Hafta 5 BLM 224 ELEKTRONİK DEVRELER. Prof. Dr. Mehmet Akbaba Karabük Üniversitesi Bilgisayar Mhendisliği Bölümü

BLM 224 ELEKTRONİK DEVRELER Hafta 5 TRANZİSTORLARIN KUTUPLANDIRILMASI (ÖN GERİLİMLENMESİ) (EĞİLİMLENDİRİLMESİ) Prof. Dr. Mehmet Akbaba Karabük Üniversitesi Bilgisayar Mhendisliği Bölümü 16.03.2015 BSM 224 Electronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 1

DC Kutuplama, (Ön gerilimleme), (Eğilimlendirme) Kutuplama, yükseltecin uygun bir şekilde lineer çalışması için dc çalışma noktasını (Q noktası) kurar. Bir yükselteç, giriş ve çıkışında doğru DC gerilimi ile polarma yapılmamışsa, giriş sinyali uygulandığı zaman doyum veya kesim durumuna geçebiliriz. Şekil 1, bir yükseltecin uygun ve uygun olmayan DC polarma etkilerini göstermektedir. Kısım (a) 'da, çıkış sinyali, ters olması dışında, giriş sinyalinin güçlendirilmiş bir kopyasıdır ki bu girişi ile faz dışı (180 o faz farkı) olduğu anlamına gelir. Çıkış sinyali, dc polarma düzeyi V DC (out) nin üstünde ve altında eşit olarak salınım yapar. Uygun olmayan polarma yapıldığı zaman, kısım (b) ve (c)'de gösterildiği gibi, çıkış sinyalinde bozulmaya neden olabilir. 16.03.2015 BSM 224 Electronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 2

(a) Lineer çalışmada çıkış geriiminin şekli giriş geriliminin şekli ile aynıdır. Sadece aralarında gelik farkı ve 180 o faz kayması vardır. Şekil 1(a) 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 3

Kısım (b) kesime çok yakın olan bir Q-noktasının (dc çalışma noktası) sonucu olarak çıkış geriliminin pozitif kısmının sınırlamasını göstermektedir. Şekil 1(b) Kısım (c), kesime çok yakın olan bir Q-noktasının (dc çalışma noktası) sonucu olarak çıkış geriliminin negatif kısmının sınırlamasını göstermektedir 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 4

Grafiksel Analiz Şekil 2(a)'da tranzistor, belirli I B, I C, I E, ve V CE değerlerini elde etmek için V CC ve V BB ile polarma (kutuplama) yapılmiş hali göstermektedir. Kollektör karakteristik eğrilerini üretmek için değişken dc polarma gerilimi (V BB ) ile kutuplanmış bir tranzistor devresi Şekil 2(b) de gösterilmiştir. Bu şekil dc-polarma etkisini grafiksel olarak göstermek için kullanılacaktır. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 5

Şekil 2 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Mehmet Akbaba Prof. Dr. 6

Şekil 2(b). Kollektör karakteristik eğrileri Değişken polarma gerilimi (V BB ) ile tranzistorün kollektör karekteristiğinin elde edilmesi Şekil 2(b) de gösterilmiştir 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 7

Şekil 3 te I B ye 3 değer atadık ve I C ve V CE nin ne olduğunu gözlemledik. İlk olarak, Şekil 3 te görüldüğü gibi I B üretmek için V BB değeri ayarlanır. kollektör akımı 20 ma olarak verildiğinden (Şekil 3 (a)) Bu Q-noktası Şekil 3 teki grafikte Q 1 olarak gösterilmiştir. Sonra, Şekil 3(b) de gösteirldiği gibi, V BB 300 µa I B ve 30 ma I C üretmek için yükseltilmiştir. Bu durumdaki Q-noktası grafikte Q 2 olarak gösterilmiştir. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 8

Şekil 3 Q noktasının ayarlanmasının gösterilimi 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 9

(a) Şekil 3 Q noktasının ayarlanmasının gösterilimi 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 10

(b) V BB yi artırarak I B yi 300 ma çıkartalım. Şekil 3. Q-noktasının ayarlanmasının gösterimi 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 11

(b) Şekil 3. Q-noktasının ayarlanmasının gösterimi 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 12

Son olarak, Şekil 3 (c) de gösteirldiği gibi, V BB I B =400 µa ve I C =40 ma değerlerini verecek şekilde yükseltilmiştir. Bu durumdaki Q-noktası grafikte Q 3 olarak gösterilmiştir. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 13

(c) V BB yi artırarak I B yi 400 ma çıkartalım. Şekil 3: V BB yi ayarlayarak Q noktasının ayarlanması 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 14

(c) Şekil 3. Q-noktasının ayarlanmasının gösterimi 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 15

DC Yük Doğrusu Bir tranzistor devresinin DC çalışma noktası dc yük doğrusu kullanarak grafiksel bir şekilde tanımlanabilir. Şekil 4(a) da görüldüğü gibi bu, doyum değerinin y- ekseni üzerinde I C = I C(sat) olduğu noktadan kesim değerinin x-ekseni üzerinde V CE = V CC olduğu noktaya kadar olan bir doğrudur. Yük doğrusu tranzistor tarafından değil, karakteristik eğrileri ile açıklanan dış devre (V CC ve R C ) tarafından belirlenir. Şekil 3 ten, I C denklemi: 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 16

Yük Doğrusu Şekil 4(a): Yük Doğrusu gösterilimi 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 17

Şekil 4(b): Yük Doğrusu gösterilimi 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 18

Bu denklem eğimi 1/R C olann, x eksenini V CE = V CC noktasında kesen ve y eksenini I C(sat) =V CC / R C noktasında kesen doğrunun denklemidir. Yük doğrusu Şekil 4(a) ve Şekil 4(b) de gösterilmiştir. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 19

Figure 4(c) Illustration of Q Points on the Load Line 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 20

Lineer (Doğrusal) Çalışma Yük doğrusunun doyma ve kesim arasındaki tüm noktaları içeren bölge, genellikle transistörün doğrusal çalışma bölgesi olarak bilinir. Transistor bu bölgede çalıştığı sürece, çıkış gerilimi giriş geriliminin ideal olarak lineer üretimidir. Şekil 5, bir transistörün doğrusal çalışmasının örneğini göstermektedir. AC büyüklkler küçük italik simgeler ile gösterilmektedir. Sinüs formunda bir gerilimin (V in ) V BB üzerine bindirildiğini varsayalım; beyz akımının sinus formu şeklinde Q-noktasının altında ve üstünde değişen değerler almasına neden olmaktasır ve bu da kollektör akımının 30 ma lık Q-noktasının 10 ma altında ve üstünde değişen değerler almasına neden olmaktadır. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 21

Kollektör akımındaki değişimin sonucu olarak, emiter gerilimi 3.4 V lık Q-noktasının, 2.2 V altında ve üstünde değişen değerler alır. Şekil 5 te, yük doğrusunun A noktası sinus formundaki giriş geriliminin pozitif tepesine karşılık gelir. B noktası negatif tepeye karşılık gelir ve Q noktası sinüs dalgasının sıfır değerine karşılık gelir. V CEQ, I CQ ve I BQ değerleri giriş sinus gerilimi uygulanmamış olduğu dc Q-noktalarıdır. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 22

Şekil 5. Beyz akımındaki değişimin sonucu olarak kollektör akımındaki ve kollektör-emitter gerilimindeki değişim 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 23

Dalga formu Bozulması (Distorsiyonu) Daha önceden de belirtildiği gibi, bazı giriş sinyali koşulları altında, yük doğrusu üzerindeki Q-noktasının konumu, Şekil 6 kısım (a) ve (b) de gösterildiği gibi V CE dalga formunun bir tepe noktasının sınırlandırlmasına ya da kırpılmasına neden olur. Her iki durumda da, giriş sinyali Q-noktasının konumu için çok büyüktür ve giriş alternansının bir bölümü sırasında, tranzistorü kesim ya da doyum durumuna geçer. Her iki tepe Şekil 6 (c) 'de olduğu gibi sınırlandırılmış olduğunda, tranzistor aşırı derecede büyük bir giriş sinyali ile doyum ve kesim durumuna sürülür. Sadece pozitif tepe sınırlı olduğunda, tranzistor doyum durumuna değil kesim durumuna sürülür. Sadece negative tepe sınırlı olduğunda, transistor kesim durumuna değil sadece doyum durumuna sürülür. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 24

Şekil 6(a) Q-noktası verilen giriş sinyali için doyuma çok yakın olduğundan dolayı tranzistor doyum durumuna sürülür. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 25

Figure 6(a) Transistor is driven into saturation because the Q-point is too close to saturation for the given input signal. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 26

(c) Giriş sinyali çok büyük olduğundan dolayı transistor hem doyum hem kesim durumuna sürülür. Şekil 6: Doyum ve / veya kesim içine sürülme durumunda tranzistorün grafiksel yük doğrusu gösterimi 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 27

Örnek 1: Şekil 7 deki devre için Q-noktasını belirleyin ve dc yük doğrusunu çizin. β=β DC =200 olduğunda, lineer çalişma için beyz akımının maksimum tepe değerini bulun. Şekil 7 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 28

Çözüm: Q-noktası I C ve V CE değerleri ile tanımlanır. Q-noktası I C = 39.6 ma ve V CE = 6.93 V değerlerindedir. I C (cutoff)(kesim) 0 değerinde iken, kollektör akımında ne kadar değişim meydana geldiğini ve hala transistörün lineer çalişmayı sağladığını belirlemek için I C (sat)(doyum) değerini bilmek gerekir. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 29

Solution The Q-point is defined by the values of I C and V CE. The Q-point is at I C = 39.6 ma and at V CE = 6.93 V. Since I C (cutoff ) 0, you need to know I C (sat) to determine how much variation in collector current can occur and still maintain linear operation of the transistor. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 30

Beyz akımının en yüksek tepe değeri değişimi aşağıdaki gibi belirlenir: 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 31

TRANSİSTÖR KUTUPLAMA (POLARMA) YÖNTEMLERİ Kutuplama (Polarma) için birkaç yol vardır. Örneğin; a) Beyz Kutuplama (Base Biasing) b) Emiter Geri-besleme Kutuplama (Emiter Feedback Biasing) c) Kollektör Dirençli Geri-besleme Kutuplama (Collector Feedback Resistor Biasing) d) Gerilim Bölücü Kutuplama (Voltage Divider Biasing) Her bir kutuplama konusu ayrı ayrı detaylı olarak anlatılacaktır. 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 32

(Base Biasing ) Beyz Kutuplama ( Eğilimleme) Bu kutuplama yöntemi, anahtarlama devrelerinin en yaygın kullanılanıdır. Şekil 1 da beyz kutuplamalı devre görülmektedir. Doğrusal bölge için bu devrenin analizi Kirchhoff un gerilimler kanunu ile yapılabilir. Şekil 1 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 33

V V V I CC R B B CC V yerine -I B V R R B B CC V -V B BE V R BE BE olur. elde edilir. Şekil 1 de verilen devre için kollektör tarafından Kirchhoff gerilimler kanunu yazılırsa, V CE için; I B R B 0 0 yazarsak, Buradan; (V CE çekilirse;) 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 34

I C =β DC I B formülündeki I B yerine yukarıda verilen ifadeyi yazarsak; (β DC = β) ÖRNEK 1: Şekil 2 de verilen devre için ß değeri 100 den 200 e çıkarıldığında Q çalışma noktasındaki değişim ne kadar olacaktır? R C =620 Ω, R B =360 kω, V CC =12 V, Şekil 2 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 35

V β=100 için I V 12 0.7 100 360 CC BE C1 DC RB CE V 3.139 ma 1 VCC RC IC1 12 620 *3.139mA 10.054 V β=200 için V IC DC V 12 0.7 200 360 CC BE 2 RB 6.278mA V CE 2 VCC RC IC2 12 620 *6.278mA 8.107 V β 100 den 200 e değiştiğinde I C deki değişme aşağıdaki gibi olur % I C 100 I I 6.278 3.139 100 3.139 C 2 C1 I C1 100.09 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 36

V CE deki % azalma aşağıdaki gibi olur: % V CE V 100 V V C1 10.054 8.107 100 10.054 C 2 C1 19.4 Bu devrede gördüğünüz gibi, Q-noktası β değerine oldukça bağlıdır. Bu yüzden beyz polarma ayarlaması yapmak oldukça güvensizdir. Sonuç olarak doğrusal çalışma gerekiyorsa beyz polarması kullanılmaz. Bu devre daha çok anahtarlama uygulamalarında kullanılır. 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 37

Emiter geri-besleme kutuplama (Emitter-Feedback Bias) Şekil 2 deki Beyz polarmalı devreye emiter direnci eklenirse, Şekil 3 de görüldüğü gibi devre Emiter geribesleme polarmalı hale gelir. + Negatif geri-besleme sayesinde, Beyz gerilimine ters yöde bir kollektör gerilimi elde edilir. Kollektör akımında oluşan herhangi bir değişim beyz gerilimini de değiştirecektir. Bu durumda beyz gerilimi daha belirgin bir hal alır. Eğer kollektör akımı artarsa, Emiter gerilimi de artacaktır. Bu durumda beyz gerilimi artacaktır. Çünkü V B = V E +V BE dir. R B I C Şekil 3 V CC R C + V CC I B + - V - BE 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 38

Beyz gerilimindeki artış nedeneyle R B nin uçlarındaki gerilim azalacaktır, Bu azalma nedeniye beyz akımı azalacak ve kollektör akımındaki artışı tutacaktır. Benzer durum kollektördeki akımın azaltılmasıyla gerçekleşecektir. Doğrusal (lineer çalışan) devreler için daha iyi olsa da, β'ya bağlı olduğu için hala gerilim bölücü devre gibi kararlı değildir. I E yi hesaplamak için, Kirchhoff un gerilimler kanunu beyz devresine uygulayabiliriz. I B yi I E cinsinden yazarsak I E nin hala β ya bağlı olduğu görülür; 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 39

ÖRNEK 2 + V CC Örnek 1 de verilen devre emitere bir direnç eklenerek emiter geri besleme haline getirilir. Diğer tüm değerler ve kullanılan tranzistor aynı kalıyor. Q çalışma noktasının ne kadar değişeceğini belirleyin. R B I B I C I E R C R E R C =620 Ω, R B =360 kω, V CC =12 V, R E =1.0 kω, Şekil 3 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 40

V β= 100 için V IC I E1 RC CE I VBE R / 12 0.7 1000 360000 /100 CC 1 B DC 2.46 ma 1 VCC ( RC RE ) IC1 12 (620 1000) *2.46mA 8.015 V β=200 için VBE R / 12 0.7 1000 360000 / 200 2 2 CC C I E RC B DC V 4.04 ma V CE 2 VCC ( RC RE ) IC2 12 (0.62 1.0) k*4.04ma 5.46 V β 100 den 200 e değiştiğinde I C deki değişme aşağıdaki gibi olur % I C I 100 I I C1 4.04 2.46 100 2.46 C 2 C1 64.22 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 41

V CE deki % azalma aşağıdaki gibi olur: % V CE V 100 V 5.46 8.015 100 8.015 C 2 C1 V C1 31.88 Emiter geri beslemeli polarma daha kararlı çalışmasına ve Beyz polarmalı devre ile karşılaştırıldığında daha güvenilebilir sonuçlar vermesine rağmen, hala tam kararlı bir Q noktası belirlenemez. 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 42

Kollektör geri besleme kutuplama (polarma) (Collector Feedback Resistance Biasing) Devrenin daha düzgün çizimiş hali şekil 4 de verilmiştir. 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 43

Şekil 4: Kollektör rezistansı (direnci) geri besleme kutuplama (Collector feedback resistor biasing) 16.03.2015 BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 44

16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 45

ÖRNEK 3 (EXAMPLE 3) RB yi önce 100 kω ve sonra 500 kω seçin ve aradaki farkı irdeleyin. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 46

GERİLİM BÖLÜCÜ KUTUPLAMA Bu noktaya kadar ayrı bir dc kaynak olan V BB, beyzemiter polarması (kutuplaması) için kullanılmaktaydı. Çünkü V CC den bağımsız ve tranzistörün nasıl çalıştığını göstermeye yardım etmekteydi. Fakat daha pratik polarma (kutuplama) yöntemi olan tek kaynaklı polarmalandırma (kutuplandırma) Şekil 9 da gösterilmektedir. Şemayı daha sadeleştirmek için kaynak bir daire (V CC ) ile göstterilmiştir. Şekil 9 da gösterildiği gibi, tranzistorün beyz ucunda R 1 ve R 2 dirençlerinden oluşan bir gerilim bölücü vardır. Gerilim kaynağı V CC dir. A noktası ile toprak arasında iki adet akım yolu vardır: ilki R 2 üzerinden geçmekte diğeri ise tranzistorün beyz-emiter bağlantısı ve R E üzerinden geçmektedir. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 50

Akım yönlerine ve elektron akış yönlerine dikkat edin. Gerçekte akım yönleri ok ile gösterilen yönlerin tam tersi olacaktır. Şekil 5: Gerilim Bölücü Kutuplama (Polarma) 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 51

Genelde gerilim bölücü polarmalandırma beyz akımını Şekil 5 da görülen R 2 üzerinden geçen I 2 akımından çok küçük yapmak için tasarlanır. Bu durumda beyz akımının yükleme etkisi göz ardı edilebildiği için gerilim bölücü devrenin analizini yapmak oldukça basittir. Beyz akımı R 2 üzerinden geçen akımın yanında çok küçük olacak şekilde tasarlanmış bir gerilim bölücü polarmalı bir tranzistorde çalışma büyüklükleri scaklıktan daha az etkilenir ve pratik olarak sıcaklık etkisinden bağımsız olduğu düşünülür. I 2 ile karşılaştırıldığında oldukça küçük bir I B değerine sahip gerilim bölücü devrenin analizini yapmak için ilk yapılması gereken; Yüksüz gerilim bölücü formülü kullanılarak beyz ucundaki gerilimi hesaplamaktır. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 52

Eğer beyz gerilimini (V B ) biliyorsak aşağıda belirtilenleri bulabiliriz; V E = V B - V BE I C = I E = V E / R E Eğer V C ve V E biliyorsak, V CE değerini bulabiliriz. V CE =V C -V E 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 53

ÖRNEK 4 Şekil 6 daki devrede V CE ve I C değerlerini bulunuz (β=100) Şekil 6 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 55

Çözüm: Beyz gerilimi; 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 56

Yukarıdaki örnekte temel bir analiz yapılmıştır. Ancak bazı durumlarda daha detaylı ve doğru analizler yapılması istenilebilir. İdealde, gerilim bölücü devre kararlıdır. Yani, tranzistörü önemli bir yük olarak görmez. Devre tasarımları bir yönden kazanç sağlarken diğer yönden kayba yol açan durumlar içerir. Örneğin kaealı gerilim bölücü diğer devrelerdeki potansiyel yük etkileri ve ilave güç gereklilikleri bakımından istenmeyen küçük dirençler gerektirir. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 57

Eğer bir devre tasarımcısı giriş direncini artırmak isterse bu gerilim bölücü kararlı olmayabilir ve daha detaylı bir analiz gerektirir. Gerilim bölücünün kararlı olup olmadığını belirlemek için Şekil 7 de gösterilen beyzdeki doğru akim giriş direnci incelenmelidir. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 58

Şekil 7: Yüklü gerilim bölücü devresi 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 59

Gerilim Bölücü Polarmada Yük Etkisi Tranzistor beyzinde DC Giriş Direnci: Transistörün dc giriş direnci orantılıdır. Bu yüzden farklı transistörlerde farklı değerler alır.transistör doğrusal bölgede çalıştığında, Emiter akımı (I E ) =βi B olur. Emiter direnci, beyz devresinden bakıldığında, değeri normal değerinden daha büyük görünecektir. Bunun sebebi dc akım kazancıdır. Bu sebeple, R IN (base) = V B / I B = V B / (I E /β) olacaktır. R İN ( base) I V E B 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 60

This is the effective load on the voltage divider illustrated in Figure 11. You can quickly estimate the loading effect by comparing R IN (base) to the resistor R 2 in The voltage divider. As long as R IN (base) is at least ten times larger than R 2, the loading effect will be 10% or less and the voltage divider is stiff. If R IN (base) is less than ten times R 2, it should be combined in parallel with R 2. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 61

EXAMPLE 5 (ÖRNEK 5) Şekil 8 de tranzistorun beyzinden bakıldığında görülen giriş direnci bulunuz. β= 125 ve V B =4 V. ÇÖZÜM: R in(base) Figure 8 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 62

GERİLİM BÖLÜCÜ YÖNTEMİNDE YÜKLEME (GİRİŞ DİRENCİNİN) ETKİSİNİN HESABA KATILMASI Daha önce verilen analizde I B ve dolayısı ile tranzistorun yükleme (giriş dierencinin) etkisi ihmal edilmişti. Burada bu etki hasaba katılarak daha hassas analiz yapılacaktır. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 63

R in >10R 2 olunca yükleme etkisi ihmal edilebilir. (R in : Beyzden bakıldığında tranzistotrun giriş direnci). Fakat bu şart sağlanmazsa Thevenin teoremi kullanılarak analiz aşağıdaki gibi yapılır: Şekil 9 Çevre denkleminden: V th R th I B V BE R in I B ( R th R in ) I B V BE 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 64

Şekil 9 Şekil 10.a, 10.b ve 10.c takip edilirse: V th R2V R 1 CC R 2 Olduğu görülür. Ve R th R1R 2 R R 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 65 1 2

Yine Şekil 9 dan I B V R th th V R BE in R in =V B / I B = (V BE +R E I E ) / I B V BE <<R E I E olduğu göz önüne alınırsa R in =R E (I E / I B ) = (1+β)R E olur. β>>1 olması durumunda I C I E ve R in = β RE olur. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 66

Yine Şekil 9 dan I B V R th th V R BE in R in =V B / I B = (V BE +R E I E ) / I B V BE <<R E I E olduğu göz önüne alınırsa R in =R E (I E / I B ) = (1+β)R E olur. β>>1 olması durumunda I C I E ve R in = β RE olur. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 67

Ayrıca denklemler aşağıdaki gibide yazılabilir: I B =I C /β, I B =I E /(1+β) ve I C =βi E /(1+β) yazılırsa V th =R th I E /(1+β)+V BE +R E I E V th =(R th /(1+β)+R E )I E +V BE Ve buradan: I E R E elde edilir. V th R V th BE ( 1 ) 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 68

V B V BE R in I B V th R th I B V CC R C I C V CE R E I E I I ve I ( 1 ) I C ve B E B Yazılırsa V CC = (βr C +(1+β)R E )I B +V CE V CE = V CC - (βr C +(1+β)R E )I B elde edilir. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 69

β>>1 olması halinde yukarıdaki bağıntılar aşağıdaki şekildede yazılabilir: I I C I E E V R E th ve V R th BE ve V CE =V CC - (R C +R E )I E V E =R E I E elde edilir. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 70

ÖRNEK 6 : ( β=150>>1 ) β β 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 71

Veya 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 72

ÖRNEK 10: 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 73

V B >V E ve BE birleşimi ileri yönde kutplanmış V C <V B ve yine BC birleşimi de ileri yönde kutplanmış. Bu nedenlerle tranzistör is doyma (saturation) bölgesinde çalışmaktadır. 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 74

ÖRNEK 7: Şekil 11 deki devrede I B, I C, I E, V B, V CE, V C, ve V E değerlerini a) Yükleme etkisini yok sayayarak b) Yükleme etkisini hesaba katarak (tam analiz) bulunuz ve sonuçları karşılaştırınız. Si, β=80 Vo Parametreler: V CC =24 V, β=80, R 1 =68 kω R 2 =15 kω, R C =6.8 kω, R E =1.2 kω Şekil 11 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 75

Sonuçlar aşağıdaki tabloda karşlaştırılmaktadır. Bu karşılaştırmadan görülmekredirki βr E <10R 2 olunca yaklaşık hesap yöntemi oldukça büyük hata vermektedir. Bu problemde βr E = 80*1.2= 96 kω fakat 10R 2 = 10*15=150 kω. Bu nedenle yaklaşık metodun yüksek oranda hata vereceği açıkça görülmektedir. I B (µa) I C (ma) I E (ma) P t (µw) Yaklaşık Analiz 37.4 2.99 3.03 16.4 Tam Analiz 33.2 2.66 2.69 7172.1 V B (V) V C (V) V E (V) V CE (V) Yaklaşık Analiz 4.337 3.643 3.637 0.0055 Tam Analiz 3.929 5.928 3.229 2.699 16.03.2015 Electronics Prof. Dr. Mehmet Akbaba 78

KAYNAKLAR 1. Robert Boylestad and Louis Nashelski, Elektromik Cihazlar ve Devre Teorisi, Palme Yayıncılık 2. Mehmet Akbaba, Elektronik Ders Devreler Notları 3. Thomas L. Floyd, Electronic Devices, Merill Publishin Company BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet Akbaba 16.03.2015 79

Teşekkür Ederim Sağlıklı ve mutlu bir hafta geçirmeniz temennisiyle, iyi çalışmalar dilerim BSM 224 Elektronik Devreler Prof. Dr. 16.03.2015 80 Mehmet Akbaba