Bölüm 11 Temel İşlemsel Yükseleç Devreleri DENEY 11-1 Eviren Yükseleç DENEYİN AMACI 1. Eviren yükselecin çalışma prensibini anlamak. 2. Eviren yükselecin giriş ve çıkış dalga şekilleri ile gerilim kazancını ölçmek. GENEL BİLGİLER Önemli İşlemsel Yükseleç Kavramları 1. Görünürde oprak (görünürde kısa devre) Normal kısa devre, iki uçaki gerilimin eşi ve bu iki uç arasındaki akımın maksimum olması anlamına gelmekedir. Ancak, OPA nın "+" ve "-" giriş uçlarındaki (-) ve (+) gerilimleri eşi olmasına rağmen "+" ve "-" uçlardan akım akmamakadır. Bu olay, görünürde kısa devre ve aynı zamanda, eviren yükseleçe + uç genelde oprağa bağlandığı için, görünürde oprak olarak adlandırılır. Bu durum OPA da Zi= ve Av= olmasından kaynaklanır. Z İ = olduğu için, giriş ucuna doğru akım akmayacakır. A = olduğu için de, önemsiz büyüklüke bir İ gerilimi uygulandığında, önemli ölçüde bir çıkış gerilimi elde edilecekir. İ ihmal edilebilecek kadar küçük olduğu için, (-) ve (+) yaklaşık olarak eşi olur. 2. Açık-çevrim kazancı Açık-çevrim kazancı çok büyük olup ideal durumda dur. 3. Kapalı-çevrim kazancı Açık çevrin kazancı çok büyük olduğu için, açık çevrim düzenlemeli OPA, yükseleç olarak uygun değildir. Çünkü aşırı büyük kazanç, yükseleç çıkışının kolaylıkla doyuma gimesine neden olur. OPA yükseleç olarak kullanılacaksa, kazancı konrol edebilmek için devreye negaif geri besleme eklenmelidir. 11-1
İşlemsel yükseleçler kullanılarak birçok karmaşık devre oluşurulabilir. Bu devreler, ne kadar karmaşık olursa olsun, esasında emel devrelerden oluşur. Burada yükseleç olarak kullanılan iki emel işlemsel yükseleç devresi anıılacakır: eviren yükseleç devresi ve evirmeyen yükseleç devresi. Eviren Yükseleç Eviren yükseleç devresi Şekil 11-1-1(a) da ve eşdeğer devresi de Şekil 11-1-1(b) de göserilmişir. (a) Praik devre (b) Eşdeğer devre Şekil 11-1-1 Eviren yükseleç Görünürde oprak kavramına bağlı olarak, OPA nın evirici giriş ucuna doğru akım akmayacakır. Bununla birlike (-)=(+)=0 olduğu için, o= -I f R f, İ =I 1 R 1 ve I 1 =I f olur. Av = o i = IfRf I Rf = 1R1 R1 O ile İ arasında 180 o faz farkı vardır. Bu devre, kazancı amamen geri besleme devresi arafından belirlendiği ve OPA karakerisiklerinden bağımsız olduğu için, oldukça kararlıdır. Örnek : Şekil 11-1-1'de göserildiği gibi, R 1 =10KΩ, R f =100KΩ, İ =0.5, O =? Çözüm : Av= -R f / R 1 = -100K / 10K = -10, O = İ A = 0.5 (-10) = -5 11-2
KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Osiloskop DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b bloğunu belirleyin. Şekil 11-1-2(a) daki devre ve Şekil 11-1- 3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 2. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üreecini kullanarak, IN1 (TP3) ucuna 1KHz lik bir sinüzoidal işare uygulayın. OUT (TP7) çıkış ucuna osiloskop bağlayın. 3. Osiloskop ekranında maksimum, bozulmasız çıkış dalga şekli elde edilecek şekilde, sinüzoidal sinyalin genliğini yavaşça arırın. IN1 ucundaki IN1 giriş gerilimini ve OUT ucundaki OUT çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 11-1-1'e kaydedin. Giriş ve çıkış dalga şekilleri arasındaki faz ilişkisini belirleyin ve gerilim kazancını hesaplayın. Av OUT = = IN1 4. Giriş sinyal bağlanılarını çıkarın ve IN1 giriş ucunu oprağa bağlayın. Osiloskop kullanarak (DC bağlanıda), OUT çıkış ucundaki DC seviyeyi (çıkış offse gerilimi) ölçün ve kaydedin. dc =. 5. Şekil 11-1-2(b) deki devre ve Şekil 11-1-4 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. Bağlanı kablolarını kullanarak R3'ü devreye bağlayın. 11-3
6. 4. adımı ekrarlayın. Ölçülen DC seviye 0 değilse, R3(100K)'ü ayarlayarak bu seviyeyi 0 yapın. 7. 2. ve 3. adımları ekrarlayın. 8. R3(100K)'ü rasgele ayarlayarak çıkış dalga şeklinin değişip değişmediğini gözleyin. Dalga Şekli P-P IN1 Ofse Ayarsız OUT IN1 Ofse Ayarlı OUT Tablo 11-1-1 (a) Ofse ayarsız (b) Ofse ayarlı Şekil 11-1-2 Eviren yükseleç devreleri 11-4
Şekil 11-1-3 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok b) Şekil 11-1-4 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok b) SONUÇLAR Eviren bir yükseleçe, giriş ve çıkış gerilimleri arasındaki faz farkı 180 o dir ve gerilim kazancı, giriş direnci ve geri besleme direnci arafından belirlenir. 11-5
DENEY 11-2 Evirmeyen Yükseleç DENEYİN AMACI 1. Evirmeyen yükselecin çalışma prensibini anlamak. 2. Evirmeyen yükselecin giriş ve çıkış dalga şekilleri ile gerilim kazancını ölçmek. GENEL BİLGİLER Eviren yükseleç devresi Şekil 11-2-1(a) da ve eşdeğer devresi de Şekil 11-2-1(b) de göserilmişir. (a) Devre (b) Eşdeğer devre Şekil 11-2-1 Evirmeyen yükseleç Eşdeğer devreden, aşağıdaki denklemler elde edilir: I f =I 1 R1 i R1 i = o = R1 + Rf, o R1 + Rf Böylece o R1 + Rf Rf Av = = = 1+ i R1 R1 O, İ ile aynı fazdadır. 11-6
Örnek : Şekil 11-2-1(a)'da göserildiği gibi, R 1 =1KΩ, R f =10KΩ, İ =1, O =? Çözüm : Rf 10K o = i ( 1+ ) = 1 (1 + ) = 11 R1 1K Bu devrede kullanılan besleme gerilimi değeri, 11 an büyük olmalıdır. Aksi akdirde maksimum çıkış, besleme gerilimine eşi olur. KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Osiloskop DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b bloğunu belirleyin. Şekil 11-2-2 deki devre ve Şekil 11-2-3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. 2. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üreecini kullanarak, IN2 (TP4) ucuna 1KHz lik bir sinüzoidal işare uygulayın. OUT (TP7) çıkış ucuna osiloskop bağlayın. 4. Osiloskop ekranında maksimum, bozulmasız çıkış dalga şekli elde edilecek şekilde, sinüzoidal sinyalin genliğini yavaşça arırın. IN2 ucundaki IN2 giriş gerilimini ve OUT ucundaki OUT çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 11-2-1'e kaydedin. 11-7
5. Giriş ve çıkış dalga şekilleri arasındaki faz ilişkisini belirleyin ve gerilim kazancını hesaplayın. OUT Av = = IN 2 Dalga Şekli P-P IN2 OUT Tablo 11-2-1 Şekil 11-2-2 Evirmeyen yükseleç Şekil 11-2-3 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok b) 11-8
SONUÇLAR Evirmeyen bir yükseleçe, giriş ve çıkış gerilimleri arasındaki faz farkı 0 o dir ve gerilim kazancı, giriş ve geri besleme dirençleri arafından belirlenir. 11-9
DENEY 11-3 Gerilim İzleyici DENEYİN AMACI 1. Gerilim izleyicinin çalışma prensibini anlamak. 2. Gerilim izleyicinin giriş ve çıkış dalga şekilleri ile gerilim kazancını ölçmek. GENEL BİLGİLER Şekil 11-3-1'de göserilen gerilim izleyici, bir evirmeyen yükseleç uygulamasıdır. Rf R 1 = olduğu için Av = 1+ = 1 R1 Şekil 11-3-1 Gerilim izleyici Bu nedenle bu devre yükseleç olarak çalışmakadır. Bununla birlike, Z İ = ve Z O çok küçük olduğu için, gerilim izleyici yaygın olarak empedans uydurmada kullanılır. KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Osiloskop 11-10
DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b bloğunu belirleyin. Şekil 11-3-2 deki devre ve Şekil 11-3-3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 2. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üreecini kullanarak, IN2 (TP4) ucuna 1KHz lik bir sinüzoidal işare uygulayın. 3. Osiloskobun girişini OUT (TP7) çıkış ucuna bağlayın. Osiloskop ekranında maksimum, bozulmasız çıkış dalga şekli elde edilecek şekilde, Fonksiyon Üreecinin çıkış genliğini yavaşça arırın. IN2 ve OUT dalga şekillerini ve epedenepeye değerlerini ölçüp Tablo 11-3-1'e kaydedin. 4. Fonksiyon Üreecinin çıkış genliğini rasgele değişirerek, OUT un daima İN2 ye benzer olup olmadığını gözleyin. 5. A gerilim kazancını hesaplayın. Av = OUT IN 2 = Dalga Şekli P-P IN2 OUT Tablo 11-3-1 11-11
Şekil 11-3-2 Gerilim izleyici devresi Şekil 11-3-3 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok b) SONUÇLAR Gerilim izleyici, gerilim kazancı 1 olan evirmeyen bir yükseleç olarak düşünülebilir. Bu devrenin giriş empedansı, evirmeyen yükseleçlerde olduğu gibi, çok yüksekir. Gerilim izleyici devresi gerçekleşirmek için µa741 kullanılması durumunda, Z İ, 200MΩ kadar yüksek olabilir ve giriş kapasiansı yaklaşık olarak 1pF'dır. Çıkış empedansı 1Ω dan çok daha küçük ve ban genişliği yaklaşık 1MHz olur. Çıkış empedansı 1Ω dan çok daha küçük olduğu için, bu devrenin karakerisikleri, çok küçük bir yük direnci bağlanması durumunda köüleşecekir. Özellikle büyük giriş sinyali uygulanması durumunda, işlemsel yükseleç çıkışı kolaylıkla doyuma gideceği için, yükselme hızının ekisi çok önemli olacakır. 11-12
DENEY 11-4 Fark Yükseleci DENEYİN AMACI 1. Fark yükselecinin çalışma prensibini anlamak. 2. Fark yükselecinin çıkış gerilimini ölçmek. GENEL BİLGİLER Şekil 11-4-1(a)'da göserildiği gibi, fark yükseleci yada çıkarma devresi, sırasıyla biri eviren diğeri evirmeyen iki giriş ucu içermekedir. (a) Devre (b) Sadece 1 ele alınırsa (c) Sadece 2 ele alınırsa Şekil 11-4-1 Fark yükseleci Süperpozisyon eoremine göre devre aşağıdaki gibi analiz edilebilir: 1. Şekil 11-4-1(b) de göserildiği gibi, 1 in giriş ucuna uygulanıp 2 nin oprağa bağlanması durumunda, eviren yükselece benzer şekilde o1 = 1 (-R2/R1) 11-13
2. Şekil 11-4-1(c) de göserildiği gibi, 2 nin giriş ucuna uygulanıp 1 in oprağa bağlanması durumunda o2 = 2(R4/(R3+R4)(1+R2/R1) 3. o = o1 + o2 = 1(-R2/R1) + 2(R4/(R3+R4))((R1+R2)/R1) R 1 =R 3 ve R 2 =R 4 olursa; o = 1(-R2/R1) + 2(R2/(R1+R2))((R1+R2)/R1) = 1(-R2/R1) + 2(R2/R1) = (2-1)R2/R1 KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Mulimere DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b bloğunu belirleyin. Şekil 11-4-2 deki devre ve Şekil 11-4-3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 2. 1 ve 2 gerilimleri Tablo 11-4-1 de belirilen değerlere eşi olacak şekilde, sırasıyla R1(500Ω) ve R10(500Ω) dirençlerini ayarlayın. 3. Mulimere (DC kademesinde) kullanarak, OUT çıkış ucundaki gerilimi ölçün ve Tablo 11-4-1'e kaydedin. Hesaplanan OUT = ( 2-1 )R 12 /R 4, R 4 =4.7KΩ ve R 12 =10KΩ. 4. Tablo 11-4-1'i amamlayın. 11-14
1 2 Ölçülen OUT Hesaplanan OUT 1 2 3 4 2 2 1 1 Tablo 11-4-1 Şekil 11-4-2 Fark yükseleci Şekil 11-4-3 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok b) SONUÇLAR Fark yükseleci, aynı anda hem eviren hem de evirmeyen yükseleç karakerisiklerine sahipir. Fark sinyal girişli konfigürasyon, CMRR değerlerinin yükselmesine sebep olur. Bundan dolayı fark devresi, sensör sinyallerini (zayıf sinyal) algılama ve yükselmede sıklıkla kullanılır. 11-15
DENEY 11-5 Toplayıcı DENEYİN AMACI 1. Toplayıcı devrenin çalışma prensibini anlamak. 2. Çıkış gerilimi ve iki giriş gerilimi arasındaki ilişkiyi anlamak. GENEL BİLGİLER Şekil 11-5-1(a)'da göserilen oplayıcı devre, farklı sayıda giriş ucu içerebilir. (a) Devre (b) Sadece 1 ele alınırsa (c) Sadece 2 ele alınırsa Şekil 11-5-1 Toplayıcı devre Süperpozisyon eoremine göre devre aşağıdaki gibi analiz edilebilir: 1. 1 giriş ucuna uygulanmış ve 2 oprağa bağlanmışır. (-), (+) ile aynı poansiyelde olduğu için R 2 üzerinden akım akmaz ve devre, Şekil 11-5-1(b)'de göserildiği gibi, eviren yükseleç olarak çalışır. o1 = 1 (-Rf/R1) 11-16
2. 2 giriş ucuna uygulanmış ve 1 oprağa bağlanmışır. Şekil 11-5-1(c)'de göserildiği gibi, prensip 1'deki ile aynıdır. o2 = 2 (-Rf/R2) 3. o = o1 + o2 = 1 (-Rf/R1) + 2 (-Rf/R2) R 1 =R 2 olursa, o = -Rf/R1 (1+2). R f =R 1 olursa, o = - (1 + 2). KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Mulimere DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b bloğunu belirleyin. Şekil 11-5-2 deki devre ve Şekil 11-5-3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. Bağlanı kablolarını kullanarak R3 ü devreye bağlayın. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 2. 1 ve 2 gerilimleri Tablo 11-5-1 de belirilen değerlere eşi olacak şekilde, sırasıyla R1(500Ω) ve R3(100K) dirençlerini ayarlayın. 3. Mulimere (DC kademesinde) kullanarak, OUT çıkış ucundaki gerilimi ölçün ve Tablo 11-5-1'e kaydedin. 4. O = -(R 12 /R 3 )( 1 + 2 ) değerini hesaplayın ve kaydedin. R 3 =10K ve R 12 =10KΩ. 5. Tablo 11-5-1'i amamlayın. 11-17
1 +3 +3 +3 2 +3 +2-3 Ölçülen O Hesaplanan O Tablo 11-5-1 Şekil 11-5-2 Toplayıcı yükseleç Şekil 11-5-3 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok b) 11-18
SONUÇLAR Toplayıcı aslında, eviren yükselecin farklı bir çeşididir. Eğer giriş uçlarına DC sinyaller uygulanırsa, çıkış ucunda oraya çıkan değer eorik değere yakın olur. Giriş uçlarına AC sinyaller (özellikle kare dalga) uygulanması durumunda, yükselme hızı sınırlamasından dolayı, oplama nokasında genellikle epe üreilecek ve bu da oplam değerin doğruluğunu ekileyecekir. Toplayıcı, yüksek-hızlı analog oplayıcılarda yada darbe karışırıcılarda yaygın olarak kullanılır. 11-19
DENEY 11-6 Kırpıcı Devre DENEYİN AMACI 1. Kırpıcı devrenin çalışma prensibini anlamak. 2. Kıpıcı devrelerinin giriş ve çıkış dalga şekillerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Şekil 11-6-1(a) ve (b) de, iki farklı kırpıcı devre göserilmişir. Çalışma prensipleri aşağıda kısaca anlaılmışır: (a) Şekil 11-6-1 Kırpıcı devreler (b) Şekil 11-6-1(a) daki kırpıcı devre için: Eğer 1. O > ( F1 + ZD2 ) ise O = F1 + ZD2 2. ( F1 + ZD2 ) > O > -( F2 + 6.2) ise O = O 3. O < -( F2 + 6.2) ise O = -( F1 + ZD1 ) 4. Giriş ucuna sinüzoidal sinyal uygulanırsa, çıkış dalga şekli yaklaşık kare dalga olur. Bu devrede R2, akımı sınırlamak için kullanılmışır. Şekil 11-6-1(b) deki kırpıcı devre için: Eğer 1. O > ZD ise, O gerilimi ZD değerinde sabi kalacak şekilde, zener diyo akif hale gelir. 2. - F < O < ZD ise O sabi kalır. 3. O < - F ise O = -0.6 olur. 11-20
KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Osiloskop DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunu belirleyin. Şekil 11-6-2 deki devre ve Şekil 11-6-3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla (# işareli klips hariç) gerekli bağlanıları yapın. Bağlanı kablolarını kullanarak R3'ü devreye bağlayın. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 2. KL-22001 Düzeneğindeki Fonksiyon Üreecini kullanarak, IN (TP1) ucuna 1KHz lik sinüzoidal işare uygulayın. OUT (TP5) çıkış ucuna osiloskop bağlayın. Devrenin çıkış gerilimi 14 P-P den büyük olacak şekilde, Fonksiyon Üreecinin çıkış genliğini yavaşça arırın. IN ucundaki IN giriş gerilimini ve TP5 ucundaki OUT çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 11-6-1'e kaydedin. 3. # işareli klipsi yerine akarak CR3 ve CR4 ü ( ZD =6.2.) devreye bağlayın. IN ucundaki IN giriş gerilimini ve TP6 ucundaki OUT çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 11-6-1'e kaydedin. 4. Şekil 11-6-4 deki devre ve Şekil 11-6-5 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 5. KL-22001 Düzeneğindeki Fonksiyon Üreecini kullanarak, IN (TP1) ucuna 1KHz lik sinüzoidal işare uygulayın. OUT (TP5) çıkış ucuna osiloskop bağlayın. Fonksiyon Üreecinin çıkış genliğini yavaşça arırın ve OUT (TP5) ucundaki maksimum çıkış geriliminin yaklaşık olarak +6.2 olup olmadığını gözleyin. 11-21
CR3 ve CR4 bağlı değil CR3 ve CR4 bağlı IN OUT Tablo 11-6-1 Şekil 11-6-2 Kırpıcı devre (1) Şekil 11-6-3 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok a) 11-22
Şekil 11-6-4 Kırpıcı devre (2) Şekil 11-6-5 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok a) SONUÇLAR Kırpıcı devre, eviren bir yükseleçle birlike, çıkış gerilimini kırpabilecek, sabi gerilim karakerisiklerine sahip bir zener diyo içermekedir. Çıkış dalga şekli bozulmuş olduğu için, bu devre, am dalga şekli yerine, sedece uygun bir gerilim seviyesi gerekli olduğu durumda kullanılabilir. 11-23
DENEY 11-7 Sabi Gerilim Devresi DENEYİN AMACI 1. Sabi gerilim devresinin çalışma prensibini anlamak. 2. Sabi gerilim devresinin çıkış gerilimini ölçmek. GENEL BİLGİLER Şekil 11-7-1(a) da göserilen sabi gerilim devresi, Şekil 11-7-1(b)'de göserilen devre ile evirmeyen yükseleç devresinin birleşiminden oluşmuşur. (a) (b) Şekil 11-7-1 Sabi gerilim devresi Şekil 11-7-1(b) de göserilen basi sabi gerilim devresinin çalışması, evirmeyen yükseleç eklenmesi ile iyileşirilmişir. Çünkü: 1. O = Z (1+R f /R 1 ) çıkış genliği, R f /R 1 ile belirlenebilir. 2. Yükleme ekisi engellenebilir. Evirmeyen yükseleç, çok büyük Z İ ve çok küçük Z O özelliklerine sahip olduğu için, empedans uydurma fonksiyonunu yerine geirebilir. 3. Çıkış akımı OP-AMP an çekildiği için,daha büyük çıkış akımı elde edilebilir. 11-24
KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Mulimere DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunu belirleyin. Şekil 11-7-2 deki devre ve Şekil 11-7-3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. 2. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 3. Mulimere (DC kademesinde) kullanarak, OUT (TP5) çıkış ucundaki gerilimin yaklaşık olarak sabi 9 değerine sahip olup olmadığını ölçün. Şekil 11-7-2 11-25
Şekil 11-7-3 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok a) SONUÇLAR Şekil 11-7-1(a) da göserilen devrenin çıkış gerilimi, OP-AMP ın besleme gerilimi arafından sınırlandığı için, regüle edilmiş gerilim değeri besleme geriliminden daha yüksek olamaz. 11-26
DENEY 11-8 Sabi Akım Devresi DENEYİN AMACI 1. Sabi akım devresinin çalışma prensibini anlamak. 2. Sabi akım devresinin çıkış akımını ölçmek. GENEL BİLGİLER Şekil 11-8-1 de göserilen sabi akım devresi, üç emel kısımdan oluşmakadır: 1. R 1, Z D ve R10K dan oluşan referans gerilim kaynağı 2. Gerilim izleyici olarak çalışan bir OP-AMP 3. R L, bir ransisör ve R E 'den oluşan akım çıkış devresi. Burada R L den akan akım ransisör arafından sağlanır ve bu devrenin I C akımının konrolü, I B nin büyüklüğü konrol edilerek gerçekleşirilir. ref değeri sabi kalan bu devrede, R L değişse bile I C aynı kalacakır. Transisör akif bölgede (I C =βi B ) çalışığı için, I C değeri sadece I B ye bağlıdır ve R L değerinden bağımsızır. Ic I E = I L Şekil 11-8-1 Sabi akım devresi 11-27
KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Mulimere DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunu belirleyin. Şekil 11-8-2 deki devre ve Şekil 11-8-3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla (# ve $ işareli klipsler hariç) gerekli bağlanıları yapın. Bağlanı kablolarını kullanarak R2'yi devreye bağlayın. R27(1KΩ), R L olarak kullanılmakadır. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 2. R2 yi, referans gerilim (ref) 1 olacak şekilde ayarlayın. Ampermerede göserilen I L yük akımını okuyun ve TP5 ( TP5 ) ucundaki çıkış gerilimini ölçün. Sonuçları Tablo 11-8-1'e kaydedin. 3. * işareli klipsi devreden çıkarın ve # işareli klipsi devreye bağlayın. Böylece, R L, 2.2KΩ(R26) olarak değişmiş olur. 2. adımı ekrarlayın. 4. # işareli klipsi devreden çıkarın ve $ işareli klipsi devreye bağlayın. Böylece, R L, 150Ω(R28) olarak değişmiş olur. 2. adımı ekrarlayın. 5. Ölçülen I L akım değerinin sabi kalıp kalmadığını konrol edin. R L 1KΩ 2.2KΩ 150Ω TP5 I L Tablo 11-8-1 11-28
Şekil 11-8-2 Sabi akım devresi Şekil 11-8-3 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok a) SONUÇLAR Şekil 11-18-1 deki devrede, I C nin büyüklüğü I B arafından belirlenmekedir, I L =I C =βi B. Bundan dolayı I B sabi kaldığı sürece, I C de, R C değerinden bağımsız olarak, sabi kalır. Eğer ransisör doyum bölgesinde çalışırsa, I C =( CC C )/R C olacağı için, I C değeri R C değeri ile birlike değişirilebilir. Bu yüzden ransisör, akif bölgede çalışacak şekilde öngerilimlenmelidir. 11-29
DENEY 11-9 Türev Alıcı Devre DENEYİN AMACI 1. Türev alıcı devrenin çalışma prensibini anlamak. 2. Türev alıcı devrenin giriş ve çıkış dalga şekilerini ölçmek. GENEL BİLGİLER (a) Temel devre (b) Praik devre Şekil 11-9-1 RC ürev alıcı devre Şekil 11-9-1(a) da göserilen ürev alıcı devre, emelde bir RC ürev devresi uygulamasıdır. Bu devredeki I C, aşağıdaki gibi hesaplanabilir: I C = I R = Qc = dqc d Cc = C = dc d o = IcR = RC Ci = C di d di d i kare dalga ise, O darbe dizisi olur. i üçgen dalga ise, O kare dalga olur. 11-30
Şekil 11-9-1(b)'de göserildiği gibi, praik devrelerde, yüksek frekans gürülüsünü, çok küçük X CS den dolayı devrenin kararsız çalışmasını ve yüksek frekansa çok büyük yükselme fakörünü engellemek amacıyla, R S direnci bağlanır. R 1 direnci, giriş ucunda dengeleme direnci olarak kullanılır. KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Osiloskop 4. Mulimere DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunu belirleyin. Şekil 11-9-2 deki devre ve Şekil 11-9-3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 2. KL-22001 Düzeneğindeki Fonksiyon Üreecini kullanarak, IN ucuna 1KHz lik sinüzoidal işare uygulayın. OUT çıkış ucuna osiloskop bağlayın. 3. Osiloskop ekranında maksimum, bozulmasız kare dalga şekli elde edilecek şekilde, R 20 (50K) direncini ayarlayın ve R 20 değerini ölçün. R 20 = Ω. 4. IN ve OUT gerilim dalga şekillerini Tablo 11-9-1'e kaydedin. = RC OUT 1 d d IN 5. IN 'in frekansını değişirerek 3. ve 4. adımları ekrarlayın. 11-31
Tablo 11-9-1 Şekil 11-9-2 Türev alıcı devre Şekil 11-9-3 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok a) 11-32
SONUÇLAR Gelişirilmiş bir ürev devresi, Şekil 11-9-4(b)'e göserilmişir. (a) Temel (b) Gelişirilmiş Şekil 11-9-4 Türev alıcı devreler C 1 ve R 1, Şekil 11-9-4(a)'daki devrede üreilen kararsızlık yada osilayonu oradan kaldırmak için kullanılmakadır. Burada, C 1 <<C ve R 1 <<R dir. C 1 ile, yukarısında X C1 in hızlı bir şekilde küçüldüğü ve yüksek-frekans kazancının ve aynı zamanda gürülünün azaldığı, maksimum bir ürev frekansı ayarlanabilir. R 1, yüksek-frekans kazancını sınırlayarak, devre çıkışının doyuma ulaşmasını ve osilasyon oluşmasını önler. Ayrıca giriş akımının azalmasına neden olur. R 1 ve C 1 seçilirken şu kurala uyulmalıdır : R 1 C=RC 1 11-33
DENEY 11-10 İnegral Devresi DENEYİN AMACI 1. İnegral devresinin çalışma prensibini anlamak. 2. İnegral devresinin giriş ve çıkış dalga şekilerini ölçmek. GENEL BİLGİLER (a) Temel devre (b) Praik devre Şekil 11-10-1 İnegral devresi Şekil 11-10-1(a) daki inegral alıcı devre emelde, Şekil 11-10-1(b) de göserilen RC inegral devresi uygulamasıdır. Bu devredeki I C, aşağıdaki gibi hesaplanır: Şekil 11-10-2 RC inegral alıcı devresi I C = I R I R = i 0 = R i = Ic R Q Ic 1 1 i 1 o = c = = = Icd = d = id C C C C R RC 11-34
Şekil 11-10-1(b) de, praik bir inegral alıcı devre göserilmişir. Bu devredeki R 2, yükseleç çıkışının doyuma ulaşmasını ve alçak frekanslarda büyük X c nedeniyle inegral devresinin yanlış çalışmasını engelleyebilir. KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (2) 3. Osiloskop DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25007 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunu belirleyin. Şekil 11-10-3 eki devre ve Şekil 11-10- 4 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. Bağlanı kablolarını kullanarak R2 yi devreye bağlayın. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve - 12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25007 modülüne bağlayın. 2. KL-22001 Düzeneğindeki Fonksiyon Üreecini kullanarak, IN giriş ucuna 1KHz, 0.5 P-P lik kare dalga uygulayın. OUT çıkış ucuna osiloskop bağlayın. Giriş frekansı f 1 2πR C 2 2 3. Osiloskopa, doğrusallığı iyi bir üçgen dalga görülünceye kadar, R2(10K) yi ayarlayın. 4. IN ve OUT dalga şekillerini ölçün ve Tablo 11-10-1'e kaydedin. 11-35
Tablo 11-10-1 Ölçülen giriş ve çıkış dalga şekilleri Şekil 11-10-3 İnegral alıcı devre Şekil 11-10-4 Bağlanı diyagramı (KL-25007 blok a) 11-36
SONUÇLAR İnegral devresi, Şekil 11-10-5 de göserilen alçak geçiren filre gibi fonksiyon gösermekedir. İnegral alıcı devrenin, yukarısında çalışacağı, birinci köşe frekansı f1=1/(2πr 1 C) iken, devrenin ekisiz hale geleceği frekans değeri de f2=1/(2πrc) dir. Bu nedenle, inregral alıcı devrenin giriş sinyali frekansı f1 ile f2 arasında sınırlandırılmalıdır. Şekil 11-10-5 Alçak geçiren filre 11-37
DENEY 11-11 Ensrümanasyon Yükseleç DENEYİN AMACI 1. Ensrümanasyon yükselecin çalışma prensibini anlamak. 2. Ensrümanasyon yükselecin giriş ve çıkış dalga şekilerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Şekil 11-11-1 de, ensrümanasyon yükseleç olarak adlandırılan, gelişirilmiş bir fark yükseleci göserilmişir: Şekil 11-11-1 Ensrümanasyon yükseleç o = ( )(1 1 i = i i 2 i + 2 i1 2R3 R7 Av = (1 + ) R4 R5 2R3 R7 ) R4 R5 Temel fark yükseleci devresi, Şekil 11-11-2 de göserilmişir. Aynı anda R 1 ve R 2 yada R 3 ve R 4 ün ayarlanmasını gerekirdiği için, bu devrenin kazancını ayarlamak zordur. Diğer yandan, Şekil 11-11-1 ve yukarıdaki denklemden görüldüğü gibi, ensrumanasyon yükselecin A değeri, basiçe R4 ayarlanarak değişirilebilir. 11-38
Şekil 11-11-2 Temel fark yükseleci KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25007 İşlemsel Yükseleç Devre Modülü (3) 3. Osiloskop DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25008 modülünü, KL-22001 Temel Elekrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b bloğunu belirleyin. Şekil 11-11-1 deki devre ve Şekil 11-11- 3 eki bağlanı diyagramı yardımıyla gerekli bağlanıları yapın. Bağlanı kablolarını ile R1 ve R3 ü devreye bağlayın. KL-22001 Düzeneğindeki +12DC ve -12DC sabi güç kaynaklarını, KL-25008 modülüne bağlayın. 2. KL-22001 Düzeneğindeki Fonksiyon Üreecini kullanarak, IN1 giriş ucuna 1KHz, 1 P-P lik sinüzoidal sinyal uygulayın. 3. i1 = i2 olacak şekilde R1(1K) i ayarlayın. Osiloskop kullanarak, i = i1 - i2 ve OUT gerilimlerini ölçün ve Tablo 11-11-1 e kaydedin. 4. i2 = i1 /2 olacak şekilde R1(1K) i ayarlayın. Osiloskop kullanarak, i = i1 - i2 ve OUT gerilimlerini ölçün ve Tablo 11-11-1 e kaydedin. 5. i2 =0 olacak şekilde R1(1K) i ayarlayın. Osiloskop kullanarak, i = i1 - i2 ve OUT gerilimlerini ölçün ve Tablo 11-11-1 e kaydedin. 11-39
R1 i2 = i1 i2 = i1 /2 i2 =0 i = i1 - i2 OUT Tablo 11-11-1 Şekil 11-11-3 Bağlanı diyagramı (KL-25008 blok b) 11-40
SONUÇLAR Ensrümanasyon yükseleç devresinin i1 ve i2 girişlerine uygulanan sinyallerin fazları farklı ise, osiloskopa görünülenen sinyaller faz farkı nedeniyle kayacakır. 100KΩ>>1KΩ olduğu için, R1(1KΩ) değişken direncinin ayarlanması, dalga şeklinde çok küçük (hemen hemen görünmez) bir değişime neden olacakır. Bununla birlike R1(1KΩ) deki küçük bir değişim, yükselecin gürülü azalma yeeneğini gelişiren, CMRR değerini değişirebilir. 11-41