ELEKTRONİK 1 KUTUPLAMA DEVRELERİ HAZIRLIK SORULARI SORU 1: Şekil 1 de çıkış özeğrileri ve DC yük doğrusu verilmiş olan transistör kullanılarak bir ortak emetörlü yükselteç gerçekleştirilmek istenmektedir. Aktif bölge için VBE = 0.7 V, β = 50 olarak verilmektedir. Şekil 2 de verilen kutuplama devrelerini tasarlayınız (RB ve RC=?). IC [ma] I B = 70 µa 15 I B = 60 µa I B = 50 µa I B = 40 µa RB RC +Vcc 8 Q I B = 30 µa I B = 20 µa I B = 10 µa I B = 0 0 15 30 VCE [V] Şekil 1 Şekil 2 ÇÖZÜM 1: Çalışma noktasında IB = 30 µa, IC = 8 ma ve VCE = 15 V olarak okunmaktadır. Ayrıca, DC yük doğrusunun VCE eksenini kestiği noktadan hareketle VCC = 30 V olduğu belirlenir. Bizden RB ve RC nin belirlenmesi istenmektedir. RB yi belirlemek için baz devresinde çevre denklemi yazılacak olursa; V CC + R B I B + V BE = 0 R B = V CC V BE I B = 30 0,7 30.10 6 R B = 976,67 kω Kollektör devresinde yazılacak çevre denkleminden; V CC + R C I C + V CE = 0 R C = V CC V CE I C = 30 15 8.10 3 R C = 1,875 kω olarak elde edilir. 1
SORU 2: a) Şekil (a) da verilen DC kutuplama devresinin çıkış karakteristiği Şekil (b) de gösteriliyor. Çıkış karakteristiği (IC-VCE) üzerinde (IB=50 A) için DC yük doğrusunu çizerek ve Q çalışma noktasını göstererek grafik üzerinden ICQ ve VCEQ değerlerini bulunuz. (DC yük doğrusu için değerler: IC=0 için VCE=25 V ve VCE=0 V için IC=14 ma). VE=VCC/10 ve VBE=0.7 V. Buna göre kutuplama devresini tasarlayınız yani, IE, RB, RC, RE ve VC değerlerini hesaplayınız. b) BJT kutuplama devresini doyuma götürmek için sebebiyle birlikte iki öneri getiriniz. Önerileriniz direnç değerleri ile ilgili olmalıdır. (b) (a) VEE=5 V VCE (V) (a) (b) SORU 3: Yandaki transistörlü kutuplama devresi için VBE=0.7 V dur. a) Devrenin bağlantı tipini belirterek VE gerilimi ile IB ve IE akımlarını bulunuz. b) Transistörü doyuma götürmek için beyz direncinin minimum değeri ne olmalıdır? 2
SORU 4: Yandaki BJT devresinde RB1 = 110 kω, RB2 = 11 kω, RC = 1.8 kω, RE = 1.2 kω, VCC = 12 V ve β = 150 olarak verilmektedir. RB1 RC +Vcc a) IC ve VCE büyüklüklerini belirleyiniz. Transistör hangi bölgede çalışmaktadır? Neden? b) Transistörü doymaya sokacak minimum RC değerini belirleyiniz. VCE,doy 0,3 V. RB2 RE ÇÖZÜM 4: Öncelikle baz bölücü BJT devresinin Thevenin eşdeğerini hesaplamak gerekmektedir. +Vcc R BB = R B1R B2 R B1 +R B2 R BB = 10 kω RC V BB = R B2 R B1 +R B2 V CC V BB 1,1 V a) Eşdeğer devrede baz çevre denkleminden hareketle, V BB + R BB I B + V BE + R E I E = 0 ve I E = (1 + β)i B I B = V BB V BE R BB +(1+β)R E I B 2,1 μa bulunur. I C = βi B = 0,315 ma ve I E = (1 + β)i B = 0,317 ma olur. Kollektör çevre denkleminden, RBB VBB RE V CC + R C I C + V CE + R E I E = 0 V CE = V CC R C I C R E I E V CE = 11,81 V elde edilir. VCE > 0,3 V olduğundan transistör aktif bölgede çalışmaktadır. Ayrıca, I C ( V CC R C +R E ) olduğundan doyma bölgesinden çok uzak, kesime daha yakın bir bölgede (ama aktif bölgede) çalıştığı söylenebilir. b) Transistörün doymaya girmesi, V CE 0,3 V olması demektir. Buradan hareketle, V CC + R C I C + V CEd + R E I E = 0 R C = V CC V CEd R E I E I C R C = 35,94 kω olarak bulunur. Burada baz ve kollektör akımları sabit kalmış, fakat VCE gerilimi azalarak transistörü doymaya sokmuştur. 3
SORU 5: Yandaki BJT devresinde VC= +5 V olabilmesi için; a) RC değerini bulunuz. b) Bu durumda transistörün harcadığı gücü (PC=VCE.IC) bulunuz. c) Transistör hangi bölgede (aktif, doyum, kesim) çalışmaktadır, neden? 100 K + 10 V 1 K Si R C V C SORU 6: Yandaki transistör devresinde transistör doyumda çalışıyor iken: VCEdoy=0.2 V ve ICdoy=IC+5 ma (burada IC akımı aktif çalışma bölgesindeki kollektör akımıdır) olduğuna göre; a) Aktif çalışma bölgesini belirleyiniz (IC=?, IB=? ve VCE=?). VBE=0.7 V b) Yük doğrusunu çiziniz ve emetör ucunda RE direnci kullanılmasının sebebini izah ediniz. SORU 7: Yandaki transistörlü devrede VBE=0.7 V, VCE=10 V, VZ=6.2 V ve IZ=20 ma, IC IE (IB ihmal edilebilir) olduğuna göre: a) R1, R2 ve RC dirençlerini bulunuz. b) Bu devrede sizce zener diyot ne tür bir işlev görmektedir? 4
SORU 8: Yandaki transistörlü kutuplama devresi için β=100, R1=300 kω, Rc=2 kω, Re=1 kω ve VBE=0.7 V dur. I C a) Devrenin Q noktasını (IB, IC ve VCE) belirleyiniz ve VC gerilimini bulunuz. IB V BE V CE b) Transistör hangi bölgede çalışmaktadır, neden? SORU 9: Yandaki transistörlü devrede β=100 ve VBE=0.7 V olduğuna göre; a) VIN=0 V ve 12 V için VOUT çıkış gerilimlerini bulunuz ve bulduğunuz her bir gerilim için transistörün hangi bölgede çalıştığını sebebiyle birlikte belirtiniz. b) Transistörün aktif bölgede çalışması için VIN giriş gerilimi ne olmalıdır? (VCEQ=15 V) 5
SORU 10: IB V BE I E V CE Yandaki transistörlü kutuplama devresi için β=120, R1=330 kω, Rc=1.2 kω ve VBE=0.7 V dur. c) Devrenin bağlantı tipini (Ortak emiter, baz ya da kollektör) belirterek Q noktasını (IB, IC ve VCE) belirleyiniz ve VC gerilimini bulunuz. d) Transistörü doyuma götürmek için R1 direncinin değeri ne olmalıdır? Doyumda VCE=0 V ve VBE=0.7 V alınacaktır. SORU 11: Yandaki geribeslemeli kutuplama devresinde VBE=0.7 V ve =50 olduğuna göre; a) DC kutuplama akımları IB, IC ve çıkış gerilimi VCE yi bulunuz. b) Bu durumda transistörün harcadığı gücü (PD=VCE.IC) bulunuz. c) Transistör hangi bölgede (aktif, doyum, kesim) çalışmaktadır, neden? 6
SORU 12: I B. B R B=100 K k V BE + - C + 10 V 1 RK E=1 k I E + V CE Si - R C V C Yanda verilen pnp transistörlü DC kutuplama devresinde V BE=0.7 V, =50 ve VC =5 V olduğuna göre; a) (15 p) IB, IC akımlarını ve RC kollektör direncini bulunuz. b) (10 p) Bu durumda transistörün harcadığı gücü (PD=VCE.IC) bulunuz. I C c) (10 p) Transistör hangi bölgede (aktif, doyum, kesim) çalışmaktadır, neden? SORU 13: Yandaki transistörlü devrede RB=100 kω, RC=3 kω, RE=1 kω, VCB=9.3 V, IB=50 µa ve =50 olduğuna göre (VBE bilinmiyor); a) VIN, VBE, VCE ve IC değerlerini hesaplayınız. IB RB VCB + - b) Transistörün hangi bölgede çalıştığını sebebiyle birlikte belirtiniz ve çıkış karakteristiği (IC-VCE) üzerinde gösteriniz. VIN + VBE c) Transistörün kesimde çalışması için baz-emiter eklemi hangi yönde kutuplanmalıdır ve bu durumda kolektörden emitere doğru herhangi bir akım akışı olur mu, neden? 7
SORU 14: Yandaki transistörlü devrede RB=50 kω, RC=RE=2 kω, VBE=0.7 V ve =100 olduğuna göre; a) VIN=0.5 V için IB, IC akımlarını ve çıkış gerilimi VCE yi bulunuz. Transistörün hangi bölgede çalıştığını sebebiyle birlikte belirtiniz. RB IB b) VIN=15 V da transistörün doyumda çalışması için RB direnci ne olmalıdır? (VCE,doy=0.7 V ve VBE,doy=0.7 V) Bu şık VIN + VBE için yine RC=RE=2 kω. c) Transistörün çıkış karakteristiğini (IC-VCE) çizerek b şıkkı için çalışma bölgesini gösteriniz. SORU 15: +Vcc Yandaki BJT li kutuplama devresinde RB1 = 110 kω, RB1 RC RB2 = 11 kω, RC = 1.8 kω, RE = 1.2 kω, VCC = 12 V ve β = 100 olarak verilmektedir. c) IB, IC ve VCE büyüklüklerini belirleyiniz. RB2 RE Transistör hangi bölgede çalışmaktadır? Neden? d) Transistörü doymaya sokacak minimum RC değerini belirleyiniz (VCE,doy=0.2 V). 8
SORU 16: Yandaki BJT li kutuplama devresinde RC = 5 kω, RE = 2 kω, VCC = 20 V, VBE = 0.7 V ve β = 100 olarak verilmektedir. V C a) VC=10 V (Kollektör ile toprak arası gerilim) olduğuna göre IC ve VCE büyüklüklerini bulunuz. Transistör hangi bölgede çalışmaktadır, neden? IC IE b) Transistörü doyuma götüren RB direncinin değerini belirleyiniz (VCE,doy=0.4 V). ÇÖZÜM 16: 9
SORU 17: ÇÖZÜM 17: 10
SORU 18: Yandaki BJT li kutuplama devresinde, VBE = 0.7 V ve β = 90 olarak verilmektedir. R B c) (20 p) RB = 250 kω olduğuna göre, IB, IC ve VCE büyüklüklerini bulunuz. Transistör hangi bölgede çalışmaktadır, neden? IC IE I B d) (20 p) Transistörü doyuma götüren RB direncinin değerini belirleyiniz (VCE,doy=0.5 V). 11