DENEY 5: TRANZİSTÖRLÜ LİNEER DARBE KUVVETLENDİRİCİLERİ
advertisement
T.C. ULUDAĞ ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK MĠMARLIK FAKÜLTESĠ ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ ELEKTRONĠK DEVRELERĠ LABORATUVARI I DENEY 7: TRANZĠSTORLU LĠNEER DARBE KUVVETLENDĠRĠCĠLERĠ Yükselme ve düşme sürelerinin ölçülmesi Gecikme süresinin ölçülmesi Darbe üstü eğilmesinin ölçülmesi DENEY GRUBU :.................. DENEYĠ YAPANLAR :................................................................... .................................................................... .................................................................... RAPORU HAZIRLAYAN :................................................................... Deneyin yapılış tarihi Raporun geleceği tarih Raporun geldiği tarih Gecikme ......../......./2014 ......../......./2014 ......../......./2014 .........gün Değerlendirme notu Gecikme notu Rapor Notu Raporu değerlendiren ELN3303 ELEKTRONİK DEVRELERİ LABORATUARI I DENEY NO: 7 DENEY 7: TRANZİSTORLU LİNEER DARBE KUVVETLENDİRİCİLERİ I. Ön Bilgi Elektriksel işaretin şeklini bozmadan yapılan kuvvetlendirmeye lineer kuvvetlendirme denir. Bunun anlamı, çıkış darbesinin giriş darbesine oranının her an için sabit olmasıdır. Girişle çıkış arasındaki belli bir oranın korunmasından başka bütün frekans bileşenlerinin aynı oranda kuvvetlenmesi ve faz kaymalarında frekansla orantılı olması şeklinde de ifade edilebilir. Girişe ideal bir darbe uyguladığımızı varsayalım. Çıkıştaki darbede bir takım farklar oluşur. Şimdi farkları Şekil 7.1a’daki grafik üzerinde tanımlayalım. Yükselme süresi (tr): tr ile ifade edilen ve darbenin t anında aldığı değerin %10’nundan %90’a kadar geçen süredir. Düşme süresi (tf): tf ile ifade edilen ve darbenin t anında aldığı değerin %90’nundan %10’a kadar geçen süredir. Gecikme (tg): tg ile ifade edilen ve giriş darbesinin %50’sine eriştiği an ile çıkış darbesinin %50’sine eriştiği anlar arasında geçen süredir. Darbe üstü eğilmesi: t=TD anında ilk gerilim sıçramasına göre % olarak düşüm. p=V/V RC devrelerinin darbeye cevabı: Bu yolla incelemede pratik bir kolaylık, kondansatörlerin ani değişimler için kısa devre, küçük değerli kondansatörlerin yavaş değişimler için açık devre kabul edilmesidir. Herhangi bir tranzistorun yüksek frekans eşdeğer devresi Şekil 7.1b’deki, alçak frekans eşdeğer devresi Şekil 7.1c’deki devrelere indirgenebilir. Şekil 7.1.b’deki devre için kuvvetlendiricinin basamak gerilimi ile uyarıldığında v2(t) gerilimi, Vgiriş +v2 tD gV1 C R b) C +v2 T Vçıkış gV1 R1 V %100 %90 %50 v 2 (t ) K 0 v1 (1 e t / ) tr %10 tg c) tf şeklinden değişecektir. a) Şekil 7.1. 2/6 R2 ELN3303 ELEKTRONİK DEVRELERİ LABORATUARI I DENEY NO: 7 Burada R.C olup zaman sabitini ifade eder. Yükselme süresi de, t r 2,2. 2,2.R.C olur. Şekil 7.1c’deki devreye basamak gerilimi uygulayalım. C kondansatörü önce kısa devre olacak daha sonra dolacağından v2(t) düşecektir. Burada darbe üstü eğilmesi, F TD / Burada, TD; darbe süresi, R 1 R 2 .C olup devrenin zaman sabitidir. Bunlara ek olarak emetördeki dekuplaj kondansatörü bir eğilme meydana getirir. Bu eğilmenin değeri, T F D C E .re olmaktadır. Tipik bir kuvvetlendirici devresi Şekil 7.2’de verilmiştir. R1, R2 ve RE dirençleri tranzistoru kararlı ve uygun bir çalışma noktasında bulunmasını sağlayan elemanlardır. C1 ve C2 giriş ve çıkış kuplaj kondansatörleri, CE ise RE’nin değişken akımlar için etkisini ortadan kaldırmaya yarayan emetör kondansatörüdür. VCC 47k R2 RC 220 C2 C1 10k R1 1k RE 10k Ry CE Şekil 7.2. Şekil 7.2’deki devre VCC=15V için tasarlanmış olup tranzistorun çalışma noktası ICQ=2mA ve VCEQ=12,5V olacak şekilde seçilmiştir. Bu noktada tranzistörün iç geribesleme kapasitesi, C cb' 40pF’tır. İdeal halde C1, C2 ve CE’nin sonsuz büyük değerde olması gerekir. Pratikte, darbe süresi içinde etkisi fazla olmayacak kadar büyük değerler kullanılır. Devrenin yükselme süresi üzerinde etkisi olan parametrelerin her biri, tek başına yükselme süresi sıfır olan bir darbe ile sürüldüğünde verdiği yükselme süresi ri ise devrenin toplam yükselme süresi r yaklaşık olarak, r 1,1 r1 r 2 ......... rn bağıntısı ile hesaplanabilir. Deneyde ölçülen yükselme süresi değerinin bu bağıntıdan yararlanarak düzeltilmesi gerekir. II. Ön Hazırlık Şekil 7.2’de verilen devre yukarıda belirtilen bölgede çalıştırılacaktır. Tranzistörün re direncini ve devrenin giriş direnci yaklaşık olarak hesaplayınız (hfehFE200) C1 ve C2 ve CE kondansatörlerinin değerini, her birinin etkisi ile meydana gelecek darbe üstü eğilmesi %5 olacak şekilde belirleyiniz. (Kaynağın iç direnci Rg=600) 3/6 ELN3303 ELEKTRONİK DEVRELERİ LABORATUARI I DENEY NO: 7 III. Deneyin Yapılışı 1. Şekil 7.2’deki devreyi kurunuz. C1, C2 ve CE kondansatörleri için hesapladığınız değerlerin 50100 katı arasında değerler kullanınız. Girişe tepe tepeye 10mV mertebesinde 10kHz’lik bir kare dalga uygulayınız. Giriş ve çıkış işaretlerini ölçekli olarak çiziniz. Giriş işaretinin yükselme süresini, çıkış işaretinin yükselme ve düşme sürelerini ve giriş ve çıkış işaretleri arasındaki gecikmeyi ölçünüz. tg=............. r ( çıkış) =........... f ( çıkış) =........... r ( giriş ) =........... V (V) V (V) 1. adım 2. adım t(....) t(....) 2. Giriş işareti 18k’luk direnç üzerinden vererek (devre yaklaşık olarak akım kaynağı ile sürülecek) 1. adımdaki ölçümleri tekrarlayınız. r ( giriş ) =........... r ( çıkış) =........... f ( çıkış) =........... tg=............. 3. 18k’luk direnç yerine 470’luk direnç bağlayınız (herhangi bir iç dirençli kaynak hali). Aynı ölçümleri tekrarlayınız. r ( giriş ) =........... V (V) r ( çıkış) =........... f ( çıkış) =........... 3. adım t(....) 4/6 tg=............. ELN3303 ELEKTRONİK DEVRELERİ LABORATUARI I DENEY NO: 7 4. Şekil 7.3’deki devreyi kurunuz. C kondansatörünün değerini değiştirerek çıkış işareti üzerindeki etkisini inceleyiniz. ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................... VCC C 47k R2 RC 220 470 C2 18k C1 10k R1 1k RE 10k Ry CE Şekil 7.3 5. Darbe üstü eğilmesini incelemek için C2 ve CE kondansatörlerine darbe üstü eğilmesi meydana getirmeyecek kadar büyük değerler (C1=CE=220F) ve C1’e de evvelce hesaplanan %5 darbe üstü eğilmesi meydana getirecek değer verilerek devrenin gerilim kaynağından, akım kaynağından ve herhangi bir iç dirençli kaynaktan sürülmesi hallerinde, çıkış işaretinde meydana gelecek darbe üstü eğilmesi osiloskopton inceleyiniz. ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 6. C1 ve C2’nin her ikisine birden evvelce hesaplanan değerler verilerek yukarıdaki deney tekrarlayınız. ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................... 7. Şekil 7.4’deki devreyi kurunuz. C’ kondansatörüne sırası ile 0,22F, 0,47F ve 1F değerler verilerek çıkış işareti üzerindeki etkileri incelenecektir. ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................... 5/6 ELN3303 ELEKTRONİK DEVRELERİ LABORATUARI I DENEY NO: 7 VCC=15V R’=100 47k R2 RC 220 18k C’ C2 C1 10k R1 1k RE 10k Ry CE Şekil 7.4. 8. Darbe kaynağının çıkışına seri olarak 470’luk bir direnç bağlanarak herhangi bir iç dirençli bir kaynak elde edildikten sonra, C1 ve CE’ye çok büyük değerler (C1=CE=220F) ve C2’ye evvelce hesaplanan değer verilerek çıkış geriliminin yükselme süresi, darbe üstü eğilmesi, gecikmesi ve devrenin gerilim kazancı osiloskop yardımıyla ölçünüz. ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................... 9. 8. adımdaki devrenin yükselme süresi, girişine seri RC devresi yardımı ile düzeltilmeye çalışılacak (Şekil 7.5’deki devre) ve en iyi hale tekabül eden C ve C’ değerleri kaydediniz. Çıkış darbesinin yükselme süresi, darbe üstü eğilmesi, gecikmesi ve devrenin gerilim kazancını ölçünüz. VCC=15V R’=100 C 47k R2 RC 220 470 C’ C2 18k C1 10k R1 1k RE 10k Ry CE Şekil 7.5 ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................... 6/6
