KISIM 1 ELEKTRONİK DEVRELER (ANALİZ TASARIM - PROBLEM)

İÇİNDEKİLER KISIM 1 ELEKTRONİK DEVRELER (ANALİZ TASARIM - PROBLEM) 1. BÖLÜM GERİBESLEMELİ AMPLİFİKATÖRLER... 3 1.1. Giriş...3 1.2. Geribeselemeli Devrenin Transfer Fonksiyonu...4 1.3. Gerilim - Seri Geribeslemesi...5 1.4. Geribeslemeli Amplifikatörün Analiz Metodu... 13 1.5. Akım - Paralel Geribeselemesi... 21 1.6. Akım - Seri Geribeslemesi... 28 1.7. Gerilim - Paralel Geribeslemesi... 34 1.8. Geribeslemenin Amplifikatördeki Etkileri... 41 1.8.1 Amplifikasyon Duyarlılığı... 41 1.8.2. Frekans Distorsiyonu... 43 1.8.3 Lineer Olmama Distorsiyonu... 44 1.8.4 Gürültünün Zayıflaması... 44

vi 2. BÖLÜM GERİBESLEMELİ AMPLİFİKATÖRLERİN FREKANS CEVABI VE KARARLILIĞI... 47 2.1. Giriş... 47 2.2. Geribeslemeli Amplifikatörlerin Frekans Cevabı... 48 2.2.1. Tek Kutuplu Transfer Fonksiyonu... 48 2.2.2. İki Kutuplu Transfer Fonksiyonu... 50 2.2.3 Üç Kutuplu Transfer Fonksiyonu... 60 2.3. Çok Kutuplu Amplifikatörün Yaklaşık Analizi... 68 2.4. Geribeslemeli Amplifikatörlerin Kararlılığı... 82 2.5. Bode Diyagramı... 83 3. BÖLÜM GÜÇ AMPLİFİKATÖRLERİ... 95 3.1. Giriş... 95 3.2. Güç Amplifimakörü... 95 3.3. Genlik Distorsiyonu... 97 3.4. A Sınıfı Güç Amplifikatörü... 100 3.4.1. A Sınıfı Amplifikatörünün Verimi... 101 3.5. B Sınıfı Güç Amplifikatörü... 104 3.5.1. B Sınıfı Amplifikatörün Verimi... 105 3.5.2. B Sınıfı Amplifikatördeki Distorsiyon... 109 3.5.3. B Sınıfı Güç Amplifikatörlerinin Diğer Şekilleri... 109 3.6. Ab Sınıfı Güç Amplifikatörü... 112 3.7. C, S ve D Sınıfı Amplifikatörler... 115 3.8. Soğutma Problemi... 116 3.9. Entegre Devre Güç Amplifikatörleri... 120 4. BÖLÜM OPERASYONEL AMPLİFİKATÖRÜN TEMEL ÖZELLİKLERİ VE YAPISI... 121 4.1. Giriş... 121 4.2. Operasyonel Amplifikatörün Genel Tanıtımı... 122 4.3. Açık Çevrim Gerilim Kazancı... 125

vii 4.4. Operasyonel Amplifikatörün Eşdeğer Devresi... 126 4.5. Operasyonel Amplifikatörün Yapısı... 129 4.5.1. Diferansiyel Amplifikatör... 130 4.5.2. Kazanç Katları... 140 4.5.3. Buffer ve Seviye Kaydırıcılar... 154 4.5.4. Çıkış Katları... 157 5. BÖLÜM OPERASYONEL AMPLİFİKATÖRÜN KARAKTERİSTİKLERİ... 163 5.1. Kutuplama, Dengesizlik ve Kayma... 163 5.1.1. Giriş Kutuplama Akımı (I b )... 164 5.1.2. Giriş Dengesizlik Akımı (I os )... 165 5.1.3. Giriş Kutuplama Akımının Çıkış Gerilimine Etkisi... 165 5.1.4. Giriş Dengesizlik Akımının Çıkış Gerilimine Etkisi... 167 5.1.5. Giriş Dengesizlik Gerilimi (V io )... 169 5.1.6. Kutuplama ve Dengesizlik Geriliminin Azaltılması... 172 5.1.7. Kayma (Drift)... 173 5.2. Bant Genişliği, Değişim Hızı, Gürültü ve Frekans Kompanzasyonu:... 178 5.2.1. Operasyonel Amplifikatörün Frekans Cevabı... 179 5.2.2 Küçük İşaret Frekans Cevabı... 181 5.2.3. Değişim Hızı (Slev Rate)... 184 5.2.4. Çıkış Gerilimindeki Gürültü... 186 5.2.5. Dış Frekans Kompanzasyonu... 188 6. BÖLÜM OPERASYONEL AMPLİFİKATÖRÜN UYGULAMA ALANLARI... 197 6.1. Eviren ve Evirmeyen Amplifikatör... 198 6.1.1. Eviren Amplifikatör... 198 6.1.2. Kapasite Bağlantılı Eviren Amplifikatör... 203 6.1.3. Eviren Amplifikatör... 204 6.2. Gerilim Takipçisi... 209 6.2.1. DC Gerilim Takipçisi... 209 6.2.2. AC Gerilim Takipçisi... 210 6.3. Komparatörler... 211

viii 6.3.1. Giriş... 211 6.3.2. Basit Komparatör... 212 6.3.3. Pozitif Geribesleme... 213 6.3.4 741 ve 301 Operasyonel Amplifikatörlü Komparatör... 216 6.3.5 710 Komparatörü... 217 6.3.6 Hassas Komparatör (111 veya 311)... 218 6.3.6. Pencere Detektörü... 220 6.4. Diferansiyel, Ölçü ve Köprü Amplifikatörleri... 230 6.4.1. Temel Diferansiyel Amplifikatör... 230 6.4.2. Uzaktaki Gerilimin Ölçülmesi... 231 6.4.3. Geliştirilmiş Diferansiyel Amplifikatör... 233 6.4.4. Ölçü Amplifikatörü (Instrumentation Amplifier)... 236 6.4.5. Ölçü Amplifikatörü ile Ölçüm... 238 6.4.5. Köprü Amplifikatörü... 240 6.5. Gerilim-Akım ve Akım-Gerilim Dönüştürücüleri... 244 6.5.1. Gerilim-Akım Dönüştürücüsü... 244 6.5.2. Akım-Gerilim Dönüştürücüsü... 247 6.5. Logaritmik ve Üstel Amplifikatörler... 251 6.5.1. Logaritmik Amplifikatör... 251 6.5.2. Üstel (Antilogaritmik) Amplifikatör... 254 6.5.3. Logaritmik Çarpıcı... 255 6.5.4. Diferansiyel Amplifikatörlü Çarpıcı... 256 7. BÖLÜM OPERASYONEL AMPLİFİKATÖRÜN SEÇİLMİŞ UYGULAMALARI... 259 7.1. Yüksek Giriş Dirençli DC Voltmetre... 259 7.2. Yüksek Giriş Dirençli AC Voltmetre... 260 7.3. Zener Diyot - Diyot - Işık Yayan Diyot... 262 7.4. Kısa Devre Akım Ölçmeleri... 263 7.5. Faz Kaydırma Devresi... 266 7.6. Pikap Preamplifikatörü... 268 7.7. Ton Kontrolu... 269

ix 8. BÖLÜM ANALOG ÇARPICI... 271 8.1. Giriş... 271 8.2. Dc Gerilimlerin Çarpımı... 272 8.3. Kare Alma Devresi... 274 8.4. Frekans Dublörü... 274 8.5. Faz Açısı Deteksiyonu... 275 8.6. Genlik Modülasyonu... 277 8.6.1. Giriş... 277 8.6.2. Analog Çarpıcılı Modülatör... 278 8.6.3. Standart (AM) Genlik Modülasyonu... 280 8.6.4. Standart Demodülatör... 283 8.6.5. Dengeli Demodülasyon... 286 8.7. Frekans Kaydırma... 286 8.7. Analog Bölücü... 288 8.8. Karekök Alma Devresi... 289 9. BÖLÜM AKTİF FİLTRELER... 291 9.1. Giriş... 291 9.2. Alçak Geçiren Filtre... 293 9.3. Alçak Geçiren Filtre... 295 9.3.1 40db/Dekad lık Alçak Geçiren Filtre... 296 9.3.2 60db/Dakad lık Alçak Geçiren Filtre... 298 9.4. Yüksek Geçiren Filtre... 299 9.4.1 +20db/Dekad lık Filtre... 300 9.4.2 +40db/Dekad lık Filtre... 302 9.4.3 +60 Db/Dekad lık Filtre... 303 9.5. Bant Geçiren Filtre... 308 9.6. Bant Söndüren Filtre... 311

x 10. BÖLÜM OSİLATÖRLER... 313 10.1. Astable Mültivibratör (AMV)... 313 10.2. Monostable Mültivibratör (MMV)... 315 10.3. Rampa Osilatörü... 319 10.4. Üçgen Dalga Osilatörü... 323 10.5. Testere Dişi Dalga Osilatörü... 329 10.6. Gerilim - Frekans Dönüştürücüsü... 333 10.7. Sinüzoidal Dalga Osilatörü... 337 10.7.1 RC Osilatörü... 338 10.7.2 Hartley ve Colpitts Osilatörü... 343 10.7.3 Wien Köprü Osilatörü... 345 10.8. Kristal Osilatörler... 349 KISIM 2 ELEKTRONİK DEVRELER (DENEY - RAPOR) DENEY 1 AMPLİFİKATÖRLERİN FREKANS CEVABI... 353 1. Amaç... 353 2. Açıklamalar... 353 2.1. Frekans Cevabı Nedir?... 353 2.2. Frekans Cevabının Analizi Yöntemleri... 355 2.3. Desibel Tanımı... 355 2.4. Köşe Frekansların Hesaplanması... 357 2.5. Köşe Frekansların Pratik Yolla Bulunması... 360 2.6. Değişik Kazanç Fonksiyonlarının Yarı Logaritmik Düzleme Çizimi... 361 2.7. Kaskad Bağlı Katlarda Köşe Frekansın Belirlenmesi... 362 2.8. Amplifikatörlerin Alçak Frekans Analizi... 364 2.9. Amplifikatörlerin Yüksek Frekans Analizi... 374 2.10. Miller-Etkili Kapasite... 381

xi 3. Yapılacak İşlemler... 383 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 400 DENEY 2 GERİBESLEMELİ AMPLİFİKATÖRLER... 403 1. Amaç... 403 2. Açıklamalar... 403 2.1. Transfer Fonksiyonu Nedir?... 403 2.2. Amplifikatör Çeşitleri... 404 2.3. Geribesleme Nedir?... 407 2.4. Geribesleme Çeşitleri... 408 3. Yapılacak İşlemler... 417 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 427 DENEY 3 GÜÇ AMPLİFİKATÖRLERİ... 429 1. Amaç... 429 2. Açıklamalar... 429 2.1. Güç Amplifikatörü Nedir?... 429 2.2. Güç Amplifikatörülerinin Sınıflandırılması... 430 2.3. Ortak Emetörlü A Sınıfı Güç Amplifikatörü... 432 2.4. Transformatör Kuplajlı A Sınıfı Güç Amplifikatörü... 433 2.5. Genlik Distorsiyonu... 435 2.6. Push-Pull Amplifikatörler... 437 3. Yapılacak İşlemler... 451 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 458 DENEY 4 AKORTLU AMPLİFİKATÖRLER... 461 1. Amaç... 461 2. Açıklamalar... 461 2.1. Akortlu Amplifikatörler... 462 2.2. Akortlu ve Diğer Amplifikatörler... 462

xii 2.3. Akortlu Amplifikatörlerin Faydaları... 464 2.4. Akortlu Amplifikatörler Neden Alçak Frekanslarda Kullanılmaz?... 464 2.5. Çift Akortlu Amplifikatörler... 465 2.6. C Sınıfı Akortlu Amplifikatörler... 466 2.7. C Sınıfı Çalışma... 467 2.8. C Sınıfı Çalışma DC ve AC Yükler... 468 2.9. C Sınıfı Çalışma Çıkış Gücü ve Verim... 469 3. Yapılacak İşlemler... 473 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 486 DENEY 5 AKTİF FİLTRELER... 489 1. Amaç... 489 2. Açıklamalar... 489 2.1. Pasif ve Aktif Filtreler Arasındaki Farklar Nelerdir?... 489 2.2. Aktif Filtre Çeşitleri... 490 2.3. İkinci Dereceli Fonksiyon... 492 2.4. Birinci Dereceli Alçak Geçiren Filtre... 493 2.4. İkinci Dereceli Alçak Geçiren Filtre... 495 2.6. Birinci Dereceli Yüksek Geçiren Filtre... 496 2.7. İkinci Dereceli Yüksek Geçiren Filtre... 497 2.8. Bant Geçiren Filtre... 498 2.9. Bant Durduran Filtre... 503 2.10. Tam Geçiren Filtre... 506 3. Yapılacak İşlemler... 508 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 520 DENEY 6 SİNÜZOİDAL OSİLATÖRLER... 523 1. Amaç... 523 2. Açıklamalar... 523 2.1. Osilatörlerin Temel Prensibi... 523 2.2. Faz Kaymalı Rc Osilatörü... 525 2.3. Sin-Cos Osilatörü... 528

xiii 2.4. Üç Fazlı Osilatör... 530 2.5. Wien Köprü Osilatörleri... 531 2.6. Colpitts Osilatörü... 533 2.7. Hartley Osilatörü... 535 2.8. Kristal Osilatör... 537 2.9. Aktif Filtre Akordlu Osilatör... 539 3. Yapılacak İşlemler... 541 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 558 DENEY 7 SİNÜZOİDAL OLMAYAN OSİLATÖRLER... 561 1. Amaç... 561 2. Açıklamalar... 561 2.1. 555 Kare Dalga Osilatörü... 561 2.2. Faz Kilitleme Çevrimi (Pll)... 573 3. Yapılacak İşlemler... 576 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 587 DENEY 8 ANALOG KARŞILAŞTIRICILAR... 589 1. Amaç... 589 2. Açıklamalar... 589 2.1. Komparatörler... 589 2.1. Opamp ve Komparatörlerin Karşılaştırılması... 590 2.3. Eşik Komparatörü... 591 2.4. Sıfır Seviye Detektörü... 594 2.5. Schmitt Trigger... 595 2.6. Kare Dalga Osilatörü... 600 2.7. Üçgen Dalga Osilatörü... 602 2.8. Testere Dişi Dalga Osilatörü... 603 2.9. Gerilim Kontrollü Osilatör... 604 3. Yapılacak İşlemler... 609 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 622

xiv DENEY 9 OPERASYONEL AMPLİFİKATÖRLER... 625 1. Amaç... 625 2. Açıklamalar... 625 2.1. Operasyonel Amaplifikatörün Karakteristikleri... 625 2.2. Operasyonel Amaplifikatörün Lineer DC ve AC Modeli... 628 2.3. İdeal Operasyonel Amaplifikatörün Temel Uygulamaları... 629 2.4. Operasyonel Amplifikatör Uygulamaları... 634 3. Yapılacak İşlemler... 658 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 697 DENEY 10 DC GÜÇ KAYNAKLARI... 699 1. Amaç... 699 2. Açıklamalar... 699 2.1. Güç Kaynağının Blok Diyagramı... 699 2.2. Doğrultucular... 700 2.3. Filtreleme... 703 2.4. Yük Gerilimi Yük Akımı İlişkisi... 705 2.5. Gerilim Regülasyon Eğrisinin Elde Edilmesi... 705 2.6. Tepe Dalgalanmasının Zayıflatılması... 707 2.7. Regülesiz Pozitif ve Negetif Güç Kaynağı... 707 2.8. Gerilim Regülasyonu... 708 2.9. Zener Diyotlu Paralel Gerilim Regülatörü... 708 2.10. Yüksek Akımlı Zener Diyotlu Paralel Gerilim Regülatörü... 710 2.11. Seri Akım Regülatörü... 711 2.12. Transistörlü Seri Gerilim Regülatörü... 713 2.13. Seri Gerilim Regülatörünün Blok Diyagramı... 714 2.14. Ayarlı Seri Gerilim Regülatörü... 716 2.15. Komparatörlü Seri Gerilim Regülatörü... 717 2.16. Entegre Devre Lineer Gerilim Regülatörleri... 719 2.16. Entegre Devre Üç Uçlu Lineer Gerilim Regülatörleri... 725 3. Yapılacak İşlemler... 732 4. Gerekli Cihaz ve Elemanlar... 755 KAYNAKLAR... 757