnasında dikkat edilmesi gereken en önemli nokta, voltmetrenin devreye Şekil 1.4 (a) da gösterildiği gibi paralel bağlanması gerekliliğidir. Voltmetrenin kademesi için seçilen değer, devreye uygulanan gerilim değerinden daha büyük olmalıdır. Eğer ölçülen noktadaki gerilim değeri ölçüm kademesinden çok daha küçük ise, voltmetre kademesi düşürülerek daha hassas ölçümler yapılabilir. a b Şekil 1.4. (a) Voltmetre ile gerilim ölçümü, (b) ampermetre ile akım ölçümü

Bundan dolayı ampermetre devreye çok dikkatli bir şekilde bağlanmalıdır. Bu nedenle modern ölçü aletleri, akım ölçümü için Şekil 1.3 de görüldüğü gibi farklı prob girişlerine sahip olacak şekilde tasarlanmaktadır. Bu tarz ölçü aletlerinde akım ölçümü yapılabilmesi için aşağıdaki sürecin takip edilmesi gerekir; 1. Ölçü aletini ampermetre kademesine alınız. 2. Kırmızı (dc gerilim için +, ac gerilim için faz veya canlı uç) prob girişini voltmetre/ohmmetre girişinden ampermetre girişine alınız. 3. Ölçülecek akım tahmini değerine göre kırmızı probu ma(miliamper) veya A (Amper) girişine bağlayınız ve ampermetrenin kademesini tahmini akım değerine göre seçiniz. 4. Ampermetreyi devreye Şekil.3 (b) de gösterildiği gibi seri bağlayınız; akım ölçülecek noktanın devre ile olan bağlantısını kesiniz. Daha sonra çıkan ucu ampermetrenin birinci probuna ve boşta kalan noktayı ise ampermeternin ikinci probuna bağlayınız. Ölçüm yapılacak noktadan geçen akım böylelikle iç direnci sıfır olan ampermetre üzerinden geçerek aynı yolu takip edecektir. 5. Ampermetre kademesi olarak ölçülecek tahmini akım değerinden daha büyük bir akım kademesi seçilmelidir. Eğer seçilen kademe hassasiyet açısından yetersiz ise kademe küçültülerek daha hassas akım ölçümleri gerçekleştirilebilir. Devrenizin kurulumunu dikkatle tamamlamanıza rağmen enerji bağladığınızda; devreniz olası arızalı parçalardan yada devrenin yanlış tasarlanmış olmasından dolayı çalışmayabilir. Fakat devrelerin çalışmaması sıklıkla; eksik veya yanlış bağlanmış kablo, gevşek bağlantı, entegrelerin ayaklarının yamulup board üzerinde yerlerine tam olarak oturmaması, devre elemanlarının bacaklarının veya açık kabloların birbirlerine istenmeyen noktalarda temas etmesi gibi nedenlerden kaynaklanmaktadır. Devrenizin çalışmaması durumunda, devrenizdeki hataları sapmatanız ve düzeltmeniz gerekmektedir. Eğer devreniz çok büyük ise bunu gerçekleştirmeniz daha da zor olacaktır. Devreler üzerinde çalışmalarınız fazlalaştıkça ve tecrübeleriniz arttıkça, hataları saptama becerinizde zamanla artacaktır. Aşağıda anlatılan tavsiyeler hata saptamada size yardımcı olacaktır; Devrenizden enerjiyi kesiniz ve göze çarpan şüpheli noktaları kontrol ediniz. Güç kaynağınızın istenen değerlerde çıkış verip vermediğini voltmetre kullanarak kontrol ediniz. Devrenizin istenen noktalarına gerilimin ulaşıp ulaşmadığını kontrol ediniz. Eğer istenen noktalarda hiçbir gerilim yok ise, bu eksik bağlantıdan yada kısa devreden kaynaklanıyor olabilir. Board üzerine yerleştirdiğiniz devre elemanlarının bacaklarının doğru terminallere bağlanmamış olduğundan emin olunuz. Eğer bir devre elemanın bağlantısından şüphe ediyorsanız, ohmmetre ile kontrol ederek bağlantının güvenilirliğinden emin olunuz. Bu işlemi gerçekleştirirken güç kaynağının kapalı olduğundan emin olunuz. Hatalı işleyen bir devrede aşırı ısınmış bir veya birkaç devre elemanının bulunma ihtimali oldukça yüksektir. Onlara dikkatli dokununuz. Diğer taraftan aşırı ısınmış bir eleman problemle ilgili bir ipucu verebilir. Eğer güç kaynağınız akım göstergesine (ampermetre) veya aşırı akım lambasına sahip ise, onları gözlemleyiniz. Eğer hiçbir akım akışı yok ise, bu eksik bağlantıdan kaynaklanıyor olabilir. Eğer aşırı akım lambası yanıyor ise, nedeni herhangi bir noktadaki kısa devre olabilir.

Ön araştırmalarınız problemi ortaya çıkartmadıysa ve devreniz bir sinyal kaynağına sahipse, sinyal kaynağını devreye bağlayınız ve çalıştırınız. Çıkışı osiloskop ile inceleyiniz. Arzulanan çıkışı elde edemiyorsanız, osiloskop probunun toprak bağlantılarının doğru noktalara yapıldığından emin olunuz. Giriş sinyalinden başlayarak adım adım farklı noktalarda olması gereken sinyalleri osiloskop yardımıyla inceleyiniz. Bu inceleme devrenin hangi parçasında problem olduğu hakkında size fikir verebilir. Devreniz çok küçük olmadığı sürece devrenin tümünü incelemek, problemin kaynağını size göstermez. Büyük devreler için problem arama işlemi adım adım yapılmalıdır. Tüm aramalara rağmen problem tespit edilemediyse devre board üzerinde başka bir noktaya katman katman taşınarak, her katmanın doğru çalışıp çalışmadığı kontrol edilmelidir. Herhangi bir katmanda gözlemlenen problemin katmandaki hangi elemandan veya elemanlardan kaynaklandığı, elemanlar tek tek kontrol edilerek saptanabilir. Herhangi bir devre elemanında arıza tespit edildiyse, o devre elemanı yenisi ile değiştirilir ve devre tekrar kontrol edilir.

OSİLOSKOP KULLANIMI Amaç 1. Osiloskop hakkında temel bilgileri edinmek 2. Osiloskop kullanarak genlik ve frekans ölçümü yapabilmek için gerekli temel bilgileri edinmek Teorik Bilgi Osiloskop, devre elemanlarının karakteristiklerinin çıkartılmasında ve zamana bağlı olarak değişen gerilimlerin incelenmesinde kullanılan bir ölçü aleti olup, çok hızlı değişen bir veya birden fazla sinyalin aynı anda incelenmesinde, genlik, frekans ve faz ölçümlerinde kullanılır. Zamana bağlı olarak değişen bir akım veya gerilim fonksiyonu, analog veya sayısal (digital) bir ölçme aleti ile ölçülebilmektedir. Fakat bu aletler fonksiyonun gerçek değişimi hakkında bilgi verememektedirler. Bu nedenle, analog sinyal şeklinin zamana bağlı incelenebilmesi amacıyla osiloskoplar imal edilmiştir. Osiloskop, işareti zaman ekseninde gösteren bir ölçüm aletidir. Örnek bir osiloskop Şekil 2.1 de gösterilmiştir. Şekil 2.1. Osiloskop Bir osiloskobun kontrolünü sağlayan düğmeler üç gruba ayrılır; I. GÖRÜNTÜ (DISPLAY) GRUBU: 1- Kalibrasyon(CAL): Osiloskobun özellikleri kesin bilinen referans standartlarda karşılaştırılarak çalışıp çalışmadığını test etmek amacıyla kullanılan, sabit genlik ve frekansa sahip (genellikle 0.5V 1KHz) kare dalga osilatörüdür. Osiloskobun test edilmek istenen kanalına prop yardımıyla uygulanır. Toprak bağlantısını yapmaya gerek yoktur. 2- Güç (Power): Osiloskop cihazının aç/kapa düğmesi. Cihaz çalışır durumda iken bu düğmenin üzerindeki LED de yanar. 3- Parlaklık (Intensity): Bu düğme ile ekrandaki çizginin parlaklığı ayarlanır. Kullanıcının gözlerinin zarar görmemesi ve ekranın (CRT) uzun ömürlü olması için parlaklığın, görüntünün görülebildiği en düşük ayara getirilmesi gereklidir. 4- Odaklama (Focus): Ekrandaki benek veya çizginin, uygun netlikte olmasını sağlar.

5- Yatay eğim (Trace rotation): Ekrandaki çizginin yatay eksene olan açısını ayarlar. 6- Aydınlatma (Illum): Ekran zemininin aydınlatılmasını sağlar. 7- Ekran (Screen): Yatay ve dikey çizgilerle bölünmüş bir koordinat sistemine sahip osiloskop ekranı. İncelenen işaretler buradan izlenir. II. DÜŞEY KUVVETLENDİRİCİ (VERTICAL AMPLIFIER) GRUBU: Her bir kanal (CH1 ve CH2) için ayrı olarak birer tane ayar düğmesi mevcuttur. Şekil 2.2 de düşey kuvvetlendirici bölümü daha ayrıntılı görülmektedir. Şekil 2.2. Osiloskobun düşey kuvvetlendirici (vertical amplifier) bölümü 1- Genlik (VOLTS/DIV): Her bir kanal (CH1 CH2) için birer tane bulunur. Bu düğme ile dikey saptırma çarpanı seçimi yani dikey eksenin ölçeklendirilmesi yapılır. Bu sayede ekrandaki yatay çizgilerin arasının kaç voltluk gerilime karşılık düşeceği ayarlanır. Örneğin; VOLTS/DIV kademesi 1V seçilecek olursa, bunun anlamı yatay iki çizgi arasının 1V a karşılık gelmesidir. 2- Değişken Ayar (Variable): VOLTS/DIV komütatörünün hemen üzerinde bulunan bu düğme ile düşey saptırma çarpanı hassas olarak arttırılarak yüksek genliklere sahip işaretlerin incelenmesi sağlanır. Bu düğme tamamen sağa çevrilip kilitlenirse VOLTS/DIV değeri aynen alınır. Bu düğme tamamen sola çevrilirse VOLTS/DIV değeri 2.5 katsayısı ile çarpılmalıdır. Bu düğme gerektiğinde ayrıca osiloskobun kalibrasyon ayarının yapılmasında da kullanılır. Görüntü grubunda bulunan CAL noktasından alınan sabit frekansa ve genliğe sahip referans sinyali kullanılarak, osiloskobun kalibrasyon ayarı yapılır. Örneğin; VOLTS/DIV komütatörünün kademesi 0.5V değerine getirildiğinde 0.5Vpp luk referans sinyali tepeden tepeye tam bir kare olmalıdır. Eğer değilse değişken (variable) ayar düğmesi gerekli yöne çevrilerek sinyal şekli tepeden tepeye tam bir kare olacak şekilde ayarlanır. 3- Giriş Kuplaj Seçici (Input Coupling Selector): Her kanal için birer tane bulunur. Düşey kuvvetlendirici girişine uygulanacak işaretin kuplajı seçilir. Üç farklı giriş kublaj kademesi vardır;

AC: Giriş sinyali, düşey kuvvetlendiriciye bir kapasite üzerinden uygulanır. Bu kapasite, işaretin dc bileşenini bloke eder ve sinyalin sadece ac bileşeninin görüntülenmesini sağlar. GND: Bu konumda düşey kuvvetlendirici girişi topraklanır. Bu takdirde ekrandaki çizginin bulunduğu yer toprak (referans, GND) seviyesini gösterir. DC: Bu konumda düşey kuvvetlendiriciye işaretin tüm bileşenleri uygulanır. Eğer bir işaretin tüm bileşenleri görülmek isteniyorsa, anahtar bu konumda olmalıdır. Düşük frekanslı işaretler bu seçenekte incelenmelidir. 4- Kanal 1(Channel 1) - Kanal 2(Channel 2): Dış sinyalin osiloskoba uygulandığı giriş noktalarıdır. Giriş 1 (Input 1) ve Giriş 2 (Input 2) olmak üzere iki adet BNC tipi konnektörden oluşur. Giriş direnci 1MΩΩ değerindedir. Bu girişe uygulanabilecek en yüksek gerilim seviyesi kanal girişinde yazılıdır (genellikle 400 Volt). 5- Pozisyon (Position ): Ekrandaki görüntüyü dikey olarak hareket ettirmeye yarar. Her kanal için ayrı bir pozisyon düğmesi bulunmaktadır. 6- Kanal Mod (Channel Mode): Osiloskop girişine uygulanan sinyallerden hangisinin osilakop ekranına aktarılacağı bu düğmeler aracılığı ile belirlenir. Her bir kanal ekranda tek tek izlenebileceği gibi her ikisi birden aynı anda ekranda aktarılabilir. Kanal 1 ve Kanal 2 nin işlem modlarının seçimini sağlar. CH1: Yalnızca CH1 (X girişi) girişine uygulanan sinyal ekranda görüntülenir. (X-Y modunda bir çalışma oluyorsa bu mod seçilmelidir.) CH2: Yalnızca CH2 (Y girişi) girişine uygulanan sinyal ekranda görüntülenir. ADD: CH1 ve CH2 den uygulanmış iki işaretin toplamını gösterir. DUAL: İki kanalı birden izlemeyi sağlar. 7- Ters Çevirme (Invert): Kanal 2 girişine uygulanan sinyali dikey eksende ters çevirir. III. ZAMAN TARAMA (TIME BASE) GRUBU: Osiloskoba uygulanan sinyalin frekans özelliklerini incelememize imkan sağlayan düğmeler grubudur. Frekans zamanla ters orantılı olarak değişmektedir. Osiloskop ekranında dikey çizgiler arasındaki mesafe zaman (sn) olarak kademelendirilmektedir. Dolayısıyla sinyalin bir periyodunun tamamlanması için geçen süre saptanarak, sinyalin frekansı hesaplanabilir. Osiloskop üzerinde genlik ölçümü için iki ayrı giriş kanalı (Kanal 1 ve Kanal2) bulunmaktadır. Fakat bu iki giriş için yatay eksen (zaman ekseni), ortak olarak zaman tarama grubu düğmeleri tarafından kontrol edilmektedir. Yani zaman tarama grubu düğmeleri aracılıyla yapılacak her hangi bir değişiklikten her iki giriş sinyali birden etkilenmektedir. Zaman tarama grubu Şekli 2.3 te görülmektedir. Zaman tarama grubu, zaman özellikleri ve tetikleme (trigger) olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Tetikleme, incelenen işaretin ekranda doğru ve net olarak görülebilmesi için kullanılan kısımdır. Bu işlemin faydasını açıklamak için bir örnek verelim: Dönmekte olan bir tekerleğin veya pervanenin, hızına bağlı olarak insan gözü onu sanki duruyormuş veya çok yavaş dönüyormuş gibi görür. Benzer şekilde, incelenen işaretin periyodu osiloskop tarafından doğru olarak algılanıp, otomatik olarak doğru ayar yapılamazsa, ekrandaki görüntü sanki sağa veya sola hareket ediyormuş gibi görülecektir. Tetiklemenin doğru olması için işaretin belirli aralıklar için periyodik olması gereklidir. Zaman tarama grubuna ait olan düğmeler ve işlevleri aşağıda sırasıyla anlatılmaktadır. Öncelikle tetikleme kısmındaki düğmelerin işlevleri anlatılacaktır; 1- Level (Seviye): Tetiklemenin arzulanan bir noktadan başlamasını sağlayan bir düğmedir. Aynı zamanda görüntünün ekranda sabitlenmesini sağlamaktadır.

Şekil 2.3. Zaman tarama grubu 2-EXT girişi (External Trigger): Bu girişe dışarıdan bir tetikleme sinyali uygulanabilir. Uygulanabilecek gerilim seviyeleri girişin altında veya yanında yazılıdır. 3- Slope (Eğim):Tetiklemenin pozitif / negatif eğimle yapılmasını sağlayan bir anahtardır. 4- Kuplaj (Coupling):Tetikleme kaynağı ile tetikleme devresi arası kuplaj seçilir. AC: ac kuplajtır ve normal işlemlerde kullanılır AC-LF: ac kuplaj türü ve düşük frekanslı işaretlerde kullanılır DC: dc kuplaj TV: Televizyon veya video bileşik sinyalleri kolaylıkla tetiklenir. 5- Tetikleme Kaynağı (Triggering Source): Tetikleme kaynağının seçimi yapılır: INT: Kanal 1 ve Kanal 2 sinyalleri tetikleme için birbiriyle toplanır CH1: Birinci kanaldan uygulanan sinyali tetikleme sinyali olarak kabul eder. CH2: İkinci kanaldan uygulanan sinyali tetikleme sinyali olarak kabul eder. LINE: Şebeke sinyali tetikleme sinyali olarak kabul edilir. EXT: Dışarıdan (EXT girişi) uygulanan bir sinyali tetikleme sinyali olarak kabul eder. Kararlı bir görüntü için dış tetikleme sinyali ile ekranda görüntülenmesi istenen sinyal arasında bir bağıntı olmalıdır. 6- Tetikleme veya Süpürme modu(triggering or Sweep Mode): AUTO: Ekrandaki görüntüyü 20 Hz lik bir tetikleme sinyali ile tetikler. Tetikleme seviyesi level düğmesi ile ayarlanır. NORM: Ekrandaki görüntüyü tetikleme sinyali olarak kabul eder. Zaman özelliklerini değiştirmek amacıyla kullanılan düğmeler aşağıda sırasıyla anlatılmaktadır; 7- Zaman ayarı (Time/Div): Bu komütatör ile yatay tarama değerleri seçilerek yatay eksenin (zaman ekseni) ölçeklendirilmesi yapılır. Ayar değeri periyot ölçümünde kullanılır.

Örneğin; TIME/DIV kademesi 1msn (mili saniye) seçilecek olursa, bunun anlamı dikey iki çizgi arasının 1msn ye karşılık gelmesidir. 8- Değişken ayar (Variable): Değişken ayar düğmesi en sağa çevrilerek kilitlenirse, Time/Div deki değer olduğu gibi alınır. Eğer açılıp en sola getirilirse, 2.5 kat daha yavaş işaretler de (daha büyük periyoda sahip işaretler) incelenebilir. Bu düğme gerektiğinde ayrıca osiloskobun kalibrasyon ayarının yapılmasında da kullanılır. Görüntü grubunda bulunan CAL noktasından alınan sabit frekansa ve genliğe sahip referans sinyali kullanılarak, osiloskobun kalibrasyon ayarı yapılır. Örneğin; TIME/DIV komütatörünün kademesi 0.5msn değerine getirildiğinde 1KHz lik referans sinyali bir periyodunu yatayda iki karede tamamlaması gerekmektedir. Eğer bu sağlanmıyorsa değişken (variable) ayar düğmesi gerekli yöne çevrilerek sinyal şekli, bir periyodu yatayda iki kare olacak şekilde ayarlanır. 9- Pozisyon(Position ): Bu düğme ile ekrandaki görüntü yatay olarak hareket ettirilir. 10- x5 MAG tuşu: Bu tuş kullanılarak, giriş sinyalinin periyodu ekrana beş kat daha küçük aktarılabilir. Bu özellik çok yüksek frekanslı sinyallerin osiloskop ekranında incelenebilmesini mümkün kılar. Ayrıca dış ortamdaki sinyalin osiloskoba taşınmasında kullanılan ve harici bir birleşen olan osiloskop probu açıklanması gereken temel bileşenlerden biridir. Şekil 2.4 de bir osiloskop probunu örnek olarak gösterilmektedir. Şekil 2.4. Osiloskop probu Prop (Probe): İncelenecek işaretlerin osiloskop cihazına aktarılması için kullanılan bir çeşit kablodur. Bir ucu osiloskoba bağlanırken sivri olan diğer ucu devredeki incelenecek işaretin bulunduğu düğüme temas ettirilerek kullanılır. Probun bu ucunda genellikle krokodil konnektörü şeklinde bir de toprak bağlantısı bulunur. Osiloskop propları x1 ve x10 şeklinde ayarlanabilirler: R1 : İzlenen sinyali bozmadan ve değiştirmeden osiloskoba ulaştırır. R10 : İzlenen sinyal onda birine zayıflatılarak osiloskoba ulaştırılır. Bu takdirde, sinyalin gerçek genlik değeri ekranda görünen değerlerin 10 katıdır. Osiloskopta, kaybolan görüntünün bulunması: Bu amaçla ilk olarak parlaklık düğmesinin durumu kontrol edilir. Bu düğme orta konuma getirilir. Daha sonra hangi kanaldan işaret uygulanmışsa, bu kanalın kuplajı GND konumuna alınır. Ardından düşey hareketi sağlayan düğme ( ) yardımı ile işaret bulunur. Bulunan çizgi, ekranın ortasında bulunan yatay ekseni örtecek şekilde konumlandırılır. Bu seviye, toprak (referans) seviyesine karşı gelmektedir. Daha sonra işaret hangi modda (ac veya dc) incelenecekse, kuplaj seçici anahtar bu konuma getirilir.

Amaç SİNYAL JENERATÖRÜ VE OSİLOSKOP İLE GERİLİM-FREKANS ÖLÇME İŞLEMİ 1. Sinyal jeneratörünün tanıtmak 2. Osiloskopla ac sinyalin gerilimini ölçmek 3. Osiloskopla ac sinyalin frekansını ölçmek Teorik Bilgi Sinyal jeneratörünü ve osiloskop kullanarak gerilim ve frekans ölçmeyi anlatmadan önce ac sinyal ile ilgili bilgi vermek daha doğru olacaktır. ac sinyali incelediğimizde iki kavramla karşılaşırız. Bunlar; sinyalin genliği ve frekansıdır. Bir sinyalin genliği, tepeden tepeye olan genişliği ölçülerek saptanır. Şekil 3.1 deki ac sinyalin dikey yüksekliği, o sinyalin genliğini göstermektedir. ac sinyallerde frekans önemli bir parametredir. Frekans kavramı periyot kavramıyla doğrudan bağlantılıdır. Bir sinyalin, saniyedeki tekrar etme sayısı sinyalin frekansını ve bir periyodunun tamamlanması için geçen süre ise periyodunu vermektedir. Yani frekans ve periyot birbirlerinin tersidir. Bir sinyalin periyodu Eşitlik 3.1 kullanılarak hesaplanabilir. 1 T = (1.1) f Burada; T = periyot (saniye) ƒ = frekans (Hertz) Şekil 3.1 de gösterildiği gibi ac bir sinyalin frekansı bir saniyedeki tekrar sayısı frekansı vermektedir. Fakat yüksek frekanslı sinyallerde saniyedeki periyot adedini saymak mümkün değildir. Bu nedenle ac bir sinyalin frekansı, sinyalin bir periyodunun tamamlanma süresi bulunarak hesaplanır. Periyodu saptanan sinyalin frekansı, frekans-periyot bağıntısı kullanılarak elde edilir. Şekil 3.1. Sinüsodial sinyal şekli

Sinyal jeneratörü, istenen genliğe, frekansa ve dalga şekline sahip sinyal üreten bir cihazdır. Örnek bir sinyal jeneratörü Şekil 3.2 de gösterilmektedir. Şekil 3.2. Sinyal jeneratörü Sinyal jeneratörlerinin çok farklı model ve tipleri olmasına rağmen genellik sinüs, kare dalga ve testere dişi olmak üzere üç temel dalga şeklinde sinyal üretirler. İstenen sinyal şekli fonksiyon tuşlarından ilgili olan basılarak elde edilir. Üretilen sinyalin genliği amplitude (genlik) düğmesi çevrilerek değiştirilir. Üretilen sinyalin genliği osiloskop kullanılarak saptanır. İstenen genlik değerine sahip sinyalin üretilebilmesi için genlik düğmesi çevrilirken osiloskop ekranından sinyalin genliğinin takip edilmesi gerekmektedir. Sinyal jeneratöründe üretilen sinyalin genliği tepeden tepeye genlik değeri olarak yani V pp şeklinde ifade edilir. Sinyal jeneratöründe üretilecek sinyalin frekansını belirlemek oldukça kolaydır. Öncelik istenen frekans değerine yakın range (saha) tuşlarından biri basılır. Daha sonra çarpan düğmesi (Şekil 3.2 de sağda) konumu, seçilen saha tuşu ile çarpan konumunun çarpımları sonucu istenen frekans değerini verecek şekilde konumlandırılır. Örneğin; 1.4KHz lik bir sinyal üretmek için saha tuşlarından 1KHz tuşuna basılı ve daha sonra çarpan düğmesi 1.4 konumuna getirilir. Böylelikle 1KHz x 1.4 = 1.4KHz değerinde sinyal üretilmiş olur. Eğer sinyalin frekansını 800Hz e düşürmek istersek, başka hiçbir değişiklik yapmaksızın çarpan düğmesinin 0.8 konumuna getirmemiz yeterlidir. Sinyal jeneratörleri genellikle iki adet çıkışa sahiptirler. Bunlardan birincisi ve elektronik devrelerinin gerçekleştirilmesinde kullanılacak olan 50Ω çıkışıdır. Burada 50Ω sinyal jeneratörünün iç direncini temsil etmektedir. Bu çıkıştan sinyal jeneratörünün üretme aralığında olan tüm sinyaller alınabilir. İkinci çıkış ise TTL çıkışıdır. TTL çıkışı, dijital (sayısal) devrelerin gerçekleştirilmesinde kullanılan istenilen frekansa sahip, sabit 5V pp ve kare dalga sinyal çıkışıdır. Osiloskop, elektriksel işaretlerin zamanla nasıl değiştiğini incelemek için kullanılır. Osiloskop ekranında görülen işaretin belli bir andaki genlik değerini elde etmek için dikey eksen izlenir. Öncelikle Şekil 3.3 de gösterildiği gibi sinyalin o andaki değerinin tepeden tepeye seviyesi ölçülür (şekilde tepeden tepeye genlik; G = 3.5 kare). Elde edilen bu değer genlik ayarı (VOLTS/DIV) değeri ile çarpılır. Elde edilen sonuç sinyalin tepeden tepeye genliğini vermektedir. Burada unutulmaması gereken şey; VOLTS/DIV kademesini değiştirmenin giriş sinyalinin hiçbir özelliğini değiştirmediği, sinyalin sadece ekrandaki görünümünü değiştirdiğidir. Çünkü osiloskop sadece bir ölçü aletidir. Osiloskop kullanarak bir sinyalin frekansı direkt olarak ölçülemez. Giriş sinyalini frekansının belirlenmesi kademeli bir işlemdir. Osiloskop kullanarak giriş sinyalinin frekansını belirleyebilmek için öncelikle sinyalin periyodunun saptanması gerekir. Bir sinyalin periyodu yatay eksen izlenerek belirlenir. Öncelikle Şekil 3.3 de gösterildiği gibi giriş sinyalinin bir tam dalga boyunun yatay eksende kaç kare genişliğinde olduğu ölçülür (şekilde sinyalin periyodu yatay eksende; T = 3.5 kare). Elde edilen bu değer zaman ayarı

(TIME/DIV) değeri ile çarpılır. Elde edilen sonuç sinyalin periyodunu vermektedir. Sinyalin frekansı, periyot-frekans bağıntısı (ƒ=1/t) kullanılarak hesaplanır. Şekil 3.3. Osiloskop ekranında gözlemlenen sinüsoidal bir işaret Şekil 3.3 de örnek olarak verilen osiloskop ekranındaki sinyalin genlik ve frekansını bulmak için şu adımlar izlenir: 1. Sinyalin osiloskop ekranından ölçülen tepeden tepeye genlik büyüklüğü: Genlik Boyu = 3,5 div (kare) 2. Sinyalin tepeden tepeye genliği: Volts/div = 1V, kademesinde ise Genlik = 3,5*1V = 3,5 V pp 3. Sinyalin matematiksel denklemi: İstenenler Vi(t) = A*sin(2πf t), Burada A = G / 2 ve Vi(t) = 1,75*sin(2π*1428 t) 4. Sinyalin osiloskop ekranından ölçülen bir tam periyodunun uzunluğu: Periyot Boyu = 7 div (kare) 5. T hesaplanır: Time/div = 0,1 ms, kademesinde ise, Periyot = 7*0,1ms = 0,7 ms =700µs 6. f = 1/T formülünden frekans değeri: f = 1428 Hz hesaplanır. 1. Tablo 3.1 de verilen frekans ve genlik değerlerinde sinüsodial sinyalleri, sinyal jeneratöründe üretiniz. Her bir sinyal için VOLTS/DIV ve TIME/DIV değerlerini kaydederek ekran görüntülerini Şekil 3.4 üzerine çiziniz.

Frekans 1.2MHz 75KHz 500Hz Tablo 3.1 Volt 10V pp 5V pp 1V pp I. sinyal Kanal 1 Kanal 2 Time/Div =. Time/Div =. Volt/Div =. Volt/Div =. II. sinyal Kanal 1 Kanal 2 Time/Div =. Time/Div =. Volt/Div =. Volt/Div =. III. sinyal Kanal 1 Kanal 2 Time/Div =. Time/Div =. Volt/Div =. Volt/Div =. Şekil 3.4. İşlem basamağı 1 verileri için osiloskop ekranı 2. Osiloskop probunun x1 kademesinden x10 kademesine alınız. Sinyal jeneratöründen üçgen dalga şekline sahip 15 V pp - 2600 Hz bir sinyal üretiniz ve bu sinyali osiloskop ekranında inceleyiniz. VOLTS/DIV ve TIME/DIV değerlerini kaydederek ekran görüntülerini Şekil 3.5 üzerine çiziniz. Kanal 1 Time/Div =.. Volt/Div =.. Kanal 2 Time/Div =. Volt/Div =. Şekil 3.5. İşlem basamağı 2 verileri için osiloskop ekranı