harran üniversitesi bilgisayar mühendisliği bölümü sayısal elektronik

HARRAN ÜNİVERSİTESİ
BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
SAYISAL ELEKTRONİK LABORATUARI DENEY FÖYLERİ
KİTAPÇIĞI
Sayfa | 0
İçindekiler
Laboratuarda Uyulması Gereken Kurallar ...................................................................................... 2
Deneylerde Kullanılacak Ekipmanların Tanıtılması ......................................................................... 3
Deney 1 : Diyot Karakteristiği ......................................................................................................11
Deney 2 : Zener Diyot ..................................................................................................................15
Deney 3 : Direnç,Diyot ve Transistörlerle Yapılan Kapılar ..............................................................20
Deney 4 : Emitörü Ortak / Kollektörü Ortak Karakteristiği.............................................................24
Deney 5 : BJT Öngerilimlenme .....................................................................................................29
Deney 6 : İşlemsel Kuvvetlendiriciler ................................................................................................... 35
Sayfa | 1
Deneylerde Uyulması Gereken Kurallar
Ön hazırlık ve Sonuç Raporları kişisel olarak hazırlanacaktır. Aynı olan raporlar kopya
sayılacak ve ona göre işlem yapılacaktır.
Deneye mazeretsiz geç kalan öğrenciler devamsız sayılırlar.
Öğrencinin gelmediği deneyde alacağı not 0’dır.
Verimli bir çalışma ortamı sağlamak amacıyla alçak sesle konuşunuz.
Gruplar arasında malzeme alışverişi yapılmamalıdır.
Deney süresince deneyden çıkılamaz. Gerektiğinde görevliden izin isteyerek
çıkabilirsiniz.
Deneyde kullanılacak olan ölçü aleti, kablolar, kaynaklar, deney setleri gibi
ekipmanlar her masada sayılı dağıtılmıştır. Dolaysıyla masalar arası kablo veya ölçü
aleti taşımak kesinlikle yasaktır. Deney bitiminde görevli tarafından sayılacaktır ve
sağlamlıkları kontrol edilecektir. Sağlam olmayan veya eksik bırakılan malzemeden
ilgili masadaki öğrenci grubu sorumludur.
Deney sonunda deney masasındaki bütün elektriksel cihazların elektrik bağlantısı
kesilmeli, kablolar sökülerek ilgili cihazın üzerine konulmalı, tabureler ve masa düzenli
bir şekilde bırakılmalıdır. Aksi takdirde deney sonuçları imzalanmayacaktır.
Deneye gelmeden önce ön hazırlık raporu hazırlanmalı deney föyündeki ön hazırlık
soruları bu raporda cevaplandırılmalıdır. Bu raporu hazırlamayanlar deneye
alınmayacaktır ve devamsız sayılacaktır.
Deney sonuç raporu ise deneyden bir sonraki hafta deneye gelirken getirilecektir.
Deney sonuç raporunda deney sonuç soruları mutlaka cevaplandırılmalıdır.
Deneyde yapılan ölçümler görevli öğretim elemanına imzalatılacaktır. İmzalı belge her
bir kişisel sonuç raporuna eklenecektir.
Teknik Olarak Deneylerde Dikkat Edilmesi Gereken Konular
Deneylerde dikkat edilmesi gereken konular aşağıda sıralanmıştır. Bu konulara dikkat
edilmemesi durumunda deneyi bitirebilmek için daha çok vakit harcamanız gerekecektir.
Bread boardların altında ve üstündeki yatay blokları besleme ve toprak için
kullanırsanız, devreyi kurmanız ve gerektiğinde kontrol etmeniz kolaylaşır.
Bağlantı tellerinin uçlarını fazla sıyırmamalıyız. Aksi takdirde yanındaki elemanla kısa
devre yapma ihtimali olabilir.
Bağlantı tellerinin uçlarının bükük olmadığına dikkat edilmesi gerekir.
Devreleri kurarken gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır.
Devre üzerinde değişiklik yapılırken (eleman ekleme/çıkarma, bağlantı değiştirme)
gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır.
Eğer bu konularda hassasiyet gösterilmişse ve yine de devrede bir hata var ise; kontrolü
aşağıdaki sıraya göre yapmalıyız.
Yanlış Bağlantı
Elemanların bozuk olması
Kopuk Tel
Deney seti cihazlarının bozuk
olması
Elemanların yanlış değerde
Ölçü aletlerinin bozuk olması
seçilmesi
Sayfa | 2
Deneylerde Kullanılacak Ekipmanların Tanıtılması
a) Bread Board
Bread board, elektrik devrelerinin üzerine kurulmasını sağlayan en temel deney
ekipmanıdır. Bread board’ un üzerinde dikey ve yatay olmak üzere kısa devre edilmiş,
elektrik devre elemanlarının kolayca monte edilip sökülmesi için dizayn edilmiş olan delikler
bulunur. Bu deliklerin şaselerinin nasıl olduğu Şekil 1.1’de gösterilmiştir.
Şekil 1.1 Bread Board’un Kısa Devre Şeması
Bread board kullanılırken yatay kısa devre edilmiş bloklardan biri (+) diğeri (– ) şeklinde
bağlantıları yapılıp devre kurulur. Bu şekilde devreyi kurmak karmaşık devrelerde çok büyük
kolaylık sağlar.
b) DC Güç Kaynağı
Elektronik devrelerinin çalıştırılması için gerekli olan, regüleli doğru akım beslemesini
sağlayan kaynaklara DC güç kaynakları
denir. DC güç kaynaklarında Dijital ekranda
gözüken ve ayar düğmesi ile
ayarlayabildiğimiz gerilim değerini aynı ayar
düğmesinin altındaki çıkışlara veren bir
deney ekipmanıdır. Güç kaynağının sabit
gerilimi (+ 5 V) TTL devre tasarımlarında
kullanılır. Ayarlanabilir gerilimi (-30 V - +30
V) ise analog devre tasarımlarında kullanılır.
c) Sinyal Jeneratörü
Sinyal jeneratörü genellikle alıcıların testinde, amplifikatörlerin testinde ve bu cihazların
onarımında kullanılır. Sinyal kaynağı olarak kullanılır. Dalga dedektörü, radyo frekans
köprüleri gibi yerlerde kullanılır.
Sayfa | 3
Üç çeşit modülasyon vardır;
1-) Kare dalga
2-) Sinüs dalga
3-) Üçgen dalga
Güç kaynağı devresi AC 110 V / 220 V ile beslenmiştir.
Sinyal Jeneratöründeki tuşlar ve fonksiyonları
1. Frekans Displayi: 8 dijitli bir likit kristal ekrandır. Frekans değerlerinin azalıp artmasını
gösterir. Maksimum Megahertz’e kadar gösterebilir. Aynı zamanda cihazın açık olup
olmadığını hata vererek gösterir. Tuşların test edilmesinde de bu ekrandan yaralanılır.
2. Genlik Displayi: 3 ½ dijitli likit kristal ekrandır. RF çıkış seviyesini veya genlik değişmelerini
göstermektedir.
3. RF OFF / ON Anahtarı: İki pozisyonlu bu anahtar RF sinyalinin çıkışını kontrol eder. On
konumunda RF sinyali çıkışa iletilir. OFF konumunda ise RF sinyalinin çıkışını keser.
4. Bilgi Giriş Tuşları: Frekans, genlik değerlerinin seçildiği tuş takımlarıdır (Örnek: 1KHz, 10
KHz,.....)
5. Değer Arttırma Anahtarı: Frekans ve genlik arttırmamızı sağlayan kalibrasyon tuşlarıdır.
6. Modülasyon Tuşları: İstediğimiz modülasyonu seçmemizi sağlar: kare, sinüsoidal veya
üçgen modülasyon. Ayrıca LEVEL, WIDE gibi tuşlar istediğimiz sinyali elde etmemizi sağlayan
hassas ayarları yapabiliriz.
d) Osiloskop
Osiloskop, devre elemanlarının karakteristiklerinin çıkartılmasında ve zamana bağlı olarak
değişen gerilimlerin incelenmesinde kullanılan bir ölçü aleti olup, çok hızlı değişen bir veya
birden fazla sinyalin aynı anda incelenmesinde, genlik, frekans ve faz ölçümlerinde kullanılır.
Zamana bağlı olarak değişen bir akım veya gerilim fonksiyonu, ibreli (analog) veya sayısal
(digital) bir ölçme aleti ile ölçülebilmektedir. Fakat bu aletler fonksiyonun gerçek değişimi
hakkında bilgi verememektedirler. Ancak değişim, kısa aralıklarla okunan değerlerin
(zamanıda kaydederek) bir eksen takımı üzerinde gösterilmesi ile görülebilir ise de bu
oldukça zor bir iştir. Bu nedenle, işareti zaman düzleminde gösteren bir ölçüm aleti olan
osiloskoplar imal edilmiştir.
Sayfa | 4
İncelenecek işaretlerin osiloskop cihazına aktarılması için kullanılan bir çeşit kablodur.
Bir ucu osiloskoba bağlanırken sivri olan diğer ucu devredeki incelenecek işaretin bulunduğu
düğüme temas ettirilerek kullanılır. Probun bu ucunda genellikle krokodil konnektörü
şeklinde bir de toprak bağlantısı bulunur. Osiloskop probları x1 ve x10 şeklinde
ayarlanabilirler:
x1 : izlenen sinyali bozmadan ve değiştirmeden osiloskoba ulaştırır.
x10 : izlenen sinyal onda birine zayıflatılarak osiloskoba ulaştırılır. Bu takdirde, sinyalin gerçek
genlik değeri ekranda görünen değerlerin 10 katıdır.
Osiloskobun nasıl kullanılacağı ile ilgili bilgiler aşağıda verilmiştir.
Dikey Kontrol
Dikey kontrol seçilmiş olan dalga (CH1,CH2) için geçerli olacaktır.
VOLTS/DIV ayar düğmesi ile dikey koordinatın skalası ayarlanır.
POSITION ayar düğmesi ile ekranda görülen dalganın (CH1 veya CH2) dikey pozisyonu ayarlanabilir.
Sadece gösterim olarak sinyal yukarı çıkar, değer olarak hiçbir değişiklik olmaz.
Ekranın solundaki F serisi tuşlarının CH1 veya CH2 gösterilirken üstlendiği fonksiyonlar aşağıda
gösterilmiştir. Bazı durumlarda bu tuşlar değişik görevler alır. Genel olarak bizim için geçerli olan
kullanımlardan bahsedilecektir.
Ölçülen sinyalin AC-DC-Toprak olduğu konusunda
ayarlama yapmaya yarayan butondur. (F1)
Ölçülen sinyalin invertini almaya yarayan ayar butonudur. ON olarak
ayarlandığında ölçülen sinyalin tersi gösterilir. (F2)
Probun elektronik ortamda ayarlanmasını sağlar. Eğer ölçülen sinyalin
10 veya 100 katı büyük bi sinyal görmek isterseniz bu ayar kısmını 10 veya 100’e ayarlayarak
istediğinizi yapabilirsiniz. (F4)
Sayfa | 5
Yatay Kontrol
Yatay kontrol menüsüne girebilmek için öncelikle Menu butonuna basılması gerekir.
POSITION ayar düğmesi ile girişteki sinyal yatay olarak pozisyon değiştirir.
TIME/DIV ayar düğmesi ile yatay koordinatta skalandırılmış olan eksenin skadası
değiştirilebilir.
Sinyal Giriş Bağlantıları
1) CH1 ve CH2 girişleri 2) Topraklama girişi 3) Harici bir sinyal girişi
e) Multimetre
Laboratuar ortamında birçok elektronik devrenin istenilen biçimde çalıĢması için gerekli
ölçümlerin yapılması gerekir. Bu ölçümler multimetre olarak adlandırılan cihazla yapılır.
Multimetrenin kulanımı kısaca anlatılacaktır.
Ölçülmesi istenen özellik fonksiyon seçim düğmesi ile seçilir ve dijital ekrandan ölçüm
sonucu okunur.
Sayfa | 6
1) OFF konumu
Cihazı kapatmak için kullanılır.
2) V konumu
1.Fonksiyon: AC gerilimi ölçer
2.Fonksiyon: DC gerilimi ölçer.
3) Ω/Buzzer konumu
1.Fonksiyon: Direnç ölçmek için kullanılır.
2.Fonksiyon: Kısa devre testi (Buzzer).
4) Diyot/C konumu
1.Fonksiyon: Diyot eşik gerilim değerini ölçer.
2.Fonksiyon: Kondansatör kapasite değerini ölçer.
5) mA konumu
1.Fonksiyon: AC akım (mili amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır.
2.Fonksiyon: DC akım (mili amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır.
6) 20A konumu
1.Fonksiyon: AC akım (amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır.
2.Fonksiyon: DC akım (amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır.
7) Hz konumu
Frekans ölçmek için kullanılır.
Ayrıca multimetrelerin genellikle alt kısımlarında ölçüm problarının bağlandığı kısım bulunur.
Sayfa | 7
Referans ucu (Siyah Kablo) her zaman 3 numaralı girişe takılır. Akım amper mertebesinde
ölçülürken kırmızı kablo 1 numaralı girişe takılır. Akım miliamper mertebesinde ölçülürken
kırmızı kablo 2 numaralı girişe takılır. Gerilim, direnç gibi geri kalan özellikler ölçülürken
kırmızı kablo 4 numaralı girişe takılır.
f) Dirençler
v(t)=Ri(t) ya da i(t)=Gv(t) bağıntısı ile tanımlanan 2-uçlu elemana lineer zamanla
değişmeyen direnç elemanı denir. Yukarıdaki tanım bağıntılarında R reel katsayısı direnç
elemanının direnci (rezistansı), G reel katsayısı da iletkenliği (kondüktansı)’dir. Universal
birim sisteminde R' nin birimi ohm (Ω), G'nin birimi ise siemens (S) dir. Direnç ile iletkenlik
arasında GR=1 bağıntısı vardır. Dirençler, elektrik veya elektronik devrelerinde akımı kontrol
etmek amacıyla oldukça yaygın olarak kullanılan elemanlardır. Dirençler, kullanılacak yere ve
amaca göre çeşitli şekillerde üretilirler. Bunlardan başlıcaları:
a) Sabit dirençler
b) Değişken dirençler
c) Foto rezistif dirençler
d) Isıya duyarlı dirençler
a) Sabit Dirençler: Fiziksel olarak bir bozulmaya uğramadığı sürece direnç değeri (rezistansı)
değişmeyen yani aynı kalan dirençlerdir. Bunların boyutu ve yapılışı içinden geçen akıma
dolayısıyla üzerinde harcanan güce göre değişir. Dirençlerin değerleri ve toleransları renk
kodu denilen işaretleme ile belirtilir.
Sayfa | 8
b) Değişken Dirençler: Direnç değeri, 0 Ω ile üretici firma tarafından belirlenmiş bir üst sınır
aralığında değişen dirençlerdir. Örneğin 10 kΩ'luk bir değişken direncin değeri 0-10 kΩ
arasında değiştirilebilir. Değişken dirençler bir devrede direnç değerinin sık sık değişmesi
istendiği zaman kullanılırlar. Değişken dirençler istenen güce göre karbonlu veya tel sargılı
olurlar.
c)Foto Rezistif Dirençler: Bunların isminden de anlaşılacağı gibi direnç değeri, üzerine düşen
ışığın şiddetine göre değişen özel dirençlerdir. Bu tip dirençler endüstriyel uygulamalarda
oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.
d)Isıya Duyarlı Dirençler: Direnci ısıya bağlı olarak değişen nonlineer dirençlerdir (PTC, NTC).
g) Kapasitanslar
Kondansatör iki levha arasına konmuş bir dielektrik maddeden ibarettir. Elektrik ve
elektronik devreler için temel devre elemanlarından biridir. Elektronikte iki kat arasında
kuplaj, by pass, dekuplaj, bloklama, ayar ve filtre elemanı olarak kullanılır. Elektrik
devrelerinde, güç katsayısının düzeltilmesinde, bir fazlı motorlarda ilk hareketi sağlamada ve
kalkınma momentini artırmada kullanılır. Kapasitansın değeri üzerinde yazılıdır.
2) Ön Deney Raporu ve Deney Sonuç Raporunun Hazırlanması
Bu raporlar kişisel olarak hazırlanacaktır.
a) Ön Deney Raporu
Ön deney raporu ile öğrencilerin deney konularına önceden çalışması hedeflenmektedir.
Dolaysıyla ön deney raporu hazırlanmadan önce deney föyünün deneyle ilgili teorik bilgiler
kısmı iyice okunmalıdır. Daha sonra ön hazırlık soruları çözmeli ve bir rapor halinde deneye
gelirken getirilmelidir.
Sayfa | 9
b) Deney Sonuç Raporu
Deney sonuç raporu ile öğrencilerin deneyde görülmesi hedeflenen sonuçlara ulaşılıp ulaşılmadığı
kontrol edilmektedir. Deney sonuç raporunda; deney adı, deneyin amacı ,deneyin yapılışı,deney
sonuçları,deney sonuç soruları, deneyle ilgili kişinin yorumu ve sonuç kısımları bulunmalıdır. İmzalı
belge veya kopyası eklenmelidir.
Sayfa | 10
DENEY #1
DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
Deneyin Amacı :
Bir ölçü aleti ile diyotu kontrol etme.
Diyodun doğru ve ters polarlama karakteristiğini incelemek.
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) 1N4007 Diyot
2) DC Güç Kaynağı
3) Avometre
4) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Diyot bir yönde akımı diğer yöne göre daha iyi ileten, yarıiletken bir malzemedir.
Diyot uçları arasındaki potansiyel fark diyotun iletime geçip geçmeyeceğini belirler. Eğer anot
katoda göre daha pozitif ise, diyot akımı iletecektir ve bu durumda diyot doğru kutuplanmış
demektir. Eğer katot anoda göre pozitif ise diyot çok küçük bir sızıntı akımının geçmesine izin
verecektir ve bu durumda diyot ters kutuplanmış demektir.
Doğru kutuplamada, diyot üzerinde düşen gerilim yaklaşık 0,7 V’tur. Bu eşik
gerilimden daha düşük değerlerde, diyot sadece küçük bir akımın geçmesine izin verir. Bu
eşik gerilimi diyot karakteristik eğrisi üzerinde büküm olarak adlandırılır. Çünkü bu bölgede
diyot üzerinde düşen gerilimle diyottan geçen akım değişmektedir. Dolaysıyla diyodun
direnci değişmektedir. Aşağıdaki formül diyotun AC veya dinamik direncini hesaplamak için
kullanılır.
Burada
: Diyot üzerinde düşen gerilimdeki değişim
: Diyot akımındaki değişim
Diyot eğrisi üzerinde herhangi bir noktadaki direnç, statik veya DC direnç olarak
adlandırılır ve ohm kanunu kullanılarak hesaplanır.
Burada
: Diyot üzerinde düşen gerilim
Sayfa | 11
: Diyot üzerinden geçen akım
Diyot üzerinden akan akım ve diyot üzerinde düşen gerilim arasındaki ilişki aşağıdaki
grafikte gözükmektedir.
Ön Hazırlık Soruları :
+
VR
-
+
1 kΩ
+
+
anot
-
katot
-
-
460 kΩ
+
E
VR
+
+
VD
E
-
-
-
anot
+
katot
Şekil 1
VD
Şekil 2
S.1. Şekil 1’deki devrede E = 5 V ise ve diyot üzerindeki gerilim düşümü 0,7 V olduğu
varsayılırsa 1 kΩ direncinin üzerinden akan akımı bulunuz.
S.2. Şekil 1’deki devrede diyot nasıl gerilimlenmiştir ? (Doğru,Ters)
S.3. Şekil 2’deki devrede E = 25 V ise ve diyot üzerindeki gerilim düşümü 0,7 V olduğu
varsayılırsa 460 kΩ direncinin üzerinden akan akımı bulunuz.
Sayfa | 12
S.4. Şekil 2’deki devrede diyot nasıl gerilimlenmiştir ? (Doğru,Ters)
S.5. Şekil 1’deki devreyi Electronic Workbench’te kurunuz. E gerilimini adım adım yükselterek
VD geriliminin değişimini gözlemleyin ve sonuçları yazınız.
Deneyin Yapılışı :
1) Multimetre ile yandaki şekilde de görüldüğü gibi diyotun
sağlamlığını ölçünüz. Eğer kullanacağınız diyotu şekildeki gibi
ölçtüğünüzde sağlam ise 0,3 – 0,7 V arası bozuk ise bu değerler
haricinde bir değer göstermelidir.
2) Şekil 1’deki devreyi kurunuz.
3) E gerilim kaynağını, diyot uçlarındaki VD’nin Tablo 1’deki
değerleri için ayarlayınız ve tabloda doldurmanız istenen
değerleri ölçerek doldurunuz.
4) Şekil 2’deki devreyi kurunuz.
5) E gerilim kaynağını, diyot uçlarındaki VD’nin Tablo 2’deki
değerleri için ayarlayınız ve tabloda doldurmanız istenen
değerleri ölçerek doldurunuz.
+
VR
-
+
1 kΩ
+
+
anot
-
katot
-
-
460 kΩ
+
E
VR
+
+
VD
E
-
-
Şekil 1
-
anot
+
katot
Şekil 2
Sayfa | 13
VD
VD (Volt)
E (Volt)
VR (Volt)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Tablo 1
VD (Volt)
E (Volt)
VR (Volt)
0
-5
-10
-15
-20
-25
Tablo 2
Deney Sonuç Soruları
S.1. Tablo 1’de elde edilen sonuçlarla diyotun I-VD eğrisini çiziniz. Yatay eksene VD dikey
eksene ise I akımını yerleştirin.
S.2. Tablo 1’de elde edilen sonuçlarla VD = 0.1 V VD = 0.2 V ve VD = 0.6 V değerleri için diyotun
statik direncini bulunuz.
S.3. Tablo 2’de elde edilen sonuçlarla VD = -10 V değeri için diyotun statik direncini bulunuz.
S.4. Deney sonuçlarını ve iki gerilimleme arasındaki farkları sözel olarak ifade ediniz.
Sayfa | 14
DENEY #2
ZENER DİYOT
Deneyin Amacı :
Zener diyotun I-V karakteristiğini oluşturmak
Zener diyotun voltaj regülatörü olarak kullanılışını görmek
Zener diyotun regülasyon çizgisini ve zener diyot regülatörünün çıkış direncini ölçmek
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) 1N4736 6.8 V (1 W) Zener Diyot
2) DC Güç Kaynağı
3) Avometre
4) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Eğer yarı iletken bir diyot üzerine uygulanan ters gerilim, diyot kırılma noktası adı
verilen değere ulaşırsa, bundan böyle diyotun bu yönde akım geçirmesi oldukça zorlaşır.
Fakat bu durum diyot için belirlenmiş güç kaybı değerine ulaşana dek, diyota zarar vermez.
Diyotun kırılma geriliminin değeri, üretim aşamasında diyotun oluşturulacağı yarı
iletken maddenin katkı oranı ile ilgilidir. Sıradan diyotlardan farklı olarak zener diyotlar, daha
fazla katkı oranına sahiptirler. Çünkü zener diyotlar üzerinde düşen gerilim üzerinden geçen
akımın değişmesine rağmen sabit kalacak şekilde tasarlanmıştır. Bu özelliğiden dolayı zener
diyotlar, sabit gerilimin gerekli olduğu voltaj regülatörü uygulamalarında kullanılır. Şekil 1’de
tipik bir I-V karakteristik eğrisi ve eğri üzerindeki VZ ile işaretlenmiş kırılma gerilimi
gözükmektedir. Sıradan diyotlar ile zener diyotun ileri yönde kutuplanmış bölgelerinin farklı
olmadığına dikkat ediniz.
Sayfa | 15
Şekil 1
Şekil 1’deki gibi bir karakteristiğe sahip bir zener diyot, ideal olarak adlandırılır. Çünkü
şekilden de anlaşıldığı gibi geri veya ters yönde kutuplanmış bölgedeki karakteristiği
tamamen dik bir çizgidir. Bu durumda, kırılma bölgesinde diyot üzerinden geçen akım değişse
bile VZ kesinlikle sabit kalacaktır. Diğer bir deyişle
olacaktır. Kırılma bölgesinde
zener diyotun direnci aşağıdaki formül kullanılarak bulunabilir.
Pratikte zener diyotların direnci sıfır değildir. Ancak voltaj regülatörü olarak
kullanımına izin verilecek kadar küçüktür.
Şekil 4’te zener diyot kullanılarak oluşturulmuş bir voltaj regülatörü devresi
gözükmektedir. Diyot ters polarlama bölgesinde çalışmaktadır ve yük üzerine düşen gerilim
de VZ gerilimine eşittir. Devrenin düzgün bir şekilde çalışması için, diyotu sürekli kırılma
bölgesinde tutacak yeterince büyük ve ters bir akım değerine gerek duyulmaktadır.
Eğer zener diyot voltaj regülatörü devresinde çalıştırılacak ise aşağıdaki maddelere
dikkat edilmelidir.
Giriş gerilimi E diyot ve yük direnci üzerinden akacak kırılma akımını
sağlayabilecek yeterli büyüklüğe sahip olmalıdır.
RL yük direnci üzerinden tüm akımı akıtabilecek kadar küçük bir değere sahip
olmamalıdır. Çünkü böyle bir durumda RL kısa devre gibi olacak ve diyot
üzerinden hiçbir akım akmayacaktır. Dolaysıyla diyot kırılma bölgesinden
uzaklaşır.
Zener diyotun güç kaybı ( PZ = VZ . IZ ) üretici firmanın belirlediği değeri
aşmamalıdır. Eğer yük açık devre olursa yani değeri çok büyük olursa tüm
akım diyottan geçeceğinden zener zarar görebilir.
1 ve 2. şartlar E ve RL değerinin büyük olması fakat bunun yanında 3.şartta bu iki
değerin küçük olması konusunda kısıtlamalar getirmektedir. Şekil 4’deki Rs direnci tüm
şartların oluşturulmasında kritik bir rol üstlenmiştir. Aşağıdaki eşitlik RS direnci için geçerli
aralığın hesaplanmasında kullanılmaktadır.
Burada E(min) ve E(max) düzensiz dalgalanan gerilimin minimum ve maksimum
değerlerini, IZ(min) diyotu kırılma noktasında tutmak için gerekli ters akımın minimum
değerini, IZ(max) diyotun üretim safhasında belirlenen güç seviyesini aşmamasını sağlayan
maksimum akımı, RL(min) ve RL(max) yük direncinin maksimum ve minimum değerlerini ifade
eder.
Sayfa | 16
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. Zener diyotun uygulanma alanları nelerdir?
S.2. Zener diyot ile diyot arasında ne gibi farklar vardır ?
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1’de verilen devreyi zener diyotun doğru kutuplanma karakteristiğini çıkarmak
için kurunuz.
2) Uygulanan E gerilimini, zener diyot üzerinde düşen gerilim değeri V’nin Tablo 1’deki
her bir değeri için ayarlayınız. Her bir V değeri için, direnç üzerinde düşen gerilimi
ölçünüz. Direnç üzerinde düşen gerilimi akımı hesaplamada kullanılacaktır.
3) Şekil 2’de verilen devreyi zener diyotun ters kutuplanma karakteristiğini çıkarmak için
kurunuz.
4) Uygulanan E gerilimini, Tablo 2’de yer alan zener diyotun üzerinden geçen akım
değerlerini elde edecek şekilde ayarlayınız. Her bir IZ değeri için, zener diyot üzerinde
düşen gerilimi ölçünüz.
5) Şekil 3’de verilen devreyi zener diyotun voltaj regülatörü olarak nasıl kullanıldığını
görmek amacıyla kurunuz.
6) Regülasyon çizgisini belirlemek için RL=10 kΩ ve E=10 V yapınız. Tablo 3’teki her bir E
değeri için 6.basamağı tekrarlayınız.
7) Regülatörün çıkış direncini belirlemek amacıyla yine RL=10 kΩ ve E=10 V yapınız. Daha
sonra VL yük gerilimini ölçünüz ve bu ölçme işlemini Tablo 4’te sıralanmış tüm RL
değerleri için tekrarlayınız.
VR
+
V (Volt)
1 kΩ
E
V
VR (Volt)
0.1
0.3
-
0.5
0.6
Şekil 1
Tablo 1
Sayfa | 17
I
VR
50 µA
A
100 µA
100 Ω
-
V (Volt)
1 mA
E
V
5 mA
+
10 mA
15 mA
20 mA
Şekil 2
30 mA
Tablo 2
IS
+
RS
1 kΩ
IZ
E
V (Volt)
IL
VL (Volt)
10
RL
-
VL
11
13
15
Tablo 3
Şekil 3
RL
VL (Volt)
10 kΩ
8 kΩ
6.7 kΩ
4.7 kΩ
2.2 kΩ
Tablo 4
Sayfa | 18
Deney Sonuç Soruları
S.1. Tablo 1 ve 2’deki lçüm sonuçlarından faydalanarak milimetrik kağıda zener diyotun
doğru kutuplama karakteristiğini çiziniz.
S.2. IZ = 5 mA ve IZ = 30 mA arasındaki ters kırılma bölgesindeki ZZ zener diyotun empedansını
hesaplayınız.
S.3. Şekil 3’te kullanılan RS direncinin, seçilen yük direnci ve giriş gerilimi için uygun bir değer
olup olmadığını değerlendiriniz. IZ(min) değerini 1. Sorunun cevabı olarak çizdiğiniz grafik
üzerinden belirleyiniz.
Sayfa | 19
DENEY #3
DİRENÇ,DİYOT VE TRANSİSTÖRLERLE YAPILAN KAPILAR
Deneyin Amacı :
Direnç, diyot ve transistörlerle temel lojik kapıların yapılmasını öğrenmek
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) 1N4007 Diyot
2) DC Güç Kaynağı
3) LED
4) Transistör
5) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Direnç, diyot ve transistörler ile temel kapılar olan And, Or ve invert kapıları yapılabilir.
AND kapısı
+V
+5V
R3
390
1
A
1N4001
0
1
B
1N4001
C
0
R1
390
R2
390
Yandaki devrede bulunan iki konumlu
anahtarlar girişleri temsil etmektedir. Girişlere
göre çıkıştaki LED on/off olarak değişmektedir.
Devre incelenecek olursa iki girişte 0
konumunda olursa akım diyotlardan geçip
çevrimini tamamlayacaktır. Fakat iki girişte 1
konumunda olursa R3 üzerinden gelen akım
sadece çıkış ledi üzerinden akar ve çıkış 1 olarak
belirlenir.
OR kapısı
+V
+5V
1
A
1N4001
0
1
B
1N4001
C
0
R1
390
R2
390
R3
390
Yandaki devrede bulunan iki konumlu anahtarlar
girişleri temsil etmektedir. Girişlere göre çıkıştaki
LED on/off olarak değişmektedir. Devre
incelenecek olursa iki girişte 0 konumunda olursa
devreye akım gelmeyecektir. Eğer herhangi bir
giriş 1 olduğunda ise o giriş üzerinden akım
devreye girecek ve çıkış ledini üzerinden
akacaktır.
Sayfa | 20
Invert kapısı
+V
+5V
R3
390
B
1
A
R2
BC238
3.3
0
R1
390
Yandaki devrede bulunan iki konumlu anahtar girişi
temsil etmektedir. Giriş anahtarı 0 konumunda iken
transistorün base girişinden akım geçmeyecektir.
Bundan dolayı transistörün collector girişindeki akım
emitere akmayacaktır. Dolaysıyla akım çıkış ledi
üzerinden akar. Sıfır girişine karşılık çıkışta 1 konumu
görülmüştür. Buda lojikte invert kapısını temsil eder.
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. 2 girişli AND kapısının doğruluk tablosunu çiziniz.
S.2. 2 girişli OR kapısının doğruluk tablosunu çiziniz.
S.3. Invert kapısının transistörlü devresini çiziniz.
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1’de verilen devreyi kurunuz.
2) A ve B girişlerini değiştirerek Tablo 1’deki doğruluk tablosunu doldurunuz.
3) Şekil 2’de verilen devreyi kurunuz.
4) A ve B girişlerini değiştirerek Tablo 2’deki doğruluk tablosunu doldurunuz.
5) Şekil 3’te verilen devreyi kurunuz.
Sayfa | 21
6) A girişini değiştirerek Tablo 3’deki doğruluk tablosunu doldurunuz.
+V
+V
+5V
+5V
R3
390
1
1
A
1N4001
A
1N4001
0
0
1
1
B
1N4001
B
1N4001
C
C
0
0
R1
390
R2
390
R1
390
Şekil 1
R2
390
Şekil 2
+V
+5V
R3
390
B
1
A
R2
BC238
3.3
0
R1
390
Şekil 3
Girişler
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
Çıkış
C
Tablo 1
Girişler
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
Tablo 2
Sayfa | 22
Çıkış
C
R3
390
Giriş
A
0
1
Çıkış
B
Tablo 3
Deney Sonuç Soruları
S.1. Tablo 1’deki doğruluk tablosu hangi logic kapıya aittir ?
S.2. Tablo 2’deki doğruluk tablosu hangi logic kapıya aittir ?
S.3. EXOR ve EXNOR kapılarını bu deneyde öğrendiklerinizle tasarlayınız.
Sayfa | 23
DENEY #4
EMİTÖRÜ ORTAK / KOLLEKTÖRÜ ORTAK KARAKTERİSTİĞİ
Deneyin Amacı :
Laboratuarda yapılan ölçümlere dayanarak emiteri ve kollektörü ortak bağlantının
giriş ve çıkış karakteristiklerini çıkarmak.
Emiteri ve kollektörü ortak bağlantı şekillerinin akım kazançlarını incelemek.
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) 2N2222 silisyum transistör veya eşdeğeri
2) DC Güç Kaynağı
3) Avometre
4) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Bu bölümde iki tip transistör öngerilimleme metodu incelenecektir. Bunlardan birincisi. Ortak
emiter; ikincisi de ortak kollektör veya emiter izleyici devresidir.
Transistör öngerilimlendirmede en sık kullanılan düzen, emiterin toprağa bağlandığı emiteri
ortak bağlantı şeklidir. Ortak emiter bağlantı şeklinde giriş akımı IB , giriş gerilimi de VBE ‘ dir.
Çıkış akımı IC , çıkış gerilimi de VCE olmaktadır. Kollektör akımının beyz akımına oranına akım
kazancı denir ve β ile gösterilir.
Şekil 1’de ortak emiter öngerilimlendirme düzeninin giriş karakteristiği görülmektedir. Bu
karakteristikler sabit kollektör-emiter gerilimi için beyz akımı ile beyz-emiter gerilimi
arasındaki ilişkiyi göstermektedir.
Şekil 1
Sayfa | 24
Bir diğer önemli öngerilimlendirme metodu da, ortak kollektör öngerilimlendirme düzenidir.
Bu tip yüksek giriş direnci ve düşük çıkış direnci isteyen kuvvetlendiricilerde kullanılır. Şekil
2’de ortak kollektör öngerilimlendirme düzeninin giriş karakteristiği gösterilmiştir.
Şekil 2
Şekil 3’te de emiteri ortak bağlantı şekline ait çıkış karakteristiği gözükmektedir. Ortak
kolektörün çıkış karakteristiği düşey eksen hariç emiteri ortak ile aynıdır. Bu eğrilerde sabit
beyz akımı için kollektör (veya emiter) akımının kollektör-emiter gerilimine oranını
görülmektedir.
Şekil 3
Sayfa | 25
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. β nasıl ifade edilir ?
S.2. Ortak emiter öngerilimlendirme için IB - VBE karakteristiğini çiziniz.
Deneyin Yapılışı :
1) Emiteri ortak bağlantı şeklinde giriş karakteristiğini belirlemek için Şekil 4’teki devreyi
kurunuz.
2) VCE ve VBE’yi Tablo 1’de gösterilen değerleri 1 MΩ ve 10 kΩ’luk potansiyometreler ile
ayarlayarak elde ediniz. Tablo 1’de yer alan her bir VCE ve VCB değerleri için 1 kΩ’ luk
direnç uçlarında düşen gerilimleri (VRB) ölçüp, kaydediniz. Burada VCE’nin sabit
kaldığından emin olmanız için 2 adet ölçü aleti kullanmanız önerilir.
3) Emiteri ortak bağlantıda çıkış karakteristiğini incelemek için Şekil 4’te gösterilen
devredeki 10 kΩ’luk potansiyometreyi son değerine (max) ayarlayınız. Bu durum
VCE‘nin yaklaşık olarak sıfıra düşmesine sebep olacaktır. Daha sonra 1 MΩ’luk
potansiyometreyi, IB 10 µA olacak şekilde ayarlayınız. (VRB 10 mV olduğunda, IB’nin 10
µA olduğuna dikkat ediniz.) Daha sonra Tablo 2’deki her bir V CE değeri için 10 kΩ’luk
potansiyometreyi IB ‘nin sabit kalmasını sağlayarak ayarlayınız.
4) Tablo 2’de gösterilen VCE ve IB’nin her bir kombinasyonu için 100 Ω’luk direnç
ucundaki VRC gerilimini ölçüp kaydediniz.
5) Kollektörü ortak bağlantının giriş karakteristiğini incelemek için aşağıdaki devreyi
kurunuz.
6) 1 MΩ ve 10 kΩ’luk potansiyometreleri kullanarak Tablo 3’te gösterilen VCE ve VCB
değerlerini elde ediniz. VCE ve VCB değerlerinin her ikisi de potansiyometre ile çok
hassas ayarlardan sonra elde edilmektedir. Bu ayarlara dikkat ediniz.
7) IB akımının hesaplanmasında kullanılacak olan ve Tablo 3’te gösterilen 1 kΩ direnç
uçlarındaki VRB gerilimini ölçüp kaydediniz.
Şekil 5
Şekil 4
Sayfa | 26
VCE = 5 V
VCE = 3 V
VBE
VRB
VBE
0.63 V
0.63 V
0.64 V
0.64 V
0.65 V
0.65 V
0.66 V
0.66 V
VRB
Tablo 1
IB= 10 µA
VCE
IB= 20 µA
VRC
VRC
IB= 30 µA
VRC
IB= 40 µA
IB= 50 µA
VRC
VRC
0.2 V
0.4 V
0.8 V
1V
3V
5V
Tablo 2
VCE = 3 V
VCB
VRB
VCE = 5 V
IB
VCB
VRB
VCE = 7 V
IB
VCB
2.4 V
4.4 V
6.4 V
2.3 V
4.3 V
6.3 V
2.2 V
4.2 V
6.2 V
2.1 V
4.1 V
6.1 V
2.0 V
4.0 V
6.0 V
1.9 V
3.9 V
5.9 V
1.8 V
3.8 V
5.8 V
1.7 V
3.7 V
5.7 V
Tablo 3
Sayfa | 27
VRB
IB
Deney Sonuç Soruları
S.1. Tablo 1’deki verilere kullanarak emiteri ortak öngerilimlendirme devresinin giriş
karakteristiğini çiziniz.
S.2. Tablo 2’deki verilere kullanarak emiteri ortak öngerilimlendirme devresinin çıkış
karakteristiğini çiziniz.
S.3. Tablo 3’deki verilere kullanarak kollektörü ortak öngerilimlendirme devresinin giriş
karakteristiğini çiziniz.
S.4. Tablo 2’deki her bir VCE değeri için IB = 30 µA olduğu durumdaki tüm β değerlerini
hesaplayınız.
Sayfa | 28
DENEY #5
BJT ÖNGERİLİMLEME
Deneyin Amacı :
BJT ön gerilimlendirme devrelerine örnek olarak verilen 3 değişik bağlantının çalışma
noktalarını belirlemek.
Her bir bağlantı türünü ısı kararlılığı açısından değerlendirmek.
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1)
2)
3)
4)
2N2222 NPN transistör
DC Güç Kaynağı
Avometre
Çeşitli Değerlerde Dirençler ve Potansiyometreler
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Lineer transistör devrelerinde emiter diyotunun doğru ; kollektör diyotunun da ters
kutuplanması gerekir. Transistör akım ve geriliminde bir değişimin olması için transistör AC
bir gerilimle sürülür. Bu durumda uygulanacak olan bu AC geriliminin emiter diyotunu ters
veya kollektör diyotunu da doğru kutuplamasını önlemek üzere öncelikle çalışma noktası
belirlenmelidir. Uygulanan AC işaret çok büyük değilse ve çalışma noktası da uygun
seçilmişse (ortada veya ortaya yakın) girişin pozitif veya negatif salınımları boyunca transistör
aktif bölgede kalacaktır.
Bu deneyde 3 tane basit ve birbirinden farklı ön gerilimlendirme devresine yer verilmiştir. Bu
3 devrenin her birinde çalışma noktası Q , transistör aktif bölgede kalacak şekilde
tasarlanmıştır.
Beyz Öngerilimlendirme
Şekil 1a
Sayfa | 29
Şekil 1b
Şekil 1a’da bu tip devreye bir örnek verilmiştir. VBE gerilim kaynağı emiter diyotunu ileri
yönde kutuplamaktadır. Burada RB direnci akımı sınırlandırmaktadır. Ohm kanununa göre
beyzden geçen akım aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır.
Burada silisyum transistör için VBE = 0,7 V. Germanyum transistör için ise 0,3 V alınacaktır.
Kollektör devresinde VCC gerilimi RC direnci üzerinden kollektör diyotunu ters
kutuplamaktadır. Kirchoff gerilim kuralına göre;
Aşağıda verilen devrede VCC ve RC sabit; VCE ve IC değişken değerlerdir.
Yukarıdaki eşitliği aşağıdaki gibi yeniden düzenleyebiliriz.
Şekil 1b’de 3 nolu eşitlikten yola çıkarak çizilmiş kollektör eğrileri gözükmektedir.
eğimine sahip doğrunun dikey ekseni kestiği nokta
, yatay ekseni kestiği nokta ise
değerdir. Bu doğruya DC yük doğrusu denir. Beyz akımları ile DC yük doğrusunun kesiştiği
nokta transistörün çalışma noktasıdır ve Q ile gösterilir.
eğrisinin yük doğrusunu kestiği nokta kesim noktası (cut off) olarak
adlandırılır. Bu noktada beyz akımı bilindiği gibi 0 ve kollektör akımı da çok küçük bir değere
sahiptir. Kesim bölgesinde emiter diyotu artık ileri yönde kutuplanamaz ve normal transistör
çalışması da sona erer. Transistör kesimdeyken VCE gerilimi neredeyse VCC gerilimine eşit
olur.
Maksimum beyz akımının geçtiği anda kollektör akımı da maksimum değerine ulaşır.
Bu andan itibaren kollektör diyotu ters kutuplanmış olarak kalamaz ve yine normal transistör
çalışması sona erer.
eğrisi ile yük doğrusunun kesiştiği nokta doyum (saturation)
noktası olarak adlandırılır. Transistör doyumdayken kolektörden geçen akım aşağıdaki gibi
hesaplanır.
Sayfa | 30
Doyumda beyzden geçen akım ise;
Kesim ile doyum arasında kalan bölge aktif bölgedir. Aktif bölgede her zaman emiter diyotu
doğru kollektör diyotu da ters kutuplanır.
Kollektöre Geri-Beslemeli Öngerilimlendirme
Şekil 2
Şekil 2’de daha basit ve düşük frekanslardaki davranışı iyi olan bir öngerilimlendirme
devresi gözükmektedir. Şekil 1’de olduğunun tersine burada RB direnci de güç kaynağına
değil de transistör kollektör terminaline bağlanmıştır. Beyz direncine sabit bir gerilim
uygulamak yerine, burada beyze β değerine bağımlı olarak değişen kollektör gerilimi
uygulanmaktadır. Burada geri-besleme devreye girmektedir. β sıcaklığa bağlı olarak değişen
bir parametre olduğundan bu devrede sıcaklık artınca buna bağlı olarak β artacak ; bu da
daha fazla kollektör akımının geçmesine neden olacaktır. Fakat kollektör akımı artar artmaz
VCE gerilimi azalacaktır. (Çünkü RC üzerinde düşen gerilim artacaktır) VCE geriliminin azalması
demek beyz direncini süren geriliminde azalması demektir. Geri besleme olmadığı durumda
beyz akımı azalınca kollektör akımı artacaktır. Fakat geri besleme varken kollektör akıma
etkisi daha çabuk artmamaktadır. Kollektör akımı yaklaşık olarak aşağıdaki gibi hesaplanır.
Kollektör-emiter gerilimi ise;
Sayfa | 31
Çalışma noktasının ortada olmasını sağlayan beyz direnci (yani
) yaklaşık olarak
aşağıdaki gibidir.
Gerilim Bölücü Dirençler ile Öngerilimlendirme
Şekil 3
Şekil 3’te en çok kullanılan ön gerilimlendirme şekli olan gerilim bölücülü bağlantı
şekli gözükmektedir. Burada R1 ve R2 dirençlerinin VCC gerilimi bölmesinden ötürü devre bu
ismi almıştır. R2 direncinin üzerinde düşen gerilim emiter diyotunu ileri yönde kutuplayacak
gerilimdir. VCC gerilim kaynağı her zaman olduğu gibi kollektör direncine ters
kutuplamaktadır.
Şekil 3’te yer alan devrede beyz akımı R1 ve R2 dirençlerinin üzerinden geçen akımla
karşılaştırıldığında çok küçüktür. R2 direncinin üzerinde düşen gerilim ve daha sonra da
transistörün emiter direnci üzerinde düşen gerilim aşağıdaki gibi hesaplanır.
Emiter direnci üzerinden geçen akım da aşağıdaki gibi hesaplanır.
Transistörün kollektör ile emiter terminalleri arasındaki gerilim;
Sayfa | 32
IC ve IE akımlarının değerleri yaklaşık olarak birbirine eşit kabul edilebilir. Şekil 2’deki
devrede kollektör direnci üzerinden çok fazla akım geçerse, transistör doyuma ulaşacaktır.
İdealde bu durumda kollektör-emitör arası kısa devre kabul edilir. Transistör doyumda iken
kolektörden geçen akım aşağıdaki gibi hesaplanır.
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. Q çalışma noktasının doğru ayarlanması neden gereklidir?
S.2. Ön gerilimlemede Beyz direnci niçin büyük seçilir?
S.3. Transistör devrelerinin düzgün çalışması için emiter ve kollektör diyotlarının nasıl
kutuplanması gerekir?
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1a’daki verilen devreyi RC=470 Ω ve R1=470 kΩ (pot) değerleri ile kurunuz.
2) VCQ gerilimi 7 V oluncaya dek potansiyometreyi ayarlayınız ve potansiyometrenin bu
andaki değerini ölçerek, kaydediniz.
3) Kollektör ve beyzden geçen akımları ölçüp Tablo 1’e kaydediniz. (Kollektör direnci
üzerindeki gerilim ölçülerek de akımı hesaplanabilir.)
4) Bir havya ile transistörü (havyayı transistöre değdirmeden) ısıtınız. İşlem basamağı
3’ü tekrarlayıp, değerleri Tablo 1’e kaydediniz.
5) Şekil 2’deki devreyi RC=470 Ω , R1=100 kΩ (pot) ve RE=380 Ω değerleri ile kurunuz.
6) İşlem basamağı 2,3,4’ü tekrarlayınız.
7) Şekil 3’teki devreyi RC=470 Ω , RE=380 Ω ,R1=100 kΩ (pot) ve R2=10 kΩ değerleri ile
kurunuz.
8) İşlem basamağı 2,3,4’ü tekrarlayınız.
Sayfa | 33
Hesaplanan
Isıttıktan
Sonra
Şekil 3
Ölçülen
Oda
Sıcaklığı
Hesaplanan
Isıttıktan
Sonra
Şekil 2
Ölçülen
Oda
Sıcaklığı
Hesaplanan
Isıttıktan
Sonra
Oda
Sıcaklığı
Şekil 1
Ölçülen
VCQ
VBE
IBQ
ICQ
R1
Tablo 1
Deney Sonuç Soruları
S.1. Her bir devre için VBE = 0.6 V ve β = 150 kabul ederek, R1’i teorik olarak hesaplayınız ve
ölçtüğünüz değerlerle karşılaştırınız.
S.2. VBE , β ve ICQ’daki değişimlerden yola çıkarak en kararlı devre hangisidir ? Belirtiniz.
S.3. Şekil 3’te sıcaklık değişimine karşı kararlılık nasıl sağlanmıştır ? Açıklayınız.
Sayfa | 34
DENEY #6
İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİLER
Deneyin Amacı :
Eviren işlemsel kuvvetlendirici devresini öğrenmek
Evirmeyen işlemsel kuvvetlendirici devresini öğrenmek
İşlemsel kuvvetlendiricinin gerilim takipçisi olarak kullanışını öğrenmek.
İşlemsel kuvvetlendiricinin toplayıcı olarak kullanışını öğrenmek.
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
741 Opamp
DC Güç Kaynağı
Avometre
Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları
Osiloskop
Sinyal Jeneratörü
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
İşlemsel kuvvetlendiriciler, en fazla kullanılan lineer entegre devreleridir. İşlemsel
kuvvetlendiricilerin uygulama alanları basit gerilim kuvvetlendiricilerden karmaşık devrelere
kadar uzanmaktadır.
İşlemsel kuvvetlendiriciler, eviren ve evirmeyen kuvvetlendiriciler olmak üzere iki durumda
kullanılırlar. Eviren bir kuvvetlendiricide gerilim kazancı, aşağıdaki formülle hesaplanır.
Evirmeyen bir kuvvetlendiricide gerilim kazancı, aşağıdaki formülle hesaplanır.
Gerilim takipçisi kuvvetlendiricide gerilim kazancı yoktur. Giriş ve çıkış gerilimleri eşittir.
Gerilim takipçisi kuvvetlendiricide gerilim kazancı, aşağıdaki formülle hesaplanır.
İşlemsel kuvvetlendirici gerilim toplayıcı olarak kullanıldığında çıkış gerilimi ifadesi aşağıdaki
gibidir.
Sayfa | 35
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. Eviren bir kuvvetlendiricide gerilim kazancı nasıl ifade edilir.
S.2. Evirmeyen bir kuvvetlendiricide gerilim kazancı nasıl ifade edilir.
S.3. Gerilim toplayıcı devresinin çıkış gerilim denklemini yazınız ?
S.4. Eviren kuvvetlendirici, evirmeyen kuvvetlendirici, gerilim takipçisi ve gerilim toplayıcı
devrelerini çiziniz.
Deneyin Yapılışı :
1) İşlemsel kuvvetlendiricinin eviren kuvvetlendirici olarak kullanılışını görmek için,
aşağıdaki devreyi kurunuz. Diyagramdaki entegre devrenin üzerinde yer alan
rakamlar, entegrenin ayak numaralarına aittir.
2) Osiloskop kullanarak, VS giriş ve Vo çıkış gerilimlerini aynı anda gözlemleyiniz. İşaret
üretecinin çıkışını 100 mV ve 1 kHz’ e ayarlayınız. Tablo 1’deki bütün Rf değerleri için
çıkış gerilimini ölçüp kaydediniz. Ayrıca giriş ile çıkış arasındaki faz farkına dikkat
ediniz.
3) İşlemsel kuvvetlendiricinin evirmeyen kuvvetlendirici olarak kullanılışını görmek için,
aşağıdaki devreyi kurunuz.
Sayfa | 36
4) Osiloskop kullanarak, VS giriş ve Vo çıkış gerilimlerini aynı anda gözlemleyiniz. İşaret
üretecinin çıkışını 100 mV ve 1 kHz’ e ayarlayınız. Tablo 2’deki bütün Rf değerleri için
çıkış gerilimini ölçüp kaydediniz. Ayrıca giriş ile çıkış arasındaki faz farkına dikkat
ediniz.
5) İşlemsel kuvvetlendiricinin gerilim takipçisi olarak kullanılışını görmek için, aşağıdaki
devreyi kurunuz.
6) VS = 5 V ve 1 kHz’lik sinüs dalga giriş işaretine karşılık, çıkıştaki gerilimi ölçünüz. V S giriş
ve Vo çıkış gerilimlerini arasındaki faz farkına dikkat ediniz.
7) İşlemsel kuvvetlendiricinin gerilim toplayıcı olarak kullanılışını görmek için, aşağıdaki
devreyi kurunuz.
RF
100 mV
1 kΩ
~+
100 mV
~+
~+
100 mV
+15 V
1 kΩ
+
-
1 kΩ
V0
-15 V
8) Osiloskop kullanarak, VS giriş ve Vo çıkış gerilimlerini aynı anda gözlemleyiniz. Tablo
3’deki bütün Rf değerleri için çıkış gerilimini ölçüp kaydediniz.
Deney Sonuç Soruları
S.1. Tablo 1’deki tüm RF değerleri için gerilim kazancını deneyde ölçülen çıkış gerilimini
kullanarak ve
formülü ile bulunuz. Bulduğunuz bu değerle
formülünden
çıkan sonuçları karşılaştırınız. Teori ile deney sonuçları birbirini destekliyor mu ? Bu işlemi
tüm RF değerleri için yapınız.
Sayfa | 37
S.2. Tablo 2’deki tüm RF değerleri için gerilim kazancını deneyde ölçülen çıkış gerilimini
kullanarak ve
formülü ile bulunuz. Bulduğunuz bu değerle
formülünden çıkan sonuçları karşılaştırınız. Teori ile deney sonuçları birbirini destekliyor mu?
Bu işlemi tüm RF değerleri için yapınız.
S.3. Tablo 3’deki tüm RF değerleri için Vo gerilimini
formülü ile
hesaplayınız. Bulduğunuz değerleri ölçülen değerlerinizle karşılaştırınız. Teori ile deney
sonuçları birbirini destekliyor mu ?
470 Ω
1 kΩ
2.2 kΩ
4.7 kΩ
10 kΩ
100 kΩ
Tablo 1
470 Ω
1 kΩ
2.2 kΩ
4.7 kΩ
10 kΩ
100 kΩ
Tablo 2
1 kΩ
2 kΩ
Tablo 3
Sayfa | 38