T.C. LDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELN3304 ELEKTRONİK DEVRELER LABORATVARI II DENEY 5: KOMPARATÖRLER DENEY GRB :... DENEYİ YAPANLAR :......... RAPOR HAZIRLAYAN :... Deneyin yapılış tarihi Raprun geleceği tarih Raprun geldiği tarih Gecikme.../.../2013.../.../2013.../.../2013...gün Değerlendirme ntu Gecikme ntu Rapr ntu Rapru değerlendiren
DENEY 5: KOMPARATÖRLER I. ÖN BİLGİ Kmparatörü kısaca karşılaştırıcı larak adlandırabiliriz. Şekil 1.1 de kmparatörün genel şeması gösterilmiştir. Kmparatör, girişlerindeki iki işareti karşılaştırır. Eğer evirmeyen girişindeki (() ) işaret eviren girişindeki (() ) işaretten büyük ise çıkış ljik 1, küçük ise ljik 0 lacaktır. Kmparatörün çalışması aşağıdaki gibi ifade edilebilir. () CC in( ) in( ) in( ) in( ) "1" "0" () Şekil 1.1. kmparatörün genel şeması. Genelde kmparatörün girişlerinden birine analg referans gerilimi uygulanır. Diğer girişe ise analg işaret uygulanır. Çıkış işareti bir bitlik bir işarettir. Kmparatör, analg işaretten sayısal işarete geçiş yapan bir devre lduğundan dlayı bir bitlik analg dijital çevirici larak adlandırılabilir. Kmparatörün çıkışı genellikle ljik elemanların girişine uygulanır. Kmparatörün çıkışı açık kllektörlü larak tasarlanır ve beslemenin ucu ile çıkış arasına bir direnç bağlanır. Kmparatörün çıkışının açık kllektörlü lması bazı avantajlar sağlar. Kmparatörün çıkışı, farklı besleme geriliminde çalışan devrelere bağlanabilir. Bu özelliğinden dlayı kmparatör farklı besleme gerilimlerinde çalışan devreler arasında uyumluluğu sağlamak için kullanılır. Örneğin kmparatör 5V dan besleniyr ise çıkışına 12V dan beslenen bir ljik kapı bağlamak gerekirse kmparatörün çıkışı açık kllektör direnci üzerinden 12V luk beslemeye bağlanır. Bu işlemin tersi de gerçekleştirilebilir. Yani 12V dan beslenen kmparatörün çıkışına 5V dan beslenen bir ljik kapı bağlanabilir. Bu durumlar Şekil 1.2 de gösterilmiştir. 5V 12V 12V 5V ref ref Şekil 1.2. Kmparatörün karakteristiği Şekil 1.3a da gösterilmiştir. Giriş işareti, referans gerilimi ile karşılaştırılır ve iki farklı çıkış işareti üretilir (V sat :ljik 1, V sat :ljik 0 ). Eğer giriş işareti üzerinde bir gürültü veya bzulma varsa, bu durum çıkış işaretinde kararsızlığa (ani 1 ve 0 değişimlerine) yl açabilir. Bu durum Şekil 1.3b ve Şekil 1.3c de görülmektedir. 2 / 8
1 0 ref (a) Kmparatör karakteristiği (b) Gürültüden kaynaklanan bzulma Şekil 1.3. (c) Şekilsel bzukluklardan kaynaklanan bzulma Şekillerden de görüldüğü gibi, giriş işaretinin değerinin referans gerilimine yakın lduğu bölgelerde çıkış işaretinde kararsızlık söz knusu lur. Bu kararsızlığı önlemek için Şekil 1.4a da gösterildiği gibi pzitif geribesleme kullanılabilir. Pzitif geribesleme durumunda Şekil 1.4b de gösterilen histerisiz karakteristiği elde edilir. Bu durumda gürültünün etkisi rtadan kaldırılmış lur. Bazı kmparatörlerin içyapısında pzitif geribesleme direnci de bulunur. ref R 2 R 1 a) Pzitif geribeslemeli kmparatör 1 2 b) Pzitif geribeslemeli kmparatöre ait histerisiz karakteristiği Şekil 1.4. in 0 in R1 0R2 Pzitif geribesleme durumunda I yani lur. 0 gerilimi iki farklı R2 R1 R1 R2 değer alabilir (±V sat ). Bu durumda çıkış işaretinin değeri ( 0 ), değerini etkileyerek geçişlerin iki farklı değerde ( 1 ve 2 ) gerçekleşmesini sağlar. Histerisizli durum için kmparatörün giriş ve çıkış işaretleri Şekil 1.5 de görülmektedir. Şekil 1.5. Histerisizli durum için kmparatörün giriş ve çıkış işaretleri 3 / 8
Şekil 1.6 da faz çeviren ve faz çevirmeyen kmparatör devrelerinin basitleştirilmiş şemaları gösterilmiştir. 5V B 10M 5V 100k 4,7k 1k 100k 4,7k 3 B 3 C D D A C A 12 12 2,2k 100k 100k Şekil 1.6. Faz çeviren ve faz çevirmeyen kmparatör devreleri. İki seviyeli kmparatör: Şekil 1.7 de gösterilen devre giriş işaretini iki seviyeye göre karşılaştırır. ref1 1k 22k 3 12 1k 12V ref2 22k BC337 2,2k Şekil 1.7. İki seviyeli kmparatör. II. DENEYİN AMACI Geribeslemesiz ve geribeslemeli, faz çeviren ve faz çevirmeyen kmparatör devrelerini incelemek. III. DENEYDE KLLANILACAK CİHAZLAR Deney seti, dijital ölçü aleti, silskp. IV. DENEYDE KLLANILAN MALZEMELER Gerekli Malzemeler Adet : LM339 1 1N4148 1 1k 0,25W 1 2,2k 0,25W 1 4,7k 0,25W 1 5,6k 0,25W 1 0,25W 2 100k 0,25W 3 OT2 OT1 cc IN1() IN1() IN2() IN2() 1 2 3 4 5 1 4 14 13 12 11 10 6 2 9 3 7 8 LM339 OT3 OT4 GND IN4() IN4() IN3() IN3() 4 / 8
V. ÖN HAZIRLIK 1. Kmparatör nedir? Ne amaçla kullanılır? 2. Kmparatör ile kuvvetlendirici arasında ne gibi farklar vardır? 3. Kmparatörün çıkışı neden açık kllektörlü yapılır? 4. Geribeslemeli kmparatörde geri besleme negatif mi yksa pzitif midir? 5. Histerisiz eğrisi geri beslemeli kmparatörde mi yksa geribeslemesiz kmparatörde mi vardır? 6. Histerisiz eğrisinin anlamı nedir? 6. Geribeslemeli ve geribeslemesiz kmparatörleri avantaj ve dezavantajları yönünden karşılaştırınız. 10. Kmparatör analg mu yksa dijital bir devre midir? 11. Şekil 1.6 daki faz çeviren kmparatör devresinin histerisiz eğrisine ait 1 ve 2 gerilim değerlerini hesaplayınız. 12. Şekil 1.6 daki faz çevirmeyen kmparatör devresinin histerisiz eğrisine ait 1 ve 2 gerilim değerlerini hesaplayınız. 13. Şekil 6.5 deki sıfır geçiş algılama devresinin histerisiz eğrisine ait 1 ve 2 gerilim değerlerini hesaplayınız. 5 / 8
VI. DENEYİN YAPILIŞI 1. Şekil 6.1 de gösterilen faz çevirmeyen kmparatör devresini kurunuz. Girişe 1kHz lik sinüzidal işaret uygulayınız. R 1 =1k alınız. Giriş işaretinin tepeden tepeye değerini 2V a ayarlayınız. A, B, C ve D nktalarındaki işaretleri silskp ile gözleyiniz ve Şekil 6.2a da gösterilen grafik üzerinde alt alta çiziniz. Aynı işlemleri R 1 =2,2k ve R 1 =3,3k için tekrarlayınız. Osilskpta gözlemlediğiniz işaretleri Şekil 6.2b ve c deki grafikler üzerinde alt alta çiziniz. Histerisiz eğrisine ait ölçtüğünüz 1 ve 2 gerilim değerlerini grafikler üzerinde belirtiniz. Şekil 6.1. Faz çevirmeyen kmparatör devresi. t D (d) in (a) (b) (c) Şekil 6.2 2. Şekil 6.1 deki faz çevirmeyen kmparatör devresinin (R 1 =1k için) giriş işaretinin genliğini 05V (tepeden tepeye 010V) aralığında değiştirerek çıkış işaretinin darbe (ljik 1 ) süresinin değişimini gözlemleyiniz. Snuçları Tabl 6.1 e yazınız. Tabldaki değerlerden yararlanarak t D =f( ) grafiğini Şekil 6.2d üzerinde çiziniz. t D Tabl 6.1. Darbe süreleri 3. Şekil 6.3 de gösterilen faz çeviren kmparatör devresini kurunuz. Giriş işaretinin tepeden tepeye değerini 4V a ayarlayınız 1. ve 2. adımlarda yaptığınız ölçümleri bu devre için tekrarlayınız. Sırasıyla R 1 =3,3k, R 1 = ve R 1 =22k alınız. Tabl 6.2 ye elde ettiğiniz bşluk (ljik 0 ) sürelerini yazınız. 6 / 8
Şekil 6.3. Faz çeviren kmparatör devresi. (d) (a) (b) (c) Şekil 6.4 t B Tabl 6.2. Bşluk süreleri 4. Şekil 6.5 de gösterilen sıfır geçiş algılama devresini kurunuz. Devrenin girişine 1kHz lik sinüzidal işaret uygulayınız. Giriş işaretinin tepeden tepeye değeri 2V için A, B, C ve D nktalarındaki işaretleri silskpla gözlemleyiniz ve alt alta çiziniz. Şekil 6.5. Sıfır geçiş algılama devresi. Şekil 6.6 7 / 8
VII. RAPORDA İSTENENLER 1. Deneyin yapılışı 1. adımda ölçtüğünüz B,C ve D nktalarındaki işaretleri yrumlayınız. Histerisiz eğrisi için ön hazırlıkta bulduğunuz değerlerle karşılaştırınız, luşan farklılıkların nedenlerini belirtiniz. 2. Deneyin yapılışı 3. adımda ölçtüğünüz B,C ve D nktalarındaki işaretleri yrumlayınız. Histerisiz eğrisi için ön hazırlıkta bulduğunuz değerlerle karşılaştırınız, luşan farklılıkların nedenlerini belirtiniz. 3. Deneyin yapılışı 4. adımda ölçtüğünüz B,C ve D nktalarındaki işaretleri yrumlayınız. Histerisiz eğrisi için ön hazırlıkta bulduğunuz değerlerle karşılaştırınız, luşan farklılıkların nedenlerini belirtiniz. 4. 1 =2V ve 2 =3V lacak şekilde histerisiz eğrisine sahip bir faz çevirmeyen kmparatör devresi tasarlayınız. 8 / 8