Bölüm 9 Çok Kalı Yükseleç Devreleri 9.1 DENEYİN AMACI (1) Çeşili kuplaj iplerine sahip yükseleçlerin çalışma prensiplerini anlamak. (2) OTL yükseleç devresinin çalışma prensibini anlamak. (3) OCL yükseleç devresinin çalışma prensibini anlamak. (4) Yaygın şekilde kullanılan ses yükseleç ümdevrelerini anlamak. 9.2 GENEL BİLGİLER 9.2.1 Yeni Terimler: (1) OTL Yükseleç: (Oupu Transformer Less AMP), Çıkış ucunda çıkış ransformaörü bulunmayan yükseleç. (2) OCL Yükseleç: (Oupu Capacior Less AMP), Çıkış ucunda çıkış kondansaörü bulunmayan yükseleç. (3) Frekans epkisi: Bir yükselecin, farklı frekans bölgelerinde yükselme yapabilme yeeneğini ifade eder. Yükseleçlerin genellikle yüksek ve alçak frekanslardaki yükselme yeenekleri zayıfır. (4) Isıl döngü zararı: Yarıileken ransisörün ileim akımı, sıcaklık arışıyla birlike aracakır. Bununla birlike, akımın arışı da sıcaklığın armasına neden olacak ve böylece bir sıcaklık-akım döngüsü oraya çıkacakır. Sonuç olaraka ransisör zarar görecekir. 9-2
(5) erim: Yükseleç arafından dönüşürülen AC gücün, bu yükseleç arafından harcanan DC güce oranıdır. % ή 100% Daha yüksek verimli yükseleç, daha çok enerji asarruf eder. 9.2.2 Temel Prensip: Yükseleçlerde üç ür kuplaj (bağlanı) yaygın olarak kullanılır: 1. RC bağlanı. 2. Transformaör bağlanı. 3. Doğrudan bağlanı. (1) RC bağlanı 1) Şekil 9.1(a), iki kalı RC kuplajlı yükseleç devresini gösermekedir. Birinci kaın yükü Rc1 direncidir ve Cc kondansaörü, birinci kaın çıkış sinyalini, ikinci kaa bağlamak için kullanılmakadır. 2) Cc Kuplaj Kondansaörünün İşlevi: Cc, DC gerilim için açık devre gibi davranır ve DC bileşenler engellenmiş olur. (X C = 1/(2πfC ve 0 olduğu için X C sonsuza yaklaşır). Diğer yandan Cc, AC işare için kısa devre gibi davranır, çünkü AC için f daha büyük ve buna uygun olarak X C daha küçükür. Cc kondansaörünün değeri genellikle 2 ~ 50 μf aralığındadır. DC bileşenler bu kondansaörler arafından yalııldığı için, öngerilim devreleri birbirlerinden bağımsız olurlar. 3) Avanajları: Bu kuplaj ürü basi ve ucuz olup, küçük hacimli devre elde emeye elverişlidir ve en yaygın kullanılan kuplajlama yönemidir. Bu kuplaj ürünün frekans epkisi mükemmeldir. Bu kuplaj üründe gürülü ve manyeik indüksiyonun sebep olduğu vınlama daha düşükür. Dezavanajları: Düşük frekans bölgesindeki kuvvelendirme, kuplaj kondansaörü arafından sınırlanır (Xc = 1/(2πfC olduğu için, düşük frekansa çok büyük X C, işarein önemli derecede zayıflamasına yol açar). Yük direnci büyük mikarda DC güç ükeeceğinden, bu kuplaj ürü yalnızca düşük-güçe kuvvelendirme yada gerilim kuvvelendirme için uygundur. Bu kuplaj üründe verim düşükür, çünkü biribirini akip eden kalardaki ransisör empedanslarını eşleşirmek kolay değildir. 9-3
(2) Transformaör bağlanı Şekil 9.3'e göserildiği gibi ransformaör, iki kaın DC öngerilimlerini yalımak için kullanılırken, aynı zamanda sinyal akarıcı ve empedans uydurucu olarak da görev yapar. 1) Transformaörün emel karakerisikleri Şekil 1.de göserilmişir. Sarım sayısı gerilimle doğru oranılıdır: 1 / 2 = N1 / N2 Sarım sayısı akımla ers oranılıdır: I2 / I1 = N1 / N2 Empedans oranı, sarım sayıları oranının karesine eşiir. Z1 / Z2 = (N1 / N2) 2 Şekil 1 2) Avanajları: Bu kuplaj üründe empedansları denkleşirmek kolaydır ve gerilim arırıcı veya gerilim düşürücü olaraka görev yapabilir. Bu kuplaj ürü, yüksek verim ve yüksek güç özelliklerine sahipir. Bu kuplaj üründe, ardışık iki kaın DC gerilim ekileşimlerini oradan kaldırmak kolaydır. Dezavanajları: Çıkış ransformaörü kullanıldığı için, RC kuplajlı yükselece göre daha fazla yer kaplar. Çıkış ransformaörünün endükif bir eleman olması ve bobinler arasında kondansaör bulunması nedeniyle frekans epkisi zayıfır. RC kuplajlı yükselece göre daha pahalıdır. (3) Doğrudan bağlanı Şekil 9.2 de göserildiği gibi, önde gelen kaın çıkışı, bir sonraki kaın girişine doğrudan bağlanmışır. 1) Doğrudan kuplaj yönemi aşağıdaki iki prensibe uymak durumundadır: DC öngerilimleme uyumlu olmalıdır. Birbirini akip eden iki kaın akım yönleri uyumlu olmalıdır. 9-4
2) Güç kaynağının gerilimi kararlı olmalıdır. Silisyum ransisörler, düşük sızını akımı ve yüksek kararlılık özelliklerine sahip olduğu için, silisyum ransisörler kullanmak daha uygundur. Aksi akdirde ardışık kalar arasında zincirleme epkimeler meydana gelerek devre bozulabilir. 3) Avanajları: Kuplaj devresinin kayıplarını azalabilir. L ve C elemanlarının neden olduğu faz kaymasını azalabilir. Bu kuplaj ürü, L (X L ) ve C (X C ) nin ekisi olmadan, al frekansı neredeyse sıfır Hz e kadar uzanan çok geniş bir frekans epkisine sahipir. Bundan dolayı bu devre, DC ye yakın çok düşük frekanslı işareleri kuvvelendirmek için kullanılabilir. Dezavanajları: Yükseleçeki ardışık ka sayısı sınırlanmalıdır. Çünkü, sıcaklık değişimine bağlı olarak, herhangi bir kaaki I B değişimi, devrenin amamında önemli ölçüde kararsızlığa neden olur. Seçilen elemanların karakerisik değerleri, mümkün olduğunca doğru olmalıdır. Aksi akdirde kolaylıkla gürülü ve güç zayıflaması oraya çıkar. Yükseleç ve Kazanç (1) Yükseleç siseminin blok diyagramı 1) GİRİŞ Giriş sinyal dönüşürücü Küçük sinyal yükseleci Büyük sinyal yükseleci Çıkış sinyal dönüşürücü ÇIKIŞ Giriş sinyal dönüşürücü: fiziksel sinyali (ses...) elekriksel sinyale çevirir. Küçük-sinyal yükseleci: giriş sinyali için uygun doğrusal güç yükselmesi sağlar ve gerilim kazancını arırır. Büyük-sinyal yükseleci: çıkış aygılarını sürmek amacıyla, küçük sinyal yükselecin çıkışı için güç kuvvelendirmesi sağlar. Çıkış sinyal dönüşürücü: büyük sinyal yükselecinin çıkışındaki sinyali, çıkış aygıının empedansı ile uyumlu hale geirir. 9-5
2) Büyük sinyal yükselecine aynı zamanda güç yada akım yükseleci de denir.bu yükseleç ile ilgili değerlendirmeler çoğunlukla güç verimliliği, maksimum güç kapasiesi ve çıkış empedans eşlemesi hakkındadır. (2) Yükselecin kazancı: Yükselme fakörü, çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranıdır. 1) A (gerilim kazancı): Çıkış geriliminin giriş gerilimine oranıdır. A = O / İ 2) A i (akım kazancı): Çıkış geriliminin giriş gerilimine oranıdır. A i =I O /I İ 3) A P (güç kazancı): Çıkış geriliminin giriş gerilimine oranıdır. İ İ İ (3) Desibel: Desibel, kulağın sese karşı hassasiyeini beliren logarimik bir ölçüdür ve db ile göserilir. 1) 0 db : 600Ω luk yük üzerinde ükeilen güç 1mW iken, uygulanan gerilimin 0.77 olmasına karşılık gelir. 2) 10 İ 3) 20 İ 4) İ 20 İ 5) dbm : 600Ω luk direnç referans yük ve 1mW lık güç referans seviye olarak kullanıldığında hesaplanan db değeri. (4) Kaska sisemin kazancı ve db i: Şekil 2 Kaska sisem 1) Kaska sisemin oplam kazancı (1) A T =A 1 A 2.. (4) A T db = A 1 db + A 2 db +. (2) A IT =A I1 A I2. (5) A IT db = A I1 db + A I2 db +. (3) A PT =A P1 A P2... (6) A PT db = A P1 db + A P2 db +. 2) db değerinin poziif olması, devrenin kazanç yada yükselme sağladığı, negaif olması ise zayıflaıcı olarak çalışığı anlamına gelir. Örnek: log1=0, log2=0.3, log3=0.477, log10=1 1 2 20 20 1 20 1 20 2 2 0 6 6 0.707 20 0.707 3 9-6
Yükselecin Frekans Tepkisi (1) Yükselecin kazancı için, referans olarak ora frekans bölgesi kullanılırken, düşük yada yüksek frekanslarda kazanç değeri düşer. Düşük frekanslar, örneğin RC kuplajlı yükseleç için, kuplaj kondansaöründen ekilenecekir (çünkü X C = 1/2πfC, f Xc ); yükselme, giriş kondansaörü ve yüke paralel olan ransisörün dağıım kondansaöründen ekilenir (f Xc ) ve kazanç azalır. Frekans epkisi Şekil 3.e örnek olarak göserilmişir. Şekil 3 (2) Ora frekans bölgesindeki kazanç, 1 (0dB) olarak ayarlanırsa, A nin 0.707 olduğu (F L, F H ) nokaları yarım güç nokaları olarak adlandırılır. F L : al 3-dB frekansı yada al kesim frekansı olarak ifade edilir. F H : üs 3-dB frekansı yada üs kesim frekansı olarak ifade edilir. BW (Ban genişliği) : BW=F H F L Büyük Sinyal Yükseleci (1) Yükselecin çalışmasına bağlı olarak sınıflandırma ve bozulma 1) Öngerilimlemenin durumuna bağlı olarak güç yükseleçleri A Sınıfı, AB Sınıfı, B Sınıfı ve C Sınıfı olarak sınıflandırılırlar. Ayrıca, sürme kapasiesini arırmak için push-pull yükseleçler asarlanmışır. Aşağıda bu dör ip yükseleç için bir karşılaşırma verilmişir: 9-7
A Sınıfı Çalışma Nokasının Konumu 1. Öngerilimleme doğrusal bölgededir ve giriş işarei salınımı da aynı zamanda doğrusal bölgede yer alır. 2. Çalışma nokası yük doğrusunun ora nokasıdır (kollekör üm periyo boyunca mevcuur). Avanajları 1. Yükselme ek bir ransisörle gerçekleşirilebilir. 2. En düşük gürülü seviyesine sahipir. Dezavanajları 1. erim en düşükür (%25). 2. Harmonik bozulmayı engelleyemez. 3. Sükune nokasında çok fazla güç ükeir. 4. Büyük güç yükselmesi için elverişli değildir. Uygulama Alanı Düşük güçler için yükselme 9-8
B sınıfı Çalışma Nokasının Konumu 1. Doğrusal bölgeyle kesim bölgesinin kesişimindedir ve giriş işarei salınımının bir yarısı doğrusal bölgede diğer yarısı kesim bölgesindedir. 2. Çalışma nokası kesim nokasındadır (çıkış kolekör akımı poziif çevrimde mevcuur). Avanajları 1. Harmonik bozulma engellenebilir. 2. Büyük güç yükselmesi gerçekleşirilebilir. 3. erim daha yüksekir (%78.5). 4. Sükune nokasında güç ükeimi yokur. Dezavanajları 1. Kuvvelendirme sadece amamlayıcı konfigürasyonla elde edilebilir. 2. Geçiş bozulması mevcuur. Uygulama Alanı Büyük güçler için yükselme 9-9
AB Sınıfı C sınıfı Çalışma Nokasının Konumu Çalışma nokası yük doğrusuyla kesim nokası arasındadır. Avanajları Push-pull yükselme için B Sınıfının yerine kullanılabilir ve geçiş bozulması problemini oradan kaldırır. Dezavanajları 1. erim B Sınıfına göre biraz düşükür (%70). 2. Sükune nokasında küçük bir akım meydana gelir. Uygulama Alanı Büyük güçler için yükselme Çalışma Nokasının Konumu Çalışma nokası, kesim nokasının alındadır. Avanajları En yüksek verime sahipir (%78.5 dan fazla) Dezavanajları Bozulma en yüksek merebededir. Uygulama Alanı LC salınım vericisi, Harmonik üreeci. 2) Bozulmaların sınıflandırılması: Bozulmalar, doğrusal olmayan bozulma, frekans bozulması ve gecikme (faz) bozulması olarak sınıflandırılabilir. Doğrusal olmayan bozulma (genlik bozulması): Çalışma nokası doğrusal bölgede yer almaz ve bunun sonucunda çıkış, asıl işarein yanında harmonik bileşenlerini de içerir. Örneğin 1KHz lik asıl işare, 2KHz ve 3KHz lik harmonik işareler üreebilir. Şekil 4(a)(b) de göserilen bu bozulmaya harmonik bozulma da denir. ikinci-derece üçüncü-derece (a) Normal dalga şekli (b) Harmonik bileşenlere sahip dalga şekli Şekil 4 9-10
Frekans bozulması: Yükselecin farklı frekanslara karşılık, farklı yükselme kasayılarına sahip olması durumunda oraya çıkar. Gecikme bozulması (faz bozulması): Yükselecin farklı frekanslara karşılık, farklı faz kaymalarına sahip olması durumunda oraya çıkar. (2) Push-pull Yükseleç Yükseleç devresinde daha yüksek çıkış gücü gerekliyse, genellikle çıkış kaında push-pull yükseleç olarak birlike çalışmak üzere iki ade ranzisör kullanılır. Push-pull yükseleçler, ek-uçlu push-pull yükseleç ve çif uçlu push-pull yükseleç olarak ikiye ayrılırlar. 1) Çif-uçlu push-pull yükseleç Şekil 5 e göserildiği gibi emel push-pull yükseleç devresi, giriş ransformaörü, çıkış ransformaörü ve iki ade ranzisörden meydana gelmişir. Giriş ransformaörü, Şekil 6 da göserildiği gibi, giriş işareini eşi büyüklüke faka ers fazda iki işaree bölen bir faz bölücü olarak görev yapmakadır. (a) Giriş işareinin poziif alernansındaki çalışma durumu (b) Giriş işareinin negaif alernansındaki çalışma durumu Şekil 5 Temel çif-uçlu push-pull yükseleç devresi 9-11
Şekil 6 kollekör akımı kollekör akımı Ic1 ve Ic2 nin bileşik akımı kollekör gerilimi kollekör gerilimi Şekil 7-4-7 Çıkış gerilimi ve çıkış akımı dalga şekilleri 9-12
Şekil 5(a) da göserildiği gibi, giriş işareinin poziif alernansı, pushpull yükselecinin Q1 ransisörü arafından yükselilir. Şekil 5(b) de göserildiği gibi, giriş işareinin negaif alernansı ise, push-pull yükselecinin Q2 ransisörü arafından kuvvelendirilir. Q1 in I C1 akımı ve Q2 nin I C2 akımı çıkış ransformaörü arafından birleşirilir. Giriş sinyalinin iki alernansının, sırasıyla Q1 ve Q2 arafından yükselilmesine karşın, yükü besleyen sinyal hala in ile oranılı olan AC sinyalin amamıdır. Şekil 7 de, push-pull yükselecin çıkış akım ve gerilim dalga şekilleri göserilmişir. Transisörün geçiş eğrisi ise Şekil 8(a) da göserilmişir. Transisöre öngerilim uygulanmazsa veya uygulanan öngerilim Ic 0 olacak kadar küçükse ransisör, geçiş eğrisinin eğrilik bölgesinde çalışır. Şekil 5 e göserilen çif uçlu pushpull yükselecin, Q1 ve Q2 ransisörlerine öngerilim uygulanmadığı durumda, bileşik geçiş eğrisi Şekil 8(b) de göserildiği gibi olur. Giriş sinyali uygulandığında, çıkış dalga şeklinin poziif ve negaif çevrimlerinin kesişiminde, geçiş bozulması adı verilen bozulma meydana gelir. Geçiş bozulmasını engellemek için, Q1 ve Q2 ransisörlerine, Şekil 9 da göserildiği gibi, bu ransisörler geçiş eğrisinin doğrusala yakın bölgesinde çalışacak şekilde, uygun öngerilim uygulanmalıdır. (a) Transisörün geçiş eğrisi (b) Q1 ve Q2 yi push-pull olarak kullanan bileşik geçiş eğrisi 9-13
(c) in 'e karşılık gelen I C akımında oraya çıkan geçiş bozulması Şekil 8 B sınıfı push-pull yükselecinde meydana gelen geçiş bozulması (a) Q1 ve Q2 yi push-pull olarak kullanan bileşik geçiş eğrisi 9-14
(b) i ye karşılık gelen I C akımında geçiş bozulması meydana gelmemişir (Şekildeki Q çalışma nokasıdır) Şekil 9 AB Sınıfı push-pull yükselecin çalışması (a) R2 nin gerilimiyle öngerilimleme (bazen TH dahil edilir) (b) Diyo ile sağlanan öngerilimleme Şekil 10 Push-pull yükseleç 9-15
Çif-uçlu push-pull yükseleç için öngerilim düzenlemesi Transisör için yaygın olarak kullanılan iki farklı öngerilimleme yönemi Şekil 10 da göserilmişir. Şekil 10(a) daki devre, ransisöre öngerilim sağlamak için, R2 direnci üzerinde düşen gerilimden yararlanır. Sıcaklık kompanzasyonu için, negaif sıcaklık kasayılı bir ermisör, R2 direnci ile paralel olarak bağlanmışır. Q1 ve Q2 nin sıcaklığı ararsa, sıcaklıkla birlike Ic akımı da arar ve bu durum çalışma nokasının kaymasına neden olur. Bu durumda ermisörün direnç değeri azalacağı için, Q1 ve Q2 nin ileri öngerilimi azalır ve ransisörün sükune akımı sıcaklıkla birlike armamış olur. Şekil 10(b) de göserilen devre, ransisöre öngerilim sağlamak için diyo üzerindeki gerilim düşümünden yararlanır. PN jonksiyon diyodu ile BE leri PN jonksiyonundan oluşan Q1 ve Q2 ransisörleri arasındaki benzerlik sebebiyle, sıcaklık arığı zaman, D, BE ve C gerilimleri azalır ve böylece I C akımı armaz. R e üzerindeki akım negaif geri beslemesi, sıcaklık arışı ve buna bağlı I C arışının neden olduğu ısıl döngüden, ransisörün hasar görmesini engeller. (I sıcaklık I sıcaklık ). Çif-uçlu push-pull yükselecin avanajları ve dezavanajları Çif-uçlu push-pull yükseleçe iki ade ransformaör kullanıldığı için frekans epkisi köüdür, bozulma fazladır, hacmi büyük ve ağırlığı fazladır. Bununla birlike, daha küçük CC güç kaynağı ile yüksek güçe çıkış elde emek kolaydır. Bu yüzden çif-uçlu push-pull yükseleçler seyyar megafonlarda yaygın şekilde kullanılır. 2) Tek-uçlu push-pull yükseleç Çif-uçlu push-pull yükseleçe ransformaör kullanılması zayıf frekans epkisine neden olur. Çif-uçlu push-pull yükselecin dezavanajlarını düzelmek amacıyla, ek-uçlu push-pull yükseleç asarlanmışır. Tekuçlu push-pull yükseleçler iki sınıfa ayrılır: OTL yükseleç: OTL (Oupu Transformer Less) yükseleç, çıkış ransformaörü bulunmayan bir yükseleçir. Bununla birlike, çıkış ucuyla yük arasına seri olarak 1000 μf lık bir kondansaör bağlanır. OCL yükseleç: OCL (Oupu Capacior Less) yükseleç, devreden çıkış kondansaörünü de kaldırır ve çıkışında kondansaör bulunmayan bir yükseleçir. Çıkış ucu doğrudan yüke bağlanır. 9-16
OTL devresi, aşağıdaki maddeler dışında OCL devresi ile benzerdir. OTL sadece bir güç kaynağı kullanırken, OCL, eşi genlikli negaif ve poziif güç kaynakları kullanır. OTL nin merkez-nokası gerilimi CC /2 iken, OCL ninki 0 ur. OTL de, çıkış ransformaörü kaldırılmış olmasına rağmen, çıkış kondansaörü halen bulunmakadır. OCL de ise çıkış kondansaörü de kaldırılmışır. OTL nin giriş kaında genellikle CE yükseleç kullanılırken, OCL nin giriş kaında fark yükseleci kullanılır. OTL ve OCL devrelerinin benzerliği nedeniyle, burada sadece OTL devresi ele alınmışır. OTL devreler de ayrıca iki guruba ayrılırlar: Faz bölücü olarak ransformaör kullanan OTL yükseleci Tamamlayıcı simerik OTL Bunlardan en yaygın kullanılanı, amamlayıcı simerik OTL dir ve bu devre aşağıda açıklanmışır. NPN ve PNP ransisörler birbirlerinin ümleyeni olarak karakerize edildikleri için (NPN ransisör bazına poziif gerilim uygulandığında, PNP ransisör ise bazına negaif gerilim uygulandığında ileime geçer), giriş işareinin poziif ve negaif alernansları, giriş ransformaörlü faz bölücüsü yerine, aynı karakerisikeki bir NPN ve PNP ransisör çifi ile bölünebilir. Şekil 11 de, amamlayıcı simerik ek-uçlu push-pull yükselecin emel devresi göserilmişir. Giriş işarei uygulanmadığında, Q1 ve Q2 nin ikisi de kesimdedir ve yük üzerinden akım akmaz. Giriş işareinin poziif alernansında, Q1 ileri öngerilimlenir ve ileimdedir, Şekil 11 (a) da göserilen akım yolu üzerinden yüke poziif alernans uygulanır. Bu durumda Q2 ranzisörü kesimdedir. Giriş işareinin negaif alernansında, Q2 ileri öngerilimlenir ve ileimdedir, Şekil 11 (b) de göserilen akım yolu üzerinden yüke negaif alernans uygulanır. Bu durumda Q1 ransisörü kesimdedir. Şekil 10 da, Q1 yada Q2 ye öngerilim uygulanmadığı için, B sınıfı yükseleç olarak çalışır ve Şekil 8 de göserildiği gibi geçiş bozulması oraya çıkar. Bu emel devrenin çıkış ucu doğrudan yüke bağlandığı için ve çif güç kaynağı kullanıldığı için, bu devre bir OCL devresidir. 9-17
(a) Giriş işareinin poziif alernansında Q1 ileimde, Q2 kesimdedir ve yüke poziif alernans uygulanmakadır. (b) Giriş işareinin negaif alernansında Q2 ileimde, Q1 kesimdedir ve yüke negaif alernans uygulanmakadır. Şekil 11 Temel OCL devresi Şekil 12 Temel OTL devresi 9-18
Şekil 11 deki devre, küçük bir değişiklikle, sadece bir güç kaynağı gerekiren ancak çıkış ucu ile yük arasına bağlanmak üzere büyük bir kondansaöre ihiyaç duyan Şekil 12 deki devreye dönüşürülebilir. Bu devre, AC çıkışın yüke uygulanabilmesi için, kondansaörün dolma ve boşalma karakerisiklerinden faydalanan emel bir amamlayıcı OTL devresidir. Geçiş bozulmasını engellemek için, Şekil 13 de göserildiği gibi, praik devrelerde ransisöre yeerli be gerilimi uygulanır. Aşağıda Şekil 13 eki devrenin çalışması anlaılmışır: Giriş işarei uygulanmadan önce, Q1 ve Q2 simerik ve eşi öngerilimli olduğu için, her iki ransisör de ileimdedir ve merkeznoka gerilimi = CC /2 dir. Giriş işareinin poziif alernansında, Q1, Şekil 13(b) de göserilen, Co kondansaörünün dolduğu akım yolu üzerinden ileimdedir ve yüke poziif alernans uygulanır. Giriş işareinin negaif alernansında, Q2, Şekil 13(c) de göserilen, Co kondansaörünün boşaldığı akım yolu üzerinden ileimdedir ve yüke negaif alernans uygulanır. 3) Sürücü kaı Çıkış, Şekil 13 e göserildiği gibi, Q1 ve Q2 nin emeöründen alındığı için, devre emeör izleyici olarak çalışır ve daha yüksek akım kazancı ve daha düşük gerilim kazancı sağlar. Gerilim kazancını arırmak için, Şekil 14 e göserildiği gibi, Q1 ve Q2 den önce bir CE yükseleç kullanılır. Şekil 14 e göserilen Q3 ün çıkış gerilimi, Q1 ve Q2 yi sürmek için kullanıldığından, Q3 ün bulunduğu devre sürücü ka olarak adlandırılır. Şekil 14 e göserilen Q1 ve Q2 için gerekli öngerilimi sağlamak üzere, Şekil 15 e göserilen devrelerden biri, öngerilim devresi olarak kullanılır. Burada değişken direnç, sükune akımını konrol emek amacıyla, öngerilimi ayarlamak için kullanılır. merkez-noka gerilimi (a) in = 0 iken, her bir nokadaki gerilim. 9-19
Gerilim yükselir Co dolar giriş sinyalinin poziif alernansı Gerilim yükselir (b) Giriş işareinin poziif alernansında, Q1 ileimdedir, Co dolar ve yüke poziif alernans uygulanır. Gerilim düşer giriş sinyalinin poziif alernansı Gerilim düşer Co boşalır (c) Giriş işareinin negaif alernansında Q2 ileimdedir, Co boşalır ve yüke negaif alernans uygulanır Şekil 13 OTL yükselecin sürücü ka analizi Şekil 14 Tamamlayıcı simerik düşük-güç yükseleci 9-20
(a) (b) (c) (d) Şekil 15 Öngerilim Devreleri 4) Yüksek güçlü çıkış kaı Daha yüksek güç elde emek için, gerilim kazancının yanında akım kazancı da arırılmalıdır. Çünkü P o = I o 2 R denklemine göre, daha yüksek I o daha yüksek P o a neden olacakır. Akım kazancını arırmak için, çıkış kaı Darlingon düzenlemesi ile değişirilmelidir. Şekil 16 da, Q4 ve Q5 in aynı karakerisiklere sahip PNP ve NPN güç ransisörleri olduğu, am-simerik OTL yükseleci göserilmişir. R e direnci, negaif akım geribeslemesi sağlayarak, güç ransisörlerinin akım-sıcaklık arış çevriminden dolayı yanmasını engeller. (Örneğin, be = b e = b I e R e b I c R e ; Sıcaklığın armasıyla I C akımı arar ve buna bağlı olarak be ve dolayısıyla I b ve I c azalır, böylece sıcaklık armaz). Transisördeki arış nedeniyle, be1 + be4 + re4 + re5 + be5 + be2 öngerilimi, be = 0.6 kabul edilirse, minimum 2.4 olacakır. Bu yüzden öngerilim devresi, Şekil 17 de göserilen, öngerilimleme işlevinin yanında sıcaklık kompanzasyonu da sağlayan devre ile değişirilir. 9-21
güç ransisörü sürücü kaı çıkış kaı güç ransisörü Şekil 16 Tam olarak-amamlayıcı OTL yükseleç (a) (b) (c) (d) Şekil 17 Yüksek güçlü çıkış için öngerilim devresi 5) DC geri besleme Şekil 9.5 e göserildiği gibi, DC negaif geri besleme oluşurmak için, OTL yükselecin geri besleme direnci R100K (R6), ora nokaya bağlanmışır. Eğer merkez-noka gerilimini kayarsa, bu durum oranokaya ileilir ve ora-noka gerilimi oomaik olarak CC /2 olarak düzelilir. Örneğin, Şekil 9-5 eki OTP yükselecin, ora-noka gerilimi ararsa, c1 b2 c2 b4 e4 ve ora-noka gerilimi azalır. 9-22
6) AC negaif geri besleme Şekil 9-5 eki C2 ve R5, AC negaif geri besleme devresini oluşurur. Bu devre, yükselecin çok büyük yükselme kasayısından dolayı, kolaylıkla salınım üreebileceği için, devreye, yükselme kasayısını düşürmek için negaif geri besleme devresi dahil edilmişir. C2, DC bileşenleri izole edip AC bileşenleri geçireceği için, DC negaif geri besleme, R6 ve R5 değerlerine bağlı olan AC negaif geri beslemenin oranı olmakadır. 7) Maksimum çıkış gücü OTL yükselecin maksimum çıkış gerilimi CC yi aşmaz. Bu nedenle; 2 1 2 8 8 Gerçeke gerilim düşüşü ranzisörün C ile E kuupları arasında olacağı için maksimum çıkış gücü eorik değerden düşük olacakır. 9.3 KULLANILACAK ELEMANLAR (1) KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneği (2) Deney Modülü: KL-23005 (3) Ölçü Aleleri: 1. Osiloskop 2. Mulimere 3. İşare üreeci (4) Araç: Temel el araçları. (5) Malzemeler: KL-23005 (a,b,c) de göserildiği gibi. 9.4 DENEYLER (9-1) JFET CS yükseleç (kendinden öngerilimli) 9-1-1 9-1-1-1 Deneyin Yapılışı: (1) KL-23005 modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneğine yerleşirin ve a bloğunun konumunu belirleyin. (2) Şekil 9.1(a) daki devre ve 23005-blok a bağlanı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleşirin. 9-23
(3) Hem Q1 kollekör gerilimi C1, hem de Q2 kollekör gerilimi C2, CC /2 olacak şekilde R3 ve R4'ü ayarlayın. (4) IN giriş ucuna işare üreeci ve osiloskop, çıkış ucuna da osiloskop bağlayın. (5) İşare üreecini 1KHz lik sinüzoidal sinyal üreecek şekilde ayarlayın. Osiloskopa maksimum, bozulmasız çıkış dalga şekli görünülenecek şekilde işare üreecininin genliğini arırın. (6) Osiloskop kullanarak B1, C1, B2 ve OUT1 dalga şekillerini ölçün ve kaydedin. (7) C3(47μF) ü devreden çıkarın ve Adım (5) ve (6) yı ekrarlayın. (8) R4(1MΩ) ü rasgele değişirerek B1, C1, B2 ve OUT1 dalga şekillerinin değişip değişmediğini gözlemleyin. 9-1-1-2 Deney Sonucu: Deney sonuçlarını Tablo 9-1 e kaydedin, Tablodaki C3 ün bağlı olduğu durumdaki sonuçları kullanarak aşağıdaki değerleri hesaplayın. A 1 = o1 / i1 = C1 / B1 =. A 2 = o2 / i2 = OUT1 / B2 =. A = A v1 x A v2 = OUT1 / B1 =. A vs = OUT1 / IN =. Teorik ve gerçek değerleri karşılaşırın. 9-24
C3 bağlı C3 bağlı değil Dalga şekli pp Dalga şekli pp IN IN B1 ( i1 ) B1 ( i1 ) C1 ( o1 ) C1 ( o1 ) B2 ( i2 ) B2 ( i2 ) OUT1 OUT1 Tablo 9-1 Şekil 9.1 (a) RC bağlanılı yükseleç 9-25
Şekil 23005-blok a (9-2) Doğrudan bağlanı 9-2-1 9-2-1-1 Deneyin Yapılışı: (1) Şekil 9.2(a) daki devre ve 23005-blok a.2 bağlanı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleşirin (Deşarj olması için C3 ü kısa devre edin). (2) Q1 kollekör gerilimi C1 = CC /2 olacak şekilde R4(1MΩ)'ü ayarlayın. Mulimere kullanarak (DC kademede) BE1 ve BE2 yi ölçün ve kaydedin. (3) IN giriş ucuna işare üreeci ve osiloskop, OUT1 çıkış ucuna da osiloskop bağlayın. (4) İşare üreecini 1KHz lik sinüzoidal sinyal üreecek şekilde ayarlayın. Osiloskopa maksimum, bozulmasız çıkış dalga şekli görünülenecek şekilde işare üreecininin genliğini arırın. (5) Osiloskop kullanarak B1, C1, B2 ve C2 ( OUT1 ) dalga şekillerini ölçün ve kaydedin. (6) C3(47μF) ü devreden çıkarın ve Adım (5) i ekrarlayın. 9-26
(7) C3(47μF) ü yeniden bağlayın ve R4(1MΩ) ü rasgele değişirerek B1, C1, B2 ve C2 ( OUT1 ) dalga şekillerinin değişip değişmediğini gözlemleyin. (8) R4(1MΩ) ü normal konumuna ayarlayın ve giriş sinyalinin frekansını 0Hz~20KHz arasında ayarlayın. IN ve OUT uçlarındaki dalga şekillerini gözlemleyin ve OUT ile f arasındaki ilişkiyi kaydedin. 9-2-1-2 Deney Sonucu: Deney sonuçlarını Tablo 9-2(a) (b) ye kaydedin. C3 bağlı C3 bağlı değil Dalga şekli pp Dalga şekli pp IN IN B1 ( i1 ) B1 ( i1 ) C1 ( B2 ) C1 ( B2 ) OUT1 OUT1 Tablo 9-2(a) 9-27
Tablo 9-2(a) daki C3 ün bağlı olduğu durumdaki sonuçları kullanarak aşağıdaki değerleri hesaplayın. A 1 = o1 / i1 = C1 / B1 =. A 2 = o2 / i2 = OUT1 / B2 =. A = OUT1 / i1 =. A vs = OUT1 / IN =. Teorik ve gerçek değerleri karşılaşırın. A O : O ın maksimum olduğu A değeri Frekans epkesi eğrisi Tablo 9-2(b) Şekil 9.2(b) 9-28
(9-3) Transformaör bağlanılı devre Şekil 23005-blok a.2 9-3-1 9-3-1-1 Deneyin Yapılışı: (1) Şekil 9.3 eki devre ve 23005-blok b bağlanı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleşirin. +12 güç kaynağını bağlayın. (2) Giriş ucuna işare üreeci ve osiloskop bağlayın. Çıkış ucuna 8Ω luk direnç (yapay yük see zaen bağlıdır ve bağlanmasına gerek yokur) ve osiloskop bağlayın. (3) İşare üreecini 500Hz lik sinüzoidal sinyal üreecek şekilde ayarlayın. Osiloskopa maksimum, bozulmasız çıkış dalga şekli görünülenecek şekilde işare üreecininin genliğini arırın. (4) Giriş sinyalinin frekansını 0Hz~20KHz arasında ayarlayın. IN ve OUT dalga şekillerini gözlemleyin ve OUT ile f arasındaki ilişkiyi kaydedin. (5) İşare üreecini yada walkman kulaklık çıkışını ekrar giriş ucuna bağlayın ve çıkış ucunda hala ses üreilip üreilmediğini gözlemleyin. 9-29
9-3-1-2 Deney Sonucu: Deney sonuçlarını Tablo 9-3 (b) ye kaydedin ve çıkış gücünü hesaplayın. Dalga şekli pp IN OUT Tablo 9-3(a) Maksimum bozulmasız çıkış gücü = Op-p 2 / 8R L = A O : O ın maksimum olduğu A değeri Tablo 9-3(b) 9-30
Şekil 9.3 Şekil 23005-blok b 9-31
(9-4) Çif-uçlu push-pull yükseleç deneyi deneyi 9-4-1 9-4-1-1 Deneyin Yapılışı: (1) Şekil 9.4 eki devre ve 23005-blok c bağlanı diyagramı yardımıyla kısadevre klipslerini yerleşirin. +12 güç kaynağını bağlayın (OUT ucuna, 8Ω/1W lık bir direnç bağlanmalıdır). (2) Sükune akımını ölçmek için ampermere (A2) bağlayın (bu durumda A1 konumuna ampermere yerine kısa devre klipsi yerleşirin). Eğer bu akım >>20mA ise, Q6 ve Q7 push-pull ransisörleri kolayca ısınır. Bu durumda devreyi konrol emek için güç kaynağı kapaılmalıdır (R1 bağlanmalıdır). (3) Olası yanlış bağlanıları konrol emenin yanında, güç kaynağı bağlıyken, volmere kullanılarak her bir ransisörün BE ve CE gerilimleri ölçülmelidir. Aşağıdaki analiz yardımıyla, BE ve CE ye göre her bir ransisörün durumu değerlendirilmelidir: 1. BE >0.7 Transisörün B-E arası açık devredir. 2. BE 0.2 CE =0 Transisörün C-E arası kısa devredir. 3. BE 0.6 CE 0.2 Transisör doyumdadır. (4) Eğer 1 yada 2 durumu sözkonusuysa ransisör değişirilmelidir. 3 durumu sözkonusuysa, Şekil 9.4 e göserildiği gibi, R1 (R1KΩ) ayarlanarak BE (I B ) ayarlanmalıdır. (5) Ampermereyi A1 konumuna bağlayın ve C1 = CC/2 olacak şekilde R15 (SR 20KΩ) i ayarlayın. Ampermeredeki değişimi gözlemleyin. (6) A2 ampermeresinin göserdiği değer yaklaşık 10mA olacak şekilde R1 (R10KΩ) i ayarlayın. (7) Giriş ucuna işare üreeci ve osiloskop bağlayın. Çıkış ucuna da osiloskop bağlayın. (8) İşare üreecini 500Hz lik sinüzoidal sinyal üreecek şekilde ayarlayın. Osiloskopa maksimum, bozulmasız çıkış dalga şekli görünülenecek şekilde işare üreecininin genliğini arırın. (9) Osiloskop kullanarak, sırasıyla B5, C5 ve B6 dalga şekillerini ölçün. 9-32
(10) R1 (R1KΩ) i 0Ω a ayarlayın ve OUT dalga şeklinde geçiş bozulması oluşup oluşmadığını gözlemleyin. (11) TP8,TP9 u hoparlöre bağlayın ve bu yükselecin giriş ucuna bağlı olan işare üreeci çıkışını rasgele ayarlayın. Yüksek frekanslı yada büyük genlikli sinyal uygulandığında, ses yüksekliğinin değişip değişmediğini ve Q6,Q7 ransisörlerinin aşırı ısınıp ısınmadığını gözlemleyin. (12) İşare üreeci kaldırılıp, yükselecin giriş ucuna parmak ile dokunulduğunda, hoparlörde bir vınlama üreilir (Parmakla dokunulunca giriş ucunda gürülü endüklenir). (13) Walkman kulakluk çıkışını, bu yükselecin giriş ucuna bağlayın ve müzik dinleyin. 9-4-1-2 Deney Sonucu: Deney sonuçlarını Tablo 9-4 e kaydedin ve maksimum bozulmasız çıkış gücünü hesaplayın. Saik es Sükune akımı (A2) BE5 C5 BE6 BE7 9-33
Dinamik es 8, 8Ω 9-34
Şekil 9.4 Şekil 23005-blok c.5 9-35