Deney 2

Elektronik Devre TasarrmII
45
Deney2
4.1 Tranzistorlu Kuwetlendirici
On Bilgiler
Bir dofiru akrm kaynafirnrnbir yiik direnci (veya empedans)i.izerindenakrttr[r akrmt,
giriqine uygulanan akrm veya gerilimin genli[i ile kontrol etme dzellifine sahip olan bir
eleman kullamlarak gergeklegtirilenbir devrede yi.ikte harcanan gtig kontrol giriqine verilen
gtigten
daha
btiytikse
bu
devre
bir
"kuwetlendiricidir".
Kuwetlendiricilerin
gergeklegtirilmesindebugtin en gok kullamlan elemanlar tranzistorlerdir.
Bir tranzistortin kuwetlendirici olarak kullanrlabilmesi igin emetdr-bazjonksiyonunun
gegirme yontinde, kolektor-baz jonksiyonunun da trkama yoniinde kutuplanmrg olmast
gerekir. Boyle bir tranzistoriin akrm ve gerilimlerinin kargrhkh bafirmhhklan tranzistortin
"oze[rileri" denilen egri aiieleri ile ifade edilir. Bu egri ailelerinden en gok kullamlaniar
"grkrqoze[rileri" ve "giriq oze[rileri"dir. $ekil-l de n-p-n tipi bir tranzistdrtingiriq ve grkrq
oze[rileri gosterilmiqtir.
Ie(pA)
50rA
40uA
30uA
50uA
40pA
3OuA
20uA
Ie:l OpA
Vee(V)
Ie=0
$EKiL I
Elektronik Devre Tasanm II
46
Qrkrq ozefrilerine dikkatle bakrlrrsa, -V.o nin gok ktigiik deferleri drqrnda- kolektor
akrmnrn kolektdr-emetdr geriliminden aqa[r yukan ba[tmsz oldufu- buna kargil'rk baz
akrmma gok ba[h oldufu g<ir0ltr. $u hale gore bir tranzistoriin kolektor akrmr, baz aktmt
v eya baz-emetclrgerilimi ile kontrol edilebilir.
En basit bir tranzistorlii kuwetlendiricide tranzistoriin jonksiyonlanntn yukanda
belirtilen qekilde kutuplanmrg olmasr, kolektor akrmmtn yolu iizerine - uglarrndan grkrq
geriliminin almacagr- bir direng ba[lanmasr ve giriq iqareti olarak da baz kutuplama aktmt
veya baz-emetdr kutuplama gerilimine ilave edilecek bir kontrol aktmt veya geriliminin
uygulanmrqolmasr gerekir.($ekil 2-a) Stikunet halinde, yani giriqteki kontrol igareti, yahut krsaca- giriq iqareti yokken tranzistdri.inkolektor akrmr;
( 1)
I6q: hps Isq
Kolektdr-emetdr gerilimi;
Vcee: Vcc - Rc Icq
(2)
(2) ba[rntrsr tranzist<iriingrkrq oze[rileri dtizlemindebir do!ru ile gosterilebilir. Bu
dofiruya tranzistonin "dofiru akrm yi.ik do[rusu" (Vceq,Icq) noktastna da "galtqma noktasl"
(a) denir. a noktasrndan gegen baz akrmr e[risine kargrhk diiqen de[erinin ise (1)
ba[rntrsrndaki Isq siikunet de[erinden bir iur de[eri kadar artttnlmast halinde Ic ve Vce nin
alacaklarr yeni defierler de aym qekil tizerinde igaretlenmigtir. Baz aktmrrun alabilecefi en
kiigtik de$er srfirdrr; bu durumdo Ic : 0 , Vce : Vcc olur ve tranzistor "kesimde" denir.($ekil
2-b deki A noktasr) Baz akrmmrn de[eri Isq dan yukanya do[ru de[iqtirildifiinde Ic de stirekli
artar ve bunun sonucunda Rc tizerindeki gerilim dtiqtmti arttr[rndan YcE azalr. V66 nin
alabilecefi en ktigiik deger $ekil 2-b deki Vcs sat ile gosterilmigtir.Vcr Yi Vce ruldeferine eqit
yapanen krigtik baz akrmr deferi olan Isr6ldan daha biiyiik baz aktmr de[erleri igin Is = Icsat
ve Vcr : VcErs de[erleri dahafazla de[igemez.
$EKIL 2
4"7
Elektronik Devre Tasanm II
AI
Tranzistortin her iki jonksiyonunun da gegirme yoniinde kutuplanmrq oldu[u bu bolgeye
"doyma" (satiirasyon) bolgesi denir. Tranzistoriin baz aktmrntn kolektor aktmmtn siirekii
olarak kontrol edebildifi bolgenin (lineer gahqma bdlgesinin) smtrlanrun baz akrmt
ba krmrndanle:0veIs:Ieruu lc b a k rmrn d a n lB = 0 v e I g : I B ru , ,I c b a k rmrn d a n lc = 0 v e I s :
Icrut,VcE bakrmrndanda Vce : Vcc ve Vcp = VcEsatoldufu agrktrr.
Yukanda verilmiq olan (1) bafrntrsr, tranzistortin ttkama yciniinde kutuplanmrq olan
kolektdr-bazjonksiyonundan azmhk taqryrcrlannrnakrtaca[r I.o trkama aktmt ihmal edilerek
baz
yazrlmrgolan yaklaqrkbir bafrntrdrr. Iro da hesabakatrlarak 16 nin defieri hesaplanrrsa,
akrmrnabaEh olarak;
Ic: hre Is + (hps+ 1) Ico
(3)
Ve emetoraktmtna ba$r olarak;
Ic:
h-rL
h -,.+1
Io+l"o
(4)
bulunur.
Tranzistrjriin yaprldrfit yarl iletkenin cinsine, katkt oranlanna, jonksiyon alantna ve
srcakh[a ba[h oiarak Iro, oda srcakhfrnda genellikle kolektcir aktmt yanrnda ihmal
edilebilecek mertebede olmakla beraber, srcakhkla iistel olarak arttr[rndan yiiksek
srcakhklardaIs yi onemli dlgtide arttrrabilir. I.o nun artmasmtn, Is iizerinde ne olgtide etkili
oldu[u,
g:
dI''
(s)
dI ,o
Bafrntrsr ile tanrmlanmrqolan "rsrl kararhhk katsayrst" ile belirlenir. Tranzistdriinbaz aktmt
sabit tutulursa S : (hre + 1), emeteir aktmt sabit tutulursa S : 1 olacafr (3) ve (a)
ba[rntrlarrndan kolayca goriilebilir. O halde bir tranzistoriin rsrl kararhh[rnrn iyi olabilmesi
igin onu, emetdr akrmr sabit kalacak qekilde kutuplamak gerekir. Bu amaglapratikte emetore
seri olarakbir R6 direnci bafilanrr.($ekil3) Rp ne kadar btiyiikse emetoraktmt o olgilde sabit,
dolayrsrylarsrl kararhhk o kadar iyi olur. Tranzistdrtirtbaz- emetorjonksiyonunungegirme
yoniinde kutuplanabilmesi igin bazrn emetcjregdre daha pozitif (tranzist<irp-n-p tipi ise bazm
emet<iregdre daha negatif) olmasr gerekir. Bu, genellikle Rr ve Rz direnglerinin oluqturdu[u
gerilim bdliicti ile sa$anrr. Pratikte en gok kullanrlan bu kutuplama qekli igin rsrl kararhhk
katsayrsrhesaplarursaRs, R1ile Rznin paralel eqde[eri olmak izerc;
r -l \ S : (hru -''rRu
Ru+ R,
+ (hes+ 1)R,
(6)
Elektronik Devre TasarrmII
48
bulunur. igaret gerilimi (veya akrmr) tranzistoriin baztna C. baflantr kondansatdrti tizerinden
uygulamr. Emetcjr akrmrmn de[igken bileqenlerinin Rs i.izerinde meydana getirecekleri
gerilim diiqiimii sebebiylede E noktasrmngeriliminin de[igmemesiigin Re ye paralel olarak
defigken bileqenler bakrmrndan krsa devre sayrlabilecek kadar btiytik kapasiteli bir Ce
kondansat<irii(kcipriileme kondansator{i)ba$ anmrgtrr.
$EKrL 3
Lineer gahgma bolgesinde kutuplanmrg bir tranzistdriin gahgrnanoktasrndaki dofru
akrm ve gerilimlere grire kiigiik genlikli defigken igaretler igin davramqlan incelendifinde
tranzistorii bir lineer 4 uglu gibi ele almak faydah olur. Bilindifi gibi bir 4 uglu 4 parametre
ile belirlenebilir. Tranzistdrler igin en gok kullanrlan parametreler h parametreleri (karma
parametreler)ve y parametreleri (admitans parametreleri) dir.bazr giriq ucu, kolektorii grkrq
ucu ve emetorii de girig ve grkrq tarafi igin ortak referans ucu olarak kullanrlan (ortak
emetorli.i)bir tranzistor igin h parametreleritamm ba[rntrlan;
Vb. : hi, ib * h* V..
i.:
(7)
hf. i6 f ho. v..
eqitliklerindengrkartrlabilir.
hr":?
Vrr: 0
(grkrqktsa devre ikenki girig direnci)
i u :0
(girig agrk devre ikenki geriye gerilim transferoranr)
Va a :0
(grkrgkrsa devre ikenki akrm kazanct)
Ib
hr.:
1t
'De
u
i
hf.:
"c
'
Ib
49
ElektronikDevreTasarrmII
lroe -
1t
iu - 0
(giriqagrkdevreikenki grkrqiletkenli[i)
'ca
Bu parametrelerin deSerleri tranzistortin ozelliklerine ve gah$manoktasrndakidofru
akrmve gerilim de[erlerine bafhdrr.Dikkat ediiirse, hi. nin, giriq oze[risinin a gahqma
noktasrndakiefimi, ho" nin ise grkrqozefirisiningahqmanoktasrndakie[imi oldufu gonihir.
Benzerqekildehr" de Ig : f(Is) gegiqozefrisinin gahgmanoktasrndakiefiimidir.
(7) ba[rntrlarmrn belirledifi 4 uglu (h egde[er devresi) $ekil 4 te verilmiqtir. Herhangi bir
devrede lineer gahgma bolgesinde gahqan bir tranzistdr, o gahqma bolgesindeki h
parametreleribiliniyorsa, ki.igtikgenlikli defiqimler igin bu eqdeferdevreile temsil edilebilir.
$EKiL 4
Elektronik Devre Tasanm II
4.2 Teorik
verilendevredehfe:260, Vsp:0,6V,Rc: 2X.Y kO oldu[unagore;
1.Aqagrda
a) Vnr = 0 iken V6p ve Ig de[erlerini hesaplayrnrz.
51
52
Elektronik Devre Tasanm II
b) Yukandaki dewede P potansiyometresinikullanarak Ic akrmmr 1 mA'den bai;layarak lmA
arahklarlaarttrrarakbu defierlerekarqr diigenVcs, Ve.pve Vsp de[erlerini hesaplayrmz.
Ic
(mA)
Vcr
rv)
Vap
ry)
Vse
(v)
AqafrdakidevredeRE : lX.Y kCI, Ro:2X.Y k{), Ce=220pF, Ry: 12 kf), Rg:10 kQ,
Cci:5pF, Rl:220k, R2:33K olarakverilmiqtir.
VCC= 15,/
ElektronikDevreTasarrmII
)J
a) 8C238 silisyumtranzistoruigin hfe:260, Vsp:0,6 V olduluna gdre;bu devrenindoSru
aktmvp gerilimleriile S rsrlkararhhkkatsayrsmr
(Hesabrklaylaqtrrmak
hesaplayrmz.
igin
Is aktmtRl ve R2 direnglerii.izerinden
akanakrmyamndaihmal edilebilir.)
b) hie:8 kf), hfe:320, hre: 4.10'", hoe: 20 p"AN verilmigtir. Bu de[erlerdenyararlanarak
Kv: V2lV1 defierini hesaplayrnrz.
c) Ry: 12 kQ luk direng yerine Ry: 4X.Y kO luk direng ba[lanrrsa yeni elde edilen
devrenin kazanu ne olur?
54
Elektronik Devre Tasarrm II
d) Ry= 12 kf) ve CB kondansatdr0 agrk devre edilirse, devrenin kazancnt eqdefer devre
vardrmrile hesaplavrmz.
55
Elektronik Devre Tasanm II
4.3 Deneyler
Deneydegereklielemanlar
Adet
Eleman
Direnc
1
2
1
1
1
1
I
220uF
I
2
Tranzistor
220k
8,2k
1.2k
t2k
1k
I
Ayarh direnp
Kondansator
DeEer
1,5k
10k
33k
5uF
BC2388
1 ) $ekil deki devredeVcc besleme gerilimini uygulamadan cince P potansiyometresiniV,qE
gerilimi srfir olacak duruma getiriniz, Bu durumda Vcc gerilimi uygulayarakVce ve Ic'yi
olgiintiz. Tablo.2.1.'ye kaydediniz. Bundan sonra P potansiyometresiyardrmryla V6s
gerilimini (dolayrsr ile tranzistorun baz akrmrru) yava$ yavaq artrrarak Is'yi 1mA'e
ayarlaynrz.Bu konumdaVsp,Ves, VeEdeferlerini Tablo.2.2.'e kaydediniz.Bundansoffa
Ic'yi 1 mA arahklarla artrarak aym dlgmeleri tekrarlayrmz. Ic doyma defierineulaqtrktan
sonraVas gerilimini 100 m{ arahklarla artrmaya devam ederek Ic, V6B ve Vsp'yi dlgtip
a kaydediniz.
Tablo.2.3.'
Veeff)
Ic (mA)
Vcs (V)
Elektronik Devre TasarrmII
Ic
(mA)
I
2
J
4
6
5
8
9
10
Vce
ry)
Vae
ff)
Ves
ru)
Tablo.2.2.
Ic (mA)
Vre (V)
Vce (V)
VsE (V)
Tablo.2.3.
V
$ekildeki devreye Vcc besleme gerilimi uygulandrktan sonra, kaynafrn negatif ucuna
balh olan T referans noktasr ile tranzistorunbazr, emetdrti ve kolektorii arasmdaki dofiru
gerilimleri ytiksek ig direngli bir voltmetre ile olgerek Tablo.2.4.'e kaydediniz. (Girig
sinyali uygulanmryor).
4\
II
I
Vcc (V)
Very)
VEff)
Tablo.2.4.
Vc (v)
ElektronikDevreTasanmII
)l
- Devrenin girigineosilatorve buna seri bafh 10 kQ' luk bir direng baflayarak 1 kHz'lik giriq
uygulayrruz. Osilatori.in grkrg gerilimi yava$ yava$ arturarak kuwetlendiricinin grkrgrndaki
elektronik voltmetrenin gdsterdi[i V2 gerilimini 2 V'a getiriniz. Bundan sonra aym eiektronik
voltmetreyi kullanarak kuwetlendiricinin giriqindeki igaret gerilimini (V1) ve osilatortin
gerilimini (Vr) tilgerekTablo.2.5.'e kaydediniz.
Vr ff) Ve (V)
Vz N)
2
Tablo.2.5.
- Bu rilqmeler tamamlandrktansoffa giriq gerilimini yavag yava$ arttrarak grkrq geriliminin
dalgageklini Grafik.2.1.'e gizinrz.
- Her iki tepede krrprlma meydana gelene kadar V*'yi arttrrmaya devam ediniz. Krrprlmah
durumda dalga qekiini Grafrk.2.2.'ye giziniz.
---- --__]
'i
.l
ri
Grafik2.2.
Grafik.2.1.
- Rv yiik direnci olarak 4.7 Ohrdluk bir direng bafladrktan sonraolgmeleritekrarlayrnt
SonuglartTablo.2.6.,Grafik.2.3. ve Grafik.2.4'de gosteriniz.
v2 (v) Vr ff) Very)
2
Tablo.2.6.
58
Elektronik Devre TasarrmII
Grafik.2.3.
Grafik2.4.
- & ytik direnciolaraktekrar12kohm' luk direncibafilaynrz.Cs kondansatdriiniiagrkdevre
ettikten sonra <ilgmeleritekrarlayrnrz.SonuglanTablo.2.1.,Grafik.2.5.ve Grafik.2.6'da
gdsteriniz.
v2 (v)
Vr (V) Ve (V)
.L
Tablo.Z.1.
Gralik.2.5.
Grafik.2.6.