DENEY 6 İki Kapılı Devreler - Elektrik

2014-2015 Bahar
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
EEM2104 Elektrik Devreleri Laboratuarı II –2014-2015 Bahar
DENEY 6
İki Kapılı Devreler
Deneyi Yapanın
Adı – Soyadı
Numarası
Deney Grubu
Deney Tarihi
İmza
Değerlendirme
:
Ön Hazırlık ve Deney Bilgisi
(20 / 100)
:
/ 100
Deney Düzeneği Kurulumu
(15 / 100)
:
/ 100
Ölçü Aletlerinin Kullanımı
(20 / 100)
:
/ 100
Deney Sonuçları
(30 / 100)
:
/ 100
Zamanında Tamamlama
(15 / 100)
:
/ 100
DENEY NOTU
(100 / 100)
:
/ 100
Sonuçların Yorumlanması
(90 / 100)
:
/ 100
Rapor Düzeni
(10 / 100)
:
/ 100
RAPOR NOTU
(100 / 100)
:
/ 100
:
:
:
:
Değerlendiren :
Doç. Dr. Figen ERT AŞ
2014-2015 Bahar
EEM2104 ELEKTRİK DEVRELERİ II LABORATUVAR TÜZÜĞÜ
1- Laboratuar çalışmaları örgün eğitim için, sabahları saat 900 da, öğleden sonraları ve
ikinci eğitim için saat 1330 da başlar, geciken öğrenci laboratuara alınmaz.
2- Öğrencilerin laboratuara gelmeden önce o gün yapacakları deneye ait föyü dikkatle okumaları
ve varsa deney öncesi hazırlık kısmında istenen tüm çalışmaları yapmış olmaları gerekir. Deney
öncesi hazırlık kısmında istenenler, deneye başlamadan önce görevli öğretim elemanı
tarafından incelenecek ve değerlendirilecektir.
3- Deney esnasında öğrenciye deneyle ilgili sorular sorulabilir. Bu yoklamaların sonucu ve
deneyin yürütülüşü sırasında gösterilen ilgi, başarı ve çalışmalar değerlendirilerek öğrenciye
yaptığı her deney için bir not verilir.
4- Geçerli mazereti (Devlet Kurumundan Heyet Raporu) olmadan deneye gelmeyen öğrenci o
deneyden sıfır (0) almış kabul edilir. Takip eden deneylerden herhangi biri için aynı durumun
tekrarı halinde öğrenci laboratuardan devam alamaz.
5- Deney tamamlandıktan sonra sonuçlar deneyi yürüten görevli Öğretim Elemanına gösterilir ve
ancak onayı alındıktan sonra montaj dağıtılır.
6- Öğrencilerin deneyleri yaparken deney föylerinde belirtilen adımları ve aşamaları takip
etmeleri gerekmektedir. Kendi başlarına içinden çıkamadıkları durumlarda görevli öğretim
elemanından yardım istemeleri, gruplar arasında fikir alışverişinde bulunmamaları
gerekmektedir. Bu nedenle laboratuarda amaçsızca dolaşmak, başka grupların işine karışmak,
yüksek sesle konuşmak ve izinsiz laboratuardan ayrılmak yasaktır. Laboratuara girerken cep
telefonları kapatılacaktır.
7- Deney sırasında alınan sonuçlar ve bunlardan çıkarılan yorumlar deney föyünde yer alan ilgili
kısımlara düzenli olarak işlenecektir.
8- Yapılan deneye ait raporlar bir hafta sonra teslim edilecektir (laboratuvar çalışması olsun
olmasın). Teslim tarihinin herhangi bir şekilde tatile denk gelmesi durumunda ilk iş günü teslim
edilmelidir. Geç teslim edilecek raporlar için süre; bir haftadır, ancak bu durumdaki her
deneyin RAPOR NOTU 50 puan üzerinden değerlendirilecektir. Bir haftalık ek sürede teslim
edilmeyen rapor notu sıfır (0) kabul edilecektir.
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2014-2015 Bahar
Deney 6: İki Kapılı Devreler
AMAÇLAR
1. İki kapılı devrelerde y ve z parametrelerinin hesaplanması
2. İki kapılı devrelerde y ve z parametrelerinin ölçülmesi
ÖNBİLGİ
1. İki kapılı devreler hakkında genel bilgiler
a
I2
I1
+
Giriş
Kapısı V1
+
DEVRE
V2
-
Çıkış
Kapısı
-
b
I2
I1
4-uçlu devreler akım uç (terminal) çiftinin birinden girip diğerinden çıkıyorsa, 2-kapılı devre olarak
adlandırılırlar. Örneğin, şekildeki devrede, I1 a ucundan girip a-b giriş terminalinin b ucundan
çıkmaktadır. Burada, lineer 2-kapılı devrenin bağımsız kaynaklar ve sıfırdan farklı başlangıç
koşulları içermediği kabul edilmiştir. 2-kapılı devre sadece direnç devresi olabilir ya da olmayabilir,
genel olarak s-değişkeni ya da jw-değişkeni ile formülize edilebilir
T- Dönüşümü
a
Z1
V1
Z3
-
c
a
b
Z2
+
+
V2
V1
-
-
+
ZA
ZB
a) T devresi
V2
-
c
c
b
ZC
+
c
b)  devresi
Şekil 1) T ve  devreleri
T devresi Z1=Z2 olduğunda,  devresi de ZA=ZB olduğunda simetriktir denir. Eğer T ve 
devrelerinde tüm empedanslar birbirine eşitse, bu durumda T ve  devreleri tümüyle simetriktir
denir. Şekillerden görüleceği gibi T ve  devreleri 2-kapı ve 3-uca sahiptirler. Bu devrelerin
birbirlerine dönüşümlerinde kullanılan formüllerin elde edilmesi için, iki devrenin de aynı uç
çiftinde eşit empedansa sahip olması gerekir. Buna göre; şekil (a) daki devrenin 1. kapıdan (a-c)
görülen empedansı, şekil (b) deki devrenin 1. kapıdan (a-c) görülen empedansına eşit olacağından,
Z1  Z 3 
Z A (Z B  Z C )
gibi diğer uçlar içinde eşitlikler yazılarak, bir  devresini T devresine
Z A  ZB  ZC
dönüştürmek için
Tarih ve İmza:
2
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2014-2015 Bahar
Z1 
Z AZC
Z A  Z B  ZC
Z BZC
Z A  ZB  ZC
Z2 
Z3 
Z AZ B
Z A  ZB  ZC
formülleri yada bir T devresini  devresine dönüştürmek için
ZA 
Z1Z 2  Z 2 Z 3  Z 3 Z1
Z2
ZB 
Z 1 Z 2  Z 2 Z 3  Z 3 Z1
Z1
ZC 
Z 1 Z 2  Z 2 Z 3  Z 3 Z1
Z3
formülleri kullanılır.
2-Kapılı Devrelerin Eşitlikleri
a
I2
I1
+
Giriş
Kapısı V1
+
DEVRE
V2
-
Çıkış
Kapısı
-
b
I2
I1
I1 ve I2 akımlarının şekilde gösterildiği gibi devreye doğru aktıkları kabul edilsin. Değişkenler V1,
V2, I1 ve I2 dir. 2-kapılı devrede 2 değişken bağımsız ve 2 değişken de bağımlıdır. Bağımsız 2
değişkenimizi 6 değişik şekilde seçebiliriz; (V1,V2), (I1,I2), (V1,I2), (I1,V2), (V1,I1), (V2,I2). Ayrıca
elemanlarımızın lineer olduğunu kabul ediyoruz.
Tablo: 1 Devre-Parametre Modeli
Bağımsız Değişkenler
Bağımlı Değişkenler
Devre Parametreleri
(Girişler)
(Çıkışlar)
I1,I2
V1,V2
Empedans Z
V1,V2
I1,I2
Admitans Y
V1,I2
I1,V2
Hibrit g
I1,V2
V1,I2
Hibrit h
V2,I2
V1,I1
Transmisyon T
V1,I1
V2,I2
Ters Transmisyon T’
Y Paramtrelerinin Bulunma Yöntemi
Adım 1A Y11 ve Y21 bulmak için giriş uçlarına I1 akım kaynağı bağlanır ve çıkış uçları kısa devre
yapılır.
Adım 1B V1 ve I2 bulunarak Y11=I1/V1 ve
Y21=I2/V1 hesaplanır
Adım 2A Y22 ve Y12 yi hesaplamak için çıkış uçlarına I2 akım kaynağı bağlanıp giriş uçları kısa
devre yapılır.
Adım 2B I1 ve V2 bulunarak Y22=I2/V2 ve
Y12=I1/V2 hesaplanır
Not: 2-kapılı devrede bağımlı kaynaklar yada opamp olmadığında Y12=Y21 dir.
Tarih ve İmza:
3
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2014-2015 Bahar
Z Parametrelerinin Bulunma Yöntemi
Adım 1A Z11 ve Z21 bulmak için giriş uçlarına V1 gerilim kaynağı bağlanır ve çıkış uçları açık
devre yapılır.
Adım 1B I1 ve V2 bulunarak Z11=V1/I1 ve
Z21=V2/I1 hesaplanır
Adım 2A Z22 ve Z12 yi hesaplamak için çıkış uçlarına V2 gerilim kaynağı bağlanıp giriş uçları açık
devre yapılır.
Adım 2B I2 ve V1 bulunarak Z22=V2/I2 ve
Z12=V1/I2 hesaplanır
Not: 2-kapılı devrede bağımlı kaynaklar yada opamp olmadığında Z12=Z21 dir.
İki Kapılı Devrelerin Arabağlantıları
I1
I2
2-kapılı
Na
+
V1
-
+
V2
-
2-kapılı
Nb
Şekil 2) 2-Kapılı Devrelerin Paralel Bağlanması
I1
+
I1a
+
V1a
-
+
-
V1b
-
+
2-kapılı
Na
I1b
V1
I2
I2a
V2a
-
V2
I2b
2-kapılı
Nb
+
+
V2b
-
-
Şekil 3) 2-Kapılı Devrelerin Seri Bağlanması
ÖN HAZIRLIK
1. Şekil 1 a ve Şekil 1 b’deki devrelerde Z1=Z2=Z3=1k ve devrenin giriş gerilimi V1=1V için
devrelerin y parametrelerini (Y11, Y21, Y12, Y22) hesaplayınız ve bulduğunuz değerleri Tablo
II’de yerine yazınız.
Tarih ve İmza:
4
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2014-2015 Bahar
2. Şekil 1 a ve b’deki devrelerde Z1=Z2=Z3=1k ve devrenin giriş gerilimi V1=1V için
devrelerin Z parametrelerini (Z11, Z21, Z12, Z22) hesaplayınız ve bulduğunuz değerleri Tablo
III’de yerine yazınız.
Öneri: Deneyde kullanılacak devreleri laboratuvar öncesinde kurarak (Workbench veya laboratuvar
ortamında) çalıştırmanız, deney sırasında hızlı ve doğru sonuçlar elde etmenize yardımcı olabilir.
DENEYDE KULLANILACAKLAR
 Multimetre,
 Dirençler: 1k
DENEYİN YAPILIŞI
1. İki kapılı devrelerde Y parametrelerinin ölçülmesi
1.1 Şekil 4 deki T devresini Z1=Z2=Z3=1k için kurunuz
I1
a
Z1
Z2
+
V1
Z3
-
c
I2
I1
b
+
+
V2
V1
-
-
ZC
+
ZA
ZB
V2
-
c
b) T Devresi
Tarih ve İmza:
I2
Şekil 4. T ve  Devreleri
5
a)  Devresi
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2014-2015 Bahar
1.2 Devrenin çıkış kapısını kısa devre yaparak (V2=0V) devrenin girişine V1=1V uygulayınız.
1.3 I1 akımını ölçerek Tablo II’de yerine yazınız.
1.4 I2 akımını ölçerek Tablo II’ de yerine yazınız.
1.5 Devrenin giriş kapısını kısa devre yaparak (V1=0V) V2=1V gerilim kaynağını devrenin çıkış
kapısına uygulayınız. Sırasıyla giriş ve çıkış kapısındaki akımları (I1 ve I2) ölçerek Tablo
II’de yerine yazınız.
1.6 Şekil 4 b’deki  devresi için ilk 5 adımı tekrarlayınız.
2. İki kapılı devrelerde Z parametrelerinin ölçülmesi
2.1 Şekil 4 a’daki devreyi kurunuz. V1=1V gerilim kaynağını devrenin giriş kapısına
uygulayınız. Devrenin çıkış kapısını açık devre yapınız.
2.2 Sırasıyla I1 akım ve V2 gerilim değerlerini ölçünüz. Ölçtüğünüz değerlere göre Z11 ve Z21
parametrelerini hesaplayıp Tablo III’ de yerine yazınız.
2.3 Devrenin giriş kapısını açık devre yapınız (I1=0A) ve V1=1V gerilim kaynağını devrenin
çıkış kapısına uygulayınız.
2.4 Sırasıyla I2 akım ve V1 gerilim değerlerini ölçünüz. Ölçtüğünüz değerlere göre Z12 ve Z22
parametrelerini hesaplayıp Tablo III’ de yerine yazınız.
2.5 Şekil 4 b’deki  devresi için ilk 4 adımı tekrarlayınız.
Tablo II
Koşullar
Devre
V1=1V, V2=0V
Hesaplanan Hesaplanan
Y11
V2=1V, V1=0V
Ölçülen
Ölçülen
I1
I2
Y21
Hesaplanan Hesaplanan
Y12
Ölçülen
Ölçülen
I1
I2
Ölçülen
Ölçülen
V1
I2
Y22
Şekil 2 a
Şekil 2 b
Tablo III
Koşullar
Devre
V1=1V, I2=0A
Hesaplanan Hesaplanan
Z11
Z21
V2=1V, I1=0A
Ölçülen
Ölçülen
I1
V2
Hesaplanan Hesaplanan
Z12
Z22
Şekil 2 a
Şekil 2 b
Tarih ve İmza:
6
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2014-2015 Bahar
Sonuçlar ve Yorumlar
1. Şekil 2’deki sistemde Na ve Nb devrelerinin her ikisi de 1kluk dirençlerden oluşan birer T
devresi ise tüm sistemin Y parametreleri nasıl hesaplanır?
2. Şekil 3’deki sistemde Na ve Nb devrelerinin her ikisi de 1kluk dirençlerden oluşan birer 
devresi ise tüm sistemin Z parametreleri nasıl hesaplanır?
Tarih ve İmza:
7
Doç. Dr. Figen ERTAŞ