ELM 331 ELEKTONK LABOATUA DENEY FÖYÜ DENEY 3 AKM KAYNAKLA 1. AMAÇ Bu deneyin amaci, akim kaynagi tasarlamaktir. Genel olarak kullanilan üç tip akim kaynagi vardir. Bu akim kaynaklarinin tasarimi ve analizi yapilarak aralarindaki fark incelenecektir.. TEOK BLG Akim kaynagi, ideal olarak herhangi bir yük direnci üzerinden akan sabit bir akim üreten enerji kaynagidir. Akim kaynaklari hem DC çalisma noktasini saglamak hem de aktif yük olarak kullanilirlar. Genel olarak temel, gelistirilmis, Widlar, kaskad ve Wilson akim kaynaklari yaygindir..1. Temel Akim Kaynagi Temel akim kaynagi, iki transistor ve bir dirençten olusur (Sekil 1). Sekil 1
Sekil 1 de görüldügü gibi Q1 tranzistörünün bazi kolektörü ile kisa devredir ve V CB =0 dir. Bu demektir ki, Q1 tranziztörü aktif bölgede çalismaktadir. Q tranzistörü ise doyum bölgesinde çalistirilabilecegi gibi, aktif bölgede de çalistirilabilir. ki transistor ayni baz emitör voltajina sahiptir. Kollektör ve baz akimlari birbirine esittir ( B1 = B, C1). Çikis akimi olan C = O, denklem (1) den elde edilir. C1 = (1) β Buradaki, 1 üzerinden akan referans akimidir. Bu akim transistorün DC akim kazanci β oldugu zaman C1 alinir. Yani = C1 = O olur. Bu da tasarim parametresi olan 1 degerine su sekilde baglidir: VCC V BE1 1 =. ().. Gelistirilmis Akim Kaynagi Denklem (1) de β oldugu zaman basit bir akim kaynagi düsünülür. Küçük DC akim kazançli transistorlerle çalisildiginda C ile arasinda önemli bir fark vardir. Bu fark diger bir transistor eklenerek azaltilabilir. Böylece C akimi tranzistorün ß parametresine daha az bagimli olur. Olusturulan yeni devre gelistirilmis temel akim kaynagi olarak adlandirilir (Sekil ). Sekil
Çikis akimi olarak verilir. O = C1 = (3) β + β nin 1 degerine bagimliligi ise su sekildedir: VCC VBE1 V BE3 1 =. (4).3. Widlar Akim Kaynagi Temel akim kaynaginda düsük siddette örnegin µa mertebelerinde çikis akimi olusturmak için Q tranzistörünün emitörüne bir direnç baglanir. Bu yeni olusum Widlar akim kaynagi olarak adlandirilir (Sekil 3). Sekil 3 Devreye eklenen direnç ile sonuçta C artik ye esit olmayacaktir. C nin degeri C1 den daha küçüktür. Bu devre artik µa seviyesinde akim verebilir. Emitördeki direnç degeri asagidaki formülle bulunabilir. ln C1 VT (5) C Devreden elde edilecek referans akimi
= C B B (6) dir. Buradan β exp C C = C + (7) β VT β bulunur. nin 1 direncine bagimliligi denklem () deki gibidir. Bu devrede iki bagimsiz direnç degeri tasarima katkida bulundugu için ve O birbirinden bagimsiz seçilebilir. 3. HAZLK ÇALSMAS 1. N3904 transistörünün katalog bilgilerinden yararlanarak, ß in degerini belirleyiniz. Asagidaki adimlar için bu degeri kullaniniz.. Sekil 1 de verilen temel akim kaynagini, çikis akimi O = 1 ma ( ± %10 ) olacak sekilde tasarlayiniz. V CC yi 30 V aliniz. Devrenin esdeger Thevenin gerilimini bulunuz. 3. Sekil de verilen gelistirilmis temel akim kaynagini çikis akimi O = 1 ma ( ± %10 ) olacak sekilde tasarlayiniz. V CC yi 30 V aliniz. 4. Sekil 3 de verilen Widlar akim kaynagini çikis akimi O = 50 µa ve = 1 ma olacak sekilde tasarlayiniz. V CC yi 30 V ve V T = 6 mv aliniz. 4. DENEYN YAPLS BÖLÜM 1: Temel Akim Kaynagi 1. Sekil 1 deki temel akim kaynagi devresini ön hazirlikta N3904 transistörü için tasarladiginiz sekilde kurunuz. Bu akim kaynagina 10 kω luk bir yük direnci baglayin ve C1, O, B1, B ve degerlerini ölçünüz. Transistörlerin β degerlerini hesaplayiniz. Devre tasarladiginiz sekilde çalisiyor mu? V CE1 ve V CE gerilimlerini ölçünüz ve kaydediniz.. Yük direncini 1 kω a düsürünüz. O ve C1 akimlari ile V CE1 ve V CE gerilimlerini ölçünüz. Çikis akiminda degisiklik gördünüz mü? Degisiklik olduysa bunu açiklayabilir misiniz? 3. Yük direncini kaldiriniz ve V CE gerilimini ölçünüz. Ölçtügünüz gerilim Thevenin gerilimine esit midir? Degil ise neden? 4. Yeniden 10 kω luk yük direncini baglayiniz ve transistörlerin kollektör ve emitör baglantilarinin yerlerini degistiriniz. Bir BJT transistörün kolektör ve emitörünü ters baglamak efektif olarak düsük β li bir transistör kullanmaya denktir. Bu durumda birinci adimi tekrar ediniz.
BÖLÜM : Gelistirilmis Temel Akim Kaynagi 1. Sekil deki gelistirilmis temel akim kaynagi devresini ön hazirlikta N3904 tranzistörü için tasarladiginiz sekilde kurunuz. Bu akim kaynagina 10 kω luk bir yük direnci baglayin ve C1, O, B1, B ve degerlerini ölçünüz. Transistörlerin β degerlerini hesaplayiniz. Devre tasarladiginiz sekilde çalisiyor mu?. Transistörlerin kollektör ve emitör baglantilarinin yerlerini degistiriniz ve birinci adimi tekrar ediniz. BÖLÜM 3: Widlar Akim Kaynagi 1. Sekil 3 teki Widlar akim kaynagi devresini ön hazirlikta N3904 tranzistörü için tasarladiginiz sekilde kurunuz. Bu akim kaynagina 10 kω luk bir yük direnci baglayin ve C1, O, B1, B ve degerlerini ölçünüz. Transistörlerin β degerlerini hesaplayiniz. Devre tasarladiginiz sekilde çalisiyor mu?. Transistörlerin kollektör ve emitör baglantilarinin yerlerini degistiriniz ve birinci adimi tekrar ediniz. 5. ANALZ VE YOUMLA 1. Tasariminiz ve ilgili hesaplari sununuz.. Deneyden elde edilen tablo haline getirilmis sonuçlari raporunuza ekleyiniz. 3. Bölüm 1 de sorulan sorulara ek olarak asagidaki sorulara da cevap veriniz: a) Bölüm 1 in ilk basamaginda elde etmis oldugunuz C1, C ve akimlari esit midir? Esit ise neden? Esit degilse neden esit olmadiklarini açiklayiniz. b) Bölüm 1 in birinci ve ikinci basamaklarinda yaptiginiz ölçümlerden transistörlerin Early gerilimini bulabilir misiniz? Sadece evet ya da hayir cevabi vererek açiklamasini yapiniz. c) Dördüncü adim sonucunda ölçtügünüz akim degerlerini yorumlayiniz. 4. Bölüm de birinci ve ikinci adimlar arasinda gözlemlediginiz O akimindaki fark ile bölüm 1 in birinci ve dördüncü adimlari arasindaki farki karsilastiriniz. Hangi devrenin daha avantajli olduguna karar verebiliyor musunuz? 5. Bölüm 3 te elde ettiginiz sonuçlari yorumlayiniz. 6. Deneylere dayanarak temel, gelistirilmis ve Widlar akim kaynaklari arasindaki farklari yaziniz.