ELM 232 Elektronik I Deney 3 BJT Kutuplanması ve Küçük İşaret Analizi I. Amaç Bu deneyin amacı; BJT giriş çıkış karakteristikleri öğrenerek, doğrusal (lineer) transistör modellerinde kullanılan parametreler kapsamında ortak emetörlü bit BJT kuvvetlendirici kutuplanması (beslemesi) (biasing) hakkında bilgi edinmektir. Bunun için belirli bir çalışma (Q) noktasındaki kuvvetlendiricinin (amplifier) küçük işaret ölçüm ve analizlerini yapılacaktır. II. Bilgi BJT Karakteristikleri: BJT ile tasarım yaparken Baz (B) ve Emiter (E) arasında gözlenen akımgerilim bağıntısına BJT giriş karakteristiği, Kollektör (C) ve Emiter (E) arasındaki bağıntıya da BJT çıkış karakteristiği denir. Giriş karakteristiği bir diyotun akım-gerilim eğrisini anımsatırken çıkış karakteristiği baz akımına bağlı olarak değişik özellikler gösterir. Çıkış karakteristiği genellikle üç bölgeye ayrılır: Saturasyon bölgesi: Düşük v, yüksek i (transistörün açık konumu) Kesim (Cut-off) bölgesi: Yüksek v, düşük i (transistörün kapalı konumu) Aktif (Normal) bölge: Transistörün kuvvetlendirici olarak kullanıldığı bölge. Bu deneyde, ilk önce I akımı sabit tutularak baz akımına bağlı çıkış karakteristik eğrileri daha sonra, V gerilimi sabit tutularak giriş karakteristik eğrileri bulunacaktır. Transistör modelinde kullanılan h (β ), V BE( sat), r i, V A ve r 0 değerleri bu karakteristik eğrilerden bulunabilir. BJT Polarlama ve Kuvvetlendirme: Transistörlü bir kuvvetlendirici analizinde, önce besleme (bias) devresiyle çalışma noktası (DC) belirlenir. Daha sonra çalışma noktasındaki akım ve gerilimler kullanılarak küçük işaret modeli (AC) oluşturulur. Aynı tip transistörler de dahi akım kazancı (h ) geniş bir aralıkta sabit (aynı) değerler alabilir. Bunun için Q çalışma noktasının ve dolayısıyla toplam devrenin kazancının h değerinden mümkün bağımsız olması istenir. Emetör ile toprak arasına konan bir direnç kazancı düşürmekle birlikte bu bağımsızlığı sağlar.
III. Ön Hazırlık 1. BC238 transistörünün üretici tarafından verilen bilgileri inceleyiniz. Transistöre uygulanabilecek en yüksek V gerilimi ve en yüksek I akımı nedir? h hangi aralıkta değerler almaktadır? V ( ) = I ( ) = h ( ~ ) = ~ 2. İki adet DC kaynak kullanarak verilen bir I = I akımını ayarlayıp bu baz akımına karşılık gelen IC -V CE eğrisi üzerindeki noktaları ölçebileceğiniz bir devre tasarlayınız. 3. Bir önceki maddede tasarladığınız devreyi kullanarak B I - BE V eğrisi üzerindeki noktaları ölçebileceğiniz bir teknik geliştiriniz.
4. Şekil 1 ve 2 deki devre için I B, I C, I E ve V CE değerlerini h ve V BE cinsinden analitik olarak (formülasyon) bulunuz. I B I C I E V CE V CC = 12V V CC = 12V R 2 = 5.6k B R C = 1k C R B = 220k B R C = 1k C R 1 = 1k E R E = 220 E R E = 220 Şekil 1 Şekil 2
5. Şekil 3 ve 4 deki devre için Workbench programını kullanarak v giriş ve v çıkış gerilimlerini gözleyerek, sonuçları aşağıdaki kutucuğa çiziniz. Devrelerin kazançlarını grafik üzerinden hesaplayınız. Şekil - 3 Şekil - 4 v = v = v = v = V CC = 12V V CC = 12V R 1 =5.6kΩ v i ac B C E R C =1kΩ v 0 R B =220kΩ v i ac B C E R C = 1kΩ v 0 R 2 =1kΩ R E =220Ω R E = 220Ω Şekil 3 Şekil 4
IV. Deneyin Yapılışı 1. a) Ön-hazırlık çalışmasında tasarladığınız devreyi kurarak, I = I akımını 50 μa olarak sabitleyiniz. Kollektöre bağlı olan DC kaynağın değerini değiştirerek elde ettiğiniz, değişik I V değerlerini tabloya kaydediniz (BJT için verilen en yüksek akım ve gerilim değerlerini aşmamaya özen gösteriniz). Karakteristiğin hızlı değiştiği bölgelerde daha çok ölçüm almak grafiğinizin daha düzgün olmasını sağlayacaktır. Elde ettiğiniz verilerden BJT için h = I /I değerini hesaplayınız. Bu değer üretici bilgilerinde verilen aralıkta mıdır? I V I V I V I V b) Bir önceki adımı I B = 150 A için tekrarlayınız. I V I V I V I V
2. a) Ön-hazırlık çalışmasında geliştirdiğiniz ölçüm tekniğini kullanarak giriş karakteristiğini bulmak için I V değerlerini kaydediniz. Bu değerleri ölçerken V geriliminin V CE = 1 V sabit değerinde kalmasına gayret edin. I V b) V CE = 5 V için bu basamaktaki işlemleri tekrar ediniz. I V 3. a) Giriş karakteristiği için doğrusal modeli düşünerek, 1. ve 2. adımlardan elde ettiğiniz verilerle çizdiğiniz grafiklere teğetsel doğrular kullanarak V için bir eşik değeri ve giriş direnç değerini ( r i ) bulmaya çalışınız. Değişik V CE gerilimleri için bulduğunuz eşik gerilimi ve direnç değerleri ne kadar farklıdır, yorumlayınız. b) Verilerinizle oluşturduğunuz çıkış karakteristiklerinden r çıkış direnci ve V Early gerilim değerlerini bulmaya çalışınız.
4. Şekil 1 deki devreyi BC 238 tipi bir BJT ile kurarak I B, I C, V CE ve V BE değerlerini ölçünüz. I B = I C = V CE = V BE = 5. Kurduğunuz devreye Şekil 3 te gösterildiği üzere 10 F lık bir kapasitör üzerinden tepeden tepeye 100 mv gerilimde, 10 khz frekansında bir sinyal üreteci bağlayınız. Giriş gerilimi v yi, transistörün bazındaki v ve kollektöründeki v gerilimlerini ve v çıkış gerilimini osiloskopta gözleyip, kaydediniz. v = v = v = v = 6. Şekil 2 deki devreyi BC 238 tipi bir BJT ile kurarak I B, I C, V CE ve V BE değerlerini ölçünüz. I B = I C = V CE = V BE = 7. Kurduğunuz devreye Şekil 4 te gösterildiği üzere 10 F lık bir kapasitör üzerinden tepeden tepeye 100mV gerilimde, 10 khz frekansında bir sinyal üreteci bağlayınız. Giriş gerilimi v yi, transistörün bazındaki v ve kollektöründeki v gerilimlerini ve v çıkış gerilimini osiloskopta gözleyiniz ve kaydediniz. v = v = v = v =
Bu sayfayı yazdırmanıza gerek yoktur. MALZEME LİSTESİ BC238 Transistör 4 adet 1 kω Direnç 4 adet 220 Ω Direnç 2 adet 220 kω Direnç 2 adet 5,6 kω Direnç 2 adet 10 µf Kapasitör 4 adet