BÖLÜM 7

BÖLÜM 7
ÇEŞİTLİ YÜKSELTEÇLER
Amaç: Ortak kolektörlü amplifikatör, PNP ortak emetörlü yükselteç ve iki katlı yükselteç
devrelerinin incelenmesi.
BİLGİ
7.1 Ortak Kolektörlü Yükselteç: Ortak
kolektörlü yükselteç genellikle emetör
takipçisi (“emiter-follower”) olarak anılır.
Şekil 7.1’de görülen, gerilim bölücülü bir
devrede
giriş
baza
bağlama
C1
kondansatörüyle uygulanır ve çıkış R E
emetör direncinden elde edilir. Devrede
kolektör direnci yoktur ve devrenin gerilim
kazancı yaklaşık bire eşittir. Ancak
devrenin giriş empedansı büyüktür.
Şekil 7.2’de verilen bu devrenin AC
eşdeğer devresinden de (Bölüm 5; paragraf
3) anlaşılacağı üzere Vout çıkış gerilimi
I e Re , Vin giriş gerilimi ise I e re  Re 
olduğundan Av gerilim kazancı (5.2)
bağıntısından
Av 
I e RE
RE

I e re  RE  re  RE
dir. Ancak çıkışta R L yük direnci
bulunması
halinde
yerine
R E ’nin
RE  Re // RL direncinin kullanılacağı
unutulmamalıdır. Diğer taraftan (5.6)
bağıntısıyla belirlenen re emetör dirence
re  RE (veya Re ) olduğundan devrenin
gerilim kazancının bire eşit olduğu
kolaylıkla anlaşılabilir. İşte bu nedenle ve
de devrenin giriş gerilimi ile çıkış
geriliminin aynı fazda olmalarından dolayı,
Şekil 7.1’deki devre emetör takipçisi
olarak isimlendirilmiştir.
(7.1)
Emetör takipçisi devrenin en önemli özelliği yüksek giriş empedansına sahip olmasıdır: Bu
sayede iki devre arasında tampon (“buffer”) özelliğini sağlar. Bu devrenin bazdan görülen
Rint direnci, (5.7) bağıntısına göre
Rint 
Vb I e re  RE 

Ib
Ib
dir. Ancak (5.5)’den
Rint 
 ac I b re  RE 
Ib
  ac re  RE 
fakat RE  re olduğundan
Rint   ac RE
(7.2)
dir. Diğer taraftan girişten bakıldığında, R1 , R2 ve Rint dirençleri paralel bağlı olduklarından
transistörün Rin giriş empedansı
Rin  R1 // R2 // Rint
(7.3)
bağıntısıyla belirlenebilir.
7.2 PNP Transistörlü Yükselteç:
Genellikle yükselteç devrelerinde npn
transistörler kullanılır.
Ancak pnp
transistör kullanarak, Şekil 5.1’deki
devrenin işlevi sağlanabilir: Burada en
önemli fark devrenin besleme geriliminin
negatif olmasıdır. Dolayısıyla Şekil 6.3’de
verilen devre negatif besleme gerilimi ile
Şekil 7.3’deki gibi düzenlenerek pnp
transistörlü devre elde edilebilir.
Şekil 7.3’deki devrede VB baz gerilimi,
baz akımı I B  0 ise
VB 
R2
VCC
R1  R 2
(7.4)
VE emetör geriliminin, VBE  0,6V ise
VE  VB  0,6
( 7.4 )
ve I C kolektör akımı, I E emetör akımına eşit, yani I C  I E ise,
IC  I E 
VE
RE
( 7.4 )
dolayısıyla VC kolektör geriliminin
VC V CC I C RC
( 7.4 )
oldukları kolayca anlaşılabilir. Ayrıca bu devre için de (5.11) bağıntısı geçerli olduğundan;
fakat RE  re için, Av gerilim kazancının
Av 
RC
RE
(7.5)
olarak ifade dilebileceği açıktır.
7.3 Çok Katlı Amplifikatör: Bir çok yükseltici birbirinin çıkışına kademeli (“cascade”)
olarak, bir yükselticinin çıkışı diğerinin girişi olacak şekilde bağlanabilir. Bu şekilde her bir
yükselticinin kazancıyla böyle bir devrenin kazancı arttırılabilir. Bu takdirde her bir katın
gerilim kazancı sırasıyla Av1 , Av 2 , ise n katlı bir yükseltici devresinin Av toplam kazancı
Av  Av1  Av 2  
bağıntısıyla belirlenir.
(7.6)
DENEY
A)Ortak Kolektörlü Amplifikatör:
1)Digiac 3000 Semiconductors 2.1 modülünün 8 nolu düzeni yardımıyla Şekil 7.4’deki devre
gerçekleştirilir. 0-12V gerilim kaynağıyla devreye, DC voltmetre olarak kullanılan DM ile
ölçülerek 10V uygulanır.
2)DM ile sırasıyla VCQ kolektör, V BQ baz ve V EQ emetör sükunet gerilimleri ölçülür, sonuçlar
Tablo 7.1’e işlenir.
3)SG ile devreye uygulanacak sinüs işaretinin frekansı 1 kHz’ e ayarlanır ve çıkış genliği
minimum seviyeye getirilir.
Tablo 7.1
VCQ
V BQ
V EQ
4)Osiloskopla gözlenen ve baz ile emetör gerilimlerini belirleyen iki çizgi arasında yaklaşık
0,6V fark ( VBE  0,6V ) olduğuna dikkat edilir.
5)SG’nin çıkış genliği yavaş yavaş arttırılarak çıkış geriliminin bozulması (distorsiyon)
gözlenir. Sonra genlik azaltılarak çıkışta bozulma olmadan elde edilen maksimum gerilimin
p-p değeri olan V pp ölçülür, sonuç Tablo 7.2’ye geçirilir.
Tablo 7.2
V pp (V )
6)Osiloskopla gözlenen Vin giriş ve Vout çıkış gerilimleri çizilir.
7)SG’nin çıkış genliği tepeden tepeye 6V olacak şekilde ayarlanır. Osiloskopta gözlenen Vin
ve Vout gerilimlerinden gerilim kazancı belirlenir, sonuç Tablo 7.3’e geçirilir.
Tablo 7.3
Kazanç
8)Şekil 7.4’deki R15 direncindeki VR15 gerilim düşmesi AC voltmetre olarak kullanılan DM
ile ölçülür. Benzer şekilde yükselticinin Vin giriş gerilimi ve Vout çıkış gerilimi de ölçülür,
sonuçlar Tablo 7.4’e işlenir.
Rin giriş empedansı seri bağlı
Vin / Rin  VR15 / R15 bağıntısından Rin hesaplanır, sonuç Tablo 7.4’e geçirilir.
9)R15
direnci
ile
transistörün
VR15 V 
Tablo 7.4
Vout V 
Vin V 
Rin  K 
olduklarından,
Av
10) Vout ve Vin değerlerinden devrenin Av
kat gerilim kazancı (5.2) bağıntısından
hesaplanır, sonuç Tablo 7.4’e işlenir.
11)Yukarıda belirlenen Rin değerini
kontrol etmek amacıyla Şekil 7.4’deki
devrede, I b baz akımını ve I c kolektör
akımlarını ölçmek üzere Şekil 7.5’deki gibi
devreye DC ampermetre olarak kullanılan
DM bağlanır. Önce I b , sonra DM’nin yeri
değiştirilerek I c ölçülür, sonuçlar Tablo
7.5’ e geçirilir.
Tablo 7.5
Ib   A
Ic  mA

Rint  K 
Reş  K 
Rin  K 
12)Bu değerlerden, (4.2) bağıntısı yardımıyla transistörün   h fe akım kazancı, (7.2)
bağıntısıyla da transistörün Rint giriş empedansı hesaplanır, sonuçlar Tablo 7.5’e işlenir.
13)Şekil 7.5’den de anlaşılacağı üzere R1  120K , R2  270K ve Rint dirençleri paralel
bağlı olduklarından devrenin Rin giriş empedansı (7.3) bağıntısından hesaplanır. Bunun için
Reş  R1 // R2 ve Rin  Reş // Rint dirençleri hesaplanır, sonuçlar Tablo 7.5’e geçirilir.
14)Bulunan bu sonuç yukarıda ölçüm sonucu belirlenen değerle karşılaştırılır.
B) PNP Ortak Emetörlü Yükselteç:
1)Digiac 3000 Semiconductors 2.1
modülünün 9 nolu düzeni yardımıyla Şekil
6.9’daki npn transistörlü devrenin benzeri
olan ve Şekil 7.6’da görülen devre
gerçekleştirilir(Bu devrede Şekil 6.9’daki
emetör kısa devre kondansatörü kullanılmamış, buna karşılık C7 kolektör kısa
devre kondansatöründen yararlanılmıştır).
2)Devreye –12V gerilimin uygulandığı
kabul edilerek devrenin sükunet şartları ,
V BQ baz gerilimi, V EQ emetör gerilimi,
VCQ kolektör gerilimi ve devrenin Av kat
gerilim kazancı (7.5) bağıntısıyla teorik
olarak hesaplanır, sonuçlar Tablo 7.6’ya
işlenir.
Tablo 7.6
VBQ V 
VEQ V 
VCQ V 
Av
3)SG ile devreye uygulanacak sinüs işaretinin frekansı 1kHz’e ayarlanır ve çıkış genliği
minimum seviyeye getirilir.
4)DC voltmetre olarak kullanılan DM ile, sırasıyla Vc kolektör, Vb baz ve Ve emetör
gerilimleri ölçülerek, sonuçlar Tablo 7.7’ye geçirilir.
Tablo 7.7
Vc V 
Vb V 
Ve V 
5)Ölçülen bu değerler, Tablo 7.6’da hesaplananlarla karşılaştırılır.
6)SG’nin çıkış genliği arttırılarak Vin giriş geriliminin p-p 1V olması sağlanır.
7)Osiloskopla Vout p-p çıkış gerilimi ölçülerek, sonuç Tablo 7.8’e işlenir.
8)Bu değerlerden (5.2) bağıntısı yardımıyla devrenin Av gerilim kazancı hesaplanır, sonuç
Tablo 7.8’e geçirilir.
Tablo 7.8
Vin V 
p p
Vout V 
Av
p p
C) İki Katlı Yükseltici:
1)Digiac 3000 Semiconductors 2.1 modülünün 8 ve 9 nolu düzenlerinden yararlanılarak Şekil
7.4 ve Şekil 7.6’da görülen devrelerin, ufak değişikliklerle beraberce oluşturulması gibi
görünen Şekil 7.7’deki devre gerçekleştirilir.
2)SG ile devreye uygulanacak sinüs işaretinin frekansı 1kHz’e ayarlanır ve çıkış genliği
minimum seviyede tutulur.
3)0-12V gerilim kaynağı ile npn transistörlü devreye 10V uygulanır.
4)SG’nin genliği arttırılarak birinci kat yükseltici girişinde p-p 10mV gerilim elde edilir. Bu
durumda çıkış gerilimi okunarak, Tablo 7.9’a işlenir.
5)Bu değerlerden birinci katın Av1 gerilim kazancı hesaplanır, sonuç Tablo 7.9’a geçirilir.
Tablo 7.9
Vin1
p p
Vout1
p p
Av1
Vout2
p p
Av
Av  Av1  Av 2
Hesap
6)DC gerilim ölçmek üzere kullanılan DM ile pnp transistörün
ölçülür, sonuç Tablo 7.10’a işlenir.
VC , pnp kolektör gerilimi
7)Şekil 7.4’deki devrede A ve B noktaları birleştirilir. Böylece birinci npn ve ikinci kat pnp
yükselteçleri birleştirilmiş olur. Bu durumda pnp transistörün VCAB kolektör gerilimi tekrar
ölçülür. Sonuç Tablo 7.10’a geçirilir ve nedeni açıklanır.
Tablo 7.10
VC , pnp (V )
VCAB
VCAC (V )
8)Bu sefer A ve C noktaları birleştirilerek C6 izolasyon kondansatörlü iki kat yükselteç
devresi oluşturulur, VCAC kolektör gerilimi tekrar belirlenir. Sonuç Tablo 7.10’a yazılır ve
yorumlanır.
9)A ve C noktaları birleştirilmeden ve birleştirilerek osiloskopla birinci kat yükselticinin
çıkışındaki gerilimin nasıl değiştiği gözlenir ve nedeni araştırılır.
10)Osiloskop yardımıyla iki katlı yükseltecin ikinci katının Vo u 2t çıkış gerilimi ölçülür ve
Tablo 7.9’daki değerlerden faydalanılarak iki katlı yükseltecin Av gerilim kazancı hesaplanır,
sonuçlar Tablo 7.9’a işlenir.
11)Tablo 7.6 ve 7.9’daki değerlerden iki katlı yükselticinin toplam gerilim kazancı hesaplanır,
sonuç Tablo 7.9’a geçirilir.
10)Bu devrenin giriş ve çıkışında osiloskopla gözlenen gerilimler çizilir.
SORULAR
1)Ortak kolektörlü (emetör takipçisi) yükseltecin gerilim kazancı ile güç kazançları ne
kadardır? Bu yükseltecin giriş ve çıkış empedanslarının özellikleri nelerdir?
2)Ortak kolektörlü yükseltecin giriş empedansının belrilenmesi amacıyla üzerindeki gerilim
düşmesi 235mV olan 47K’lık bir direnç girişe seri olarak bağlanmıştır. Yükseltecin giriş
gerilimi 1,5V ise giriş empedansı ne kadardır?
3)Şekil 7.6’daki devrede baz-emetör gerilimi 0,6V ise toprağa göre kolektör gerilimi nedir?
4)Bir yükseltecin çıkış empedansı (kolektör yük direnci) 3,9K ve bir diğerinin giriş direnci
8,5K’dır. İlk yükseltecin yüksüz çıkış gerilimi p-p 4V ise ikincisi bağlandığında bu katın giriş
gerilimi nedir?