Prof. Dr. Mehmet Akbaba Karabük Üniversitesi

BJT YÜKSELTEÇLER (KUVVETLENDİRİCİLER)
(BJT AMPLIFIERS)
KÜÇÜK İŞARET ANALİZİ (AC ANALİZİ)
Prof. Dr. Mehmet Akbaba
Karabük Üniversitesi
Bilgisayar Mühendisliği Bölümü
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER
Prof. M. Akbaba
1
BJT YÜKSELTEÇLER
Önceki bölümde, bipolar transistörün çalışması ve
yapısı tanımlanmış ve bu elemanları içeren devrelerin
dc cevabını tasarlanmış ve analiz edilmişti. Bu bölümde
lineer yükselteç uygulamalarında bipolar transistörün
kullanımı üzerinde durulacaktır. Lineer yükselteçler
dendiğinde çoğu zaman analog sinyallerle uygulamalar
anlaşılmaktadır. Analog sinyalin genliği limitleri
içerisinde herhangi bir değerde olabilir ve zamana göre
sürekli bir değişim arzedebilir. Bu durumda lineer
yükselteçde çıkış sinyali giriş sinyalinin genellikle
birden büyük bir sabit ile çarpılmış halidir.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
2
Bu bölümde verilmek istenenler aşağıdaki gibi
sıralabilir.
 Analog sinyal kavramını ve lineer yükselteç
prensibini anlamak,
 Zamanla değişen küçük genlikli bir giriş sinyalini
kuvvetlendiren bir tranzistör devresinin işleyişini
incelemek,
 AC yük doğrusu kavramını anlamak ve çıkış
sinyalinin maksimum simetrik salınımını
belirlemek,
 Çok transistörlü ve çok katmanlı kuvetlendirici
devrelerini analiz etmek,
 Bir yükselteç devresinde sinyal gerilim, akım ve
güç kazancı kavramını tanımlamak ve hesaplamak.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
3
1.1 ANALOG SİNYALLER VE LİNEER YÜKSELTEÇLER
Bu bölümde sinyalleri, analog devreleri ve yükselteçleri
inceleyeceğiz. Bir sinyal bir çeşit bilgi içerir. Örneğin
konuşan bir insan tarafından üretilen ses dalgaları
başka bir insanla iletişim kuran insanın bilgilerini içerir.
Bizim duyma, görme ve dokunma gibi fiziksel
duyularımız doğal olarak analogtur. Analog sinyaller
sıcaklık, basınç ve rüzgar hızı gibi parametreleri temsil
eder. Aşağıda bir kompakt diskin çıkış sinyali,
mikrofondan gelen bir sinyal veya kalp ritim
monitöründen gelen bir sinyal gibi elektriksel sinyaller
ile ilgilenceğiz. Elektriksel sinyaller zamanla değişen
akım ve gerilim formundadır. Analog sinyalin genliği
limitleri içerisinde herhangi bir değeri alabilir ve
zamanla sürekli değişebilir.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
4
Analog sinyalleri işleyen elektronik devreler analog
devreler olarak isimlendirilir. Analog devreye bir örnek
lineer yükselteçdir. Lineer bir yükselteç giriş sinyalini
yükseltir ve genliği giriş sinyaliyle orantılı ve daha büyük
olan bir çıkış sinyali üretirler.
Pek çok günlük modern sistemde sinyaller işlenir ve
dijital formda gönderilir veya alınır. Analog sinyal
üretmek için bu dijital sinyaller bir dijital-analog
dönüştürücü vasıtasıyla işlenmelidir. D/A ve A/D
dönüştürücüler kullanılır. Bu bölümde,
kuvvetlendirilecek analog bir sinyale baştan sahip
olduğumuzu kabul edeceğiz.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
5
Belirli bir kaynaktan gelen zamanla değişen sinyaller
faydalı olacak şekilde işlenebilmeden önce sıklıkla
kuvvetlendirilmesi gerekir. Örneğin Şekil 1 kompakt disk
sisteminin çıkışı olan bir sinyal kaynağını göstermektedir.
Burada sinyal kaynağı D/A konvertörün çıkışı olup bu
sinyal küçük güçlü olan ve zamanla değişen küçük bir
akım ve gerilimden oluşur.
Hoparlörü sürmek için gerekli güç kompakt diskin çıkış
sinyalinden daha büyüktür dolayısıyla kompakt disk
sinyali, sesin duyulabilmesi için hoparlörleri sürmeden
önce kuvvetlendirilmelidir. Diğer sinyal örnekleri de bir
mikrofonun çıkışı, dünya etrafında dönen bir mekikten
alınan ses sinyalleri, hava uydusundan alınan video
sinyalleri ve EKG cihazından alınan çıkış sinyalleri gibi
aynı şekilde kullanışlı ve işlenebilir hale getirilmeden
önce kuvvetlendirilmelidir (YÜKSELTİLMELİDİR)
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
6
Şekil 1’de gösterildiği üzere bir dc kaynak
yükselteçye (yükseltece,(amplifikatöre))
bağlanmıştır. yükselteç devresinde,
transistörün yükseltici olarak davranabilmesi
için ileri-aktif bölgede kutuplanmış transistörler
kullanılmalıdır. Burada hoparlör çıkışının
kompakt diskin ürettiği sinyalin mümkün
olduğunca net bir kopyası olması için çıkış
sinyalinin giriş sinyalinin lineer
kuvvetlendirilmiş hali olmasını gerekmektedir.
Bu yüzden yükseltecin (amplifikatörün) lineer
çalışmasını istemekteyiz.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
7
dc güç
kaynağı
dc güç
Giriş
işareti
CD çalar
Yükselteç
zayıf
işaret
(sinyal)
gücü
(kuvvetlendirici
)
güçlü
(Amplifier) işaret
(sinyal)
gücü
yük
hoparlör
Şekil 1.a: Kompakt disk çaların blok diyagramı
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
8
Şekil 1.b: Örnek bir yükseltici devresi
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
9
Şekil 1 kuvvetlendiricinin iki tip analizini yapmamız
gerekmektedir:
 İlki dc kaynak uyguladığımızdan dolayı dc analiz
bunu kutuplama, eğilimleme veya ön gerilimleme
olarak bililiyoruz. Bu analizin nasıl yapıldrığını
önceki derslrimizde detaylı olarak işlemiştik.
 İkincisi zamanla değişen sinyal kaynağından dolayı
zamanla değişen veya ac analizdir. Bu analizin
nasıl yapılacağını, bu analiz için gerekli olan ac
eşdeğer devresinin çıkartılışını bu dersimizde
işleyeceğiz.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
10
Lineer bir yükselteçde süperpozisyon prensibi
uygulanır. Süperpozisyon prensibi ugulandığında
birden çok bağımsız giriş tarafından uyarılan lineer bir
devrenin cevabı her bir giriş kaynağına karşı düşen
cevapların tek tek toplamına eşittir.
Ac analizi yapılırken aşağıdaki adımlar uygulanarak ac
eşdeğer devre elde edilir.
a) Bütün dc kaynaklar sıfıra eşitlenir ve kısa devre
eşdeğeri yerleştirilir.
b) Bütün kapasitörlerin yerine kısa devre eşdeğerleri
konulur
c) Adım a ve b de kısa devre yapılan elemanlar
devreden kaldırılır
d) Devre daha kullanılışlı ve daha mantıklı bir şekilde
yeniden çizilir.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
11
Yukarıdaki kurallar Şekil 3.a da verilen ortak emiterli yükselteç
devresine uygulandığında Şekil 3.b de verilen bsitleştirilmiş ac
eşdeğer devre elde edilir. Bu eşdeğer devrenin ac analizine
tam hazır hale gelmesi için ileride göreceğimiz gibi ilave
değişiklikler gerekecektir.
Burada hem zamanla değişen ac işaretler (sinyaller) hemde
dc işretlerle işlem yapacağız. Bu nedenle bu işaretleri
biribirinden ayıran simgeler kullanılmalıdır. Tablo 1
kullanılacak olan simgeleri özetlemektedir.
 Büyük harf alt simgeli ve büyük harf değişken (örneğin
VCE ) DC değeri,
 Küçük harf alt simgeli ve kücük harf (bazen büyük hafte
kullanılmaktadır) değişken (örneğin vce ) ac değeri,
 Büyük harf alt simgeli ve küçük harf değişken (örneğin
vCE ), toplam ani değeri
15.04.2015
gösterir. (Şekil 2 ye bakınız).
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
12
DC devrede DC
değer
Ac eşdeğer
devrede ac
değer
Toplam ani
değer
VBE
vbe
vBE
IB
ib
ic
vce
ie
iB
iC
vCE
iE
IC
VCE
IE
Tablo 1: DC değer, ac değer ve toplam ani değeri
gösteren simgeler
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
13
Şekil 2: DC sinyal, ac sinyal
ve toplam ani değer
gösterilimi
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
14
Şekil 3.a: Ortak Emiterli
Yükselteç
15.04.2015
Şekil 3.b: Basitleştirilmiş
ac eşdeğer devre
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
15
2 BİPOLAR (BJT) LİNEER YÜKSELTEÇ
(KUVVETLENDİRİCİ)
Buradaki amaç tek bir transistörün küçük, zamanla
değişen sinyali yükseltilmesinden yola çıkarak
yükseltilme işlemini incelemek ve lineer yükseltecin
analizinde kullanılan transistörün küçük-sinyal modelini
geliştirmektir.
Bu bölümda bipolar transistör (BJT) yükselteçlerini
inceleyeceğiz. Bipolar transistörler (BJT) göreceli olarak
yüksek kazançlarından dolayı geleneksel olarak lineer
yükselteç devrelerinde kullanılmıştır.
Analizimize bir önceki bölümde tartışılan bir bipolar
devreyi göz önüne alarak başlayalım. Şekil 4(a) giriş
sinyali Vi olan ve hem dc hem de ac sinyali içeren bir
devreyi gösterir.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
16
Şekil 4.a
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
17
Şekil 4.b: Zamanla değişen sinyal kaynağının beyz dc
kaynağı ile seri bağlandığı ortak-emiterli yükselyeç devresi
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
18
Şekil 4.c (Şekil 1.b
ye bakınız)
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
19
Şekil 1.b: Örnek yükselteç devresi
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
20
Şekil 4(a) Bipolar transistör inverter devresini, Şekil
4(b)’de VBB transistörü belirli bir Q noktasında
kutuplandıran dc kaynağı, vS kuvvetlendirilecek sinyal
olmak üzere ac kaynağı içeren aynı devreyi
göstermektedir. Şekil 4(c) daha önceki dersimizde
geliştirilen gerilim transfer karakteristiğini göstermektedir.
Devreyi bir yükselteç olarak çalıştırmak için transistörü
ileri-aktif bölgede kutuplandırarak Q (sükunet noktası veya
çalışma noktası) noktasında çalıştırmak üzere dc gerilim
ayarlanmalıdır. Bu dc analiz veya devre tasarımı bir önceki
dersimizde (dc analizi-kutuplama yöntemleri) detaylı
olarak işlenmişti.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
21
Örnek olarak sinüsoidal zamanla değişen bir sinyal dc
giriş gerilimine VBB bindirilirse çıkış gerilimi zamanla
değişen bir çıkış gerilimi üreterek transfer eğrisi
boyunca değişecektir. Eğer zamanla değişen çıkış
gerilimi giriş gerilimi ile doğru orantılı ve daha büyükse
bu durumda devre lineer yükselteçtir. Bu şekilden
transistör aktif bölgede kutuplanmamışsa çıkış
geriliminin giriş gerilimindeki değişiklik ile orantılı
değişmeyeceğini görürüz. Bu durumda artık bu bir
yükselteç değildir.
Bu bölümde bipolar transistörlerin ac analiz ve
tasarımıyla ilgileneceğiz. Bunu yapmak için zamanla
değişen çıkış ve giriş sinyalleri arasındaki bağıntıyı
belirlemeliyiz. Bu amaçla devrenin temel çalışmasına
bir öngörü oluşturması için ilk olarak grafiksel tekniği
kullanacağız.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
22
2.1 Grafiksel Analiz ve AC Eşdeğer devre
Şekil 5, Şekil 4.b da verilen transistörün karakteristiğini,
dc yük doğrusu ve Q-çalışma nokrasını göstermektedir.
Sinüsoidal sinyal kaynağı Vs şekilde gösterildiği gibi
çalışma noktasındaki beyz akımına bindirilmiş zamanla
değişen veya ac beyz akımı üretecektir.
Zamanla değişen beyz akımı çalışma noktasındaki
kollektör akımı üzerine bindirilmiş bir ac kollektör
akımı indükleyecektir. Ac kollektör akımı RC üzerinde
zamanla değişen bir gerilim üretecektir. Bu gerilimde
şekilde gösterildiği gibi bir ac kollektör-emiter gerilimi
indükler. Ac kollektör-emiter gerilimi veya çıkış gerilimi
genellikle sinüsoidal giriş sinyalinden daha büyüktür.
Bu durumda devre yükselteç olarak çalışır.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
23
Şekil 4.b: Zamanla değişen sinyal kaynağının beyz dc
kaynağı ile seri bağlandığı ortak-emiterli yükselyeç devresi
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
24
Time=Zaman
Şekil 5: Ortak emiter transistör karakteristikleri, dc yük doğrusu, beyz
akımında, kollektör akımında ve kollektör-emiter geriliminde sinüzoidal
değişim
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
25
Devredeki akım ve gerilimlerdeki sinüzoidal değişimler
arasındaki ilişkiyi belirlemek için matematiksel bir model
veya metot geliştirmeliyiz. Bahsedildiği üzere bir lineer
yükselteçte süperpozisyon uygulanarak dc ve ac
analizler ayrı ayrı yapılabilir. Lineer bir yükselteç elde
etmek için ac sinyaller arasında lineer bir ilişkiyi
garantilemek üzere zamanla değişen veya ac akımlar ve
gerilimler yeterince küçük olmalıdır. Bu amacı karşılamak
için zamanla değişen sinyaller küçük sinyaller olarak
kabul edilir. Böylece ac sinyallerin genlikleri bu lineer
ilişkiyi elde etmek için yeterince küçük olmuş olurlar.
‘Yeterince küçük’ kavramı veya küçük sinyal kavramı
küçük sinyal eşdeğer devrelerinin geliştirdikçe daha
detaylı olarak tartışılacaktır.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
26
Şekil 2.a daki devrenin beyzındaki zamanla değişen bir
sinyal kaynağı VS beyz akımında zamanl değişen bir
bileşen üretir. Bu da aynı zamanda zamanla değişen bir
beyz emiter gerilimine sebep olur. Şekil 5 beyz akımı ve
gerilimi arasında eksponansiyel ilişkiyi göstermektedir.
DC çalışma noktası üzerine bindirilmiş zamanla değişen
sinyallerin genliği küçük ise o halde ac beyz-emiter
gerilimi ve ac beyz akımı arasında lineer bir ilişiki
geliştirebiliriz.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
27
Şekil 6: Bindirilmiş sinüzoidal sinyallerle beyz emiter voltajına
karşılık beyz akımı karakteristiği. Çalışma noktasındaki eğim
küçük sinyal parametresi olan re ile ters orantıldır.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
28
Ac Eşdeğer Devre
Şekil 4 de verilen ortak emiter devresinin ac eşdeğerinin
buraya kadar anlatılanlardan Şekil 7 deki gibi olacağını
anlamak zor olmasa gerek:
Şekil 7: Temel tranzistör devresi
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
29
Şekil 8: npn transistörün hibrit-π eş değer devresi. AC
sinyal akımları ve gerilimleri gösterilmektedir. Fazör
sinyalleri parantez içinde gösterilmektedir.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
30
VT termal gerilimi göstermektedir ve daha önce
gördüüğümüz gibi
VT =kT/q olarak verilmiştir. Burada k= boltzman sabitini
T : Kevin cinsinden sıcaklığı ve
q: elelektron yükünü ifade etmektedir.
gm: kondüktans (iletkenlik) katsayısı
VT her defasında yukarıdaki gibi hesaplanmaz. Ortam
sıcaklığı 20 veya 25 oC kabul edilip 25 veya 26 mV olarak
alınır.
re= vbe/ie = VT/IEQ = 26 (VT (mV) / IE(mA) )
veya 25 (mV/IE(mA) olarak alınır.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
31
ac
ic= βac ib
vbe
vbe
(1   )vbe
r 


ib ie /(1   )
ie
vbe
re 
ie
15.04.2015
olarak tanımlandığından
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
32
rπ=(1+β)re
veya yaklaşık olarak
rπ=βre
yazılabilir.
I CQ
I CQ
g m vbe 
vbe 
r ib
VT
re I EQ
I CQ

(1   ) reib  ib
re ((   1) /  ) I CQ
Elde edilir. Bu durumda Şekil 7 deki ac eşdeğer devre
yerine Şekil 8 deki eşdeğer devre verilebilir:
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
33
Şekil 9: Ortak emiter akım kazancı kullanarak BJT küçük
sinyal eşdeğer devresi. AC sinyal akımları ve gerilimleri
gösterilmektedir. Fazör sinyalleri parantez içinde
gösterilmektedir.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
34
RE direnci varsa ac eşdeğer devre aşağıdaki gibi olur:
Şekil 10
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
35
ic  ie alınırsa ac eşdeğer devre Şekil 11 daki gibi olur
Şekil 11
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
36
Tranzistörün çikiş empedansı veya direncini Zo= ro
göz önüne alırsak ac eşdeğer devre aşağıdaki gibi
olur:
ro direncinin tanımı aşağıda verilmiştir:
VA Early gerilimi çok büyük olduğundan ro direnci genel
olarak çok büyüktür ve çoğunlukla ihmal edilir.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
37
Early gerilimi VA ve ro nun tanımları Şekil 11 ve
Şekil 12 de verilmiştir
Şekil 12.a: Early gerilimi VA nın tanımı
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
38
Şekil 12.b: Early gerilimi VA nın tanımı
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
39
Şekil 12: Çıkış direnci ro nun tanımı
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
40
AC Beta’nın ( βac) DC Beta (β=βdc) ile
Karşılaştırılması
Şekil 14.a da gösterildiği gibi, tipik bir transistörün için
IC akımının IB akımı ile değişimi lineer olmayan bir
grafiktir. Eğer Eğrinin üzerinde bir Q noktasını seçersek
ve beyz akım değerini IB kadar değiştirirsek, Şekil 14.b
de gösterildiği gibi IC kadar değişir. Lineer olmayan
eğrinin başka bir noktasında IC / IB oranı farklı
olacaktır ve Q noktasında IC / IB oranı da değişebilir.
β=βdc = IC / IB ve βac = IC / IB olduğu için bu iki
değer bir miktar değişiklik gösterebilir.
Problem çözümlerinde çoğu kez β=βdc = βac
yaklaşıklığını kullanacağız.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
41
Şekil 14: βac ve βdc parametrelerinin grafiksel
gösterilimi
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
42
Transistörlü yükselteçlerde kullanılan 3 temel bağlantı
tipi Şekil 14’de ayrıntılı olarak verilmiştir. Bu bağlantı
tipleri sırasıile (daha önce gördüğümüz gibi);
• Ortak-emiterli yükselteç
• Ortak-kollektörlü yükselteç
• Ortak-beyzli yükselteç
olarak adlandırılır.
Her bir bağlantı tipinin kendine has bir takım özellikleri
vardır. Dolayısı ile kullanım alanları farklıdır. İlerleyen
bölümlerde sıra ile her bir bağlantı tipinin özelliklerini,
dc ve ac analizlerini ayrıntılı olarak inceleyeceğiz.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
43
Şekil 15.a: Ortak Emiterli yükselteç (kuvvetlendirici)
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
44
Şekil 15.b: Ortak Kollektörlü yükselteç (kuvvetlendirici)
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
45
Şekil 15.c: Ortak Beyzli yükselteç (kuvvetlendirici)
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
46
ORTAK EMİTERLİ YÜKSELTECİN ÖZELLİKLERİ
Yükseltilecek veya kuvvetlendirilecek giriş işareti
yükselticinin beyz-emiter terminalleri arasından
uygulanmıştır. Çıkış işareti ise; yükselticinin kollektöremiter terminaller arasından alınmıştır. Dolayısıile emiter
terminali giriş ve çıkışişareti için ortak uçtur.
Bundan dolayıbu yükselteç ortak emiterli yükselteç (OE)
olarak adlandırılır. Ortak emiter bağlantılıyükselteç
devresinin temel özellikleri aşağıda sıralanmıştır.
• Gerilim Kazancı(Voltage Gain) : Var
• Akım Kazancı(Current Gain) : Var
• Güç Kazancı(Power Gain) : Var, yüksek
• Sinyal Faz Çevrimi : Var, 1800
• Giriş Empedansı: Orta düzeyde (500Ω-1kΩ)
• Çıkış Empedansı: Orta düzeyde (10KΩ-50KΩ
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
47
Gerilim bölücülü dc polarmaya sahip ortak emiterli
yükselteç devreleri pratikte sık kullanır.
Pek çok cihaz ve sistemin tasarımında kullanılan tipik bir
yükselteç devresi Şekil 16 te verilmiştir.
Şekil 16: Tipik bir OE yükselteç (kuvvetlendirici) devresi
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
48
OE devrede Vs giriş sinyal kaynağıdır. Rs direnci ise
sinyal kaynağının iç direncidir.
Yükseltilecek sinyal transistörün beyzine C1 kapasitörü
üzerinden uygulanmaktadır. C1 değeri yeterince büyük
(1µF-100µF) seçilmelidir. Çıkış sinyali ise kollektör
üzerinden C2 kapasitörü ile RL yük direnci üzerine
alınmaktadır. C2 değeride C1 gibi uygun değerde
seçilmelidir. Transistörün emiterine bağlı RE direnci, ac
çalışmada transistörün kazancını azaltmaktadır. Orta
frekans bölgelerinde çalışmada RE’nin bu etkisi paralel
bağlı CE kapasitörü tarafından yok edilmiştir. Bu
nedenle CE kapasitörüde yeterince büyük (1µF-100µF)
seçilmelidir. RE direnci sadece dc çalışmada
transistörün kararlılığını sağlamaktadır. Bu nedenle CE
kapasitörüne emiter bypass kapasitörü denilmektedir.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
49
BJT Tranzistorlü Yükselteç devrelerinin
ac eşdeğer devre örnekleri ve Gerilim
Kazancı Av tanımı
Şekil 16’de verilen ortak emiter bağlantılı yükselteç
devresinin ele alalım. Devrenin analizi iki aşamada
gerçekleştirilir. İlk aşama dc analizi, ikinci aşama ac
analizidir. AV=Çıkış gerilimi/giriş gerilimi olarak tanımlanır.
DC Analizi
Devrenin dc analizi için ilk adım, dc eşdeğer devreyi
çizmektir. DC eşdeğer için devrede bulunan kapasitörler
açık devre kabul edilir ve Vs sinyal kaynağı dikkate
alınmaz. Bu koşullar yerine getirildiğinde oluşan dc
eşdeğer devre Şekil 17’da verilmiştir.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
50
Şekil 17: Ortak emiter bağlantılı yükselteç devresinin dc
eşdeğer devresinin Çıkarılması
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
51
Devrenin dc analizini yapalım. DC analizde amaç
transistörün polarma akım ve gerilimleri hesaplayarak
çalışma bölgesi belirlenmekti. O halde, Thevenin eşdeğer
devresinden yararlanarak;
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
52
Bulunan sonuçlardan transistörün aktif bölgede çalıştığı
görülmektedir. O halde ac analize geçebiliriz.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
53
ac analizi
Devrenin ac analizi için ilk adım, ac eşdeğer devreyi çizip
daha sonra hibrid π veya re modelini çıkarmaktır. DC
eşdeğer için devrede bulunan dc kaynaklar ve
kapasitörler kısa devre kabul edilir. Bu koşullar altında
oluşan ac eşdeğer devre Şekil 18’de verilmiştir
Şekil 18: Ortak emiter bağlantılıyükselteç devresinin dc
eşdeğer
devresinin çıkarılması
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
54
Yükselteç devresinin küçük sinyal eşdeğer devresi
için ikinci aşama ise transistörün eşdeğer modelini
yerleştirmektir. Bu işlem sonucunda ortak emiterli
yükselteç devresinin küçük sinyaller için eşdeğer
devre modeli şekil 19’de verilmiştir.
Şekil 19: Ortak emiterli yükselteç devresinin küçük
sinyal eşdeğer devre modeli
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
55
Gerekli parametreleri hesaplayarak ac analize geçelim.
Önce transistörün iletkenlik Katsayısını ve beyz-emiter
arası sinyal gerilimi değerlerini bulalım.
(re  1/gm=10 Ω)
(rπ=βre =100x10=1000 Ω
=1 kΩ)
re doğrudan VT / IE olarakta hesaplanabilir.
Eşdeğer devre modelinden yararlanarak Vs, Rs ve Rin
çevresinden hareket ederek göz denklemini yazarak V
değerini bulalım.
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
56
vin=vπ=0.149vs
v0  (100mA / V )(0.149vs )(2 / 3)  9.983vs
AV=vo / vπ
9.983vs
AV  
 67
0.149vs
- İşareti giriş gerilimi ile çıkış gerilimi arasında 180o faz
farkından kaynaklanmaktadır (faz çevirici özelliği)
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
57
Veya
vin   reib
 RC RL 
 RC RL 
    ib 

vo  ic 
 RC  RL 
 RC  RL 
 RC RL 

  ib 
RC  RL 
vo
RC RL

AV 


vin
 reib
re ( RC  RL )
2 *1
AV  
 67
0.01* (2  1)
15.04.2015
ELECTRONİK DEVRELER Prof. M. Akbaba
58
KAYNAKLAR
1. Robert Boylestad and Louis Nashelski,
Elektromik Cihazlar ve Devre Teorisi, Palme
Yayıncılık
2. Mehmet Akbaba, Elektronik Ders Notları
3. Thomas L. Floyd, Electronic Devices, Merill
Publishin Company
59