DENEY NO: 5

DENEY NO: 5
ORTAK KOLLEKTÖRLÜ YÜKSELTEÇ
DENEY MALZEMELERĐ:
BC237 npn transistör
100kΩ, 56 kΩ, 3.3 kΩ, 4.7 kΩ, 1 kΩ, 100 kΩ’ luk ve 220 Ω’ luk potansiyometre
2x10µF kondansatör
bağlantı telleri ya da krokodiller
NOT: Devre elemanlarının yanma olasılığına karşın önemli olanların yedeğinin
alınması tavsiye edilir.
GĐRĐŞ: Elektronik devrelerde çok kullanılan yükselteç devrelerinden biride ortak
kollektörlü yükselteç devresidir. Bu devre öncelikle yüksek giriş empedansını
düşük empedansına çevirerek empedans uygunlaştırma amacıyla
kullanılmaktadır. Çıkışın emetörden alınması sebebiyle emetör izleyici devre de
denilmektedir. Bu devrede transistör, ortak emetörlü devreye benzer şekilde
bağlanmış olsa da kolektör aa işaretler bakımından toprak potansiyelindedir.
Tasarım
açısından ortak kolektör parametreleri yerine ortak emetör
parametrelerinin kullanılmasında sakınca bulunmamaktadır.
Şekil1’ de ortak kollektörlü yükselteç devresi görülmektedir. Kolektör çevrimi
için VCC ≅ VCE + R E I E bağıntısı yazılır. DA işaretler açısından bu çevrimden
görülen direnç RDA, RE’ye eşit olacaktır. Girişte R1 ve R2 baz bölücü kutuplama
dirençleridir. C1 ve C2 açık devre olarak kabul edilir.
+Vcc
R1
C1
C2
R2
RE
Ry
Vo
Vg
Ri
Ro
Şekil 3.1. Ortak Kollektörlü yükselteç devresi
Değişken işaretler bakımından C1, C2 ve VCC kısa devre kabul edilerek çizilen
eşdeğer devre Şekil2’ de görülmektedir. R1 ve R2 dirençlerinin paralel
eşdeğeri RB, Ry ve RE dirençlerinin paralel eşdeğeri Re ile gösterilmiştir. aa
işaretler bakımından kolektör çevriminden görülen eşdeğer direnç RAC, Re’ ye
eşittir. Ortak kollektörlü yükselteç devresinde giriş işaretinin pozitif alternansında
ib akımı artar. ib akımının artmasıyla ic ve ie akımları artar. Re direnci üzerindeki
gerilim pozitif yönde artar. giriş işaretini negatif alternansında ib akımı azalır.
ib akımının azalmasıyla ic ve ie akımları azalır. Re direnci üzerindeki gerilim
negatif yönde azalır. Transistörün aa eşdeğer modeli yerine konulursa Şekil 3’
deki devre çizilir. Burada kullanılan transistör modeli ortak emetörlü
yükselteçlerde kullanılan eşdeğer modelin aynısıdır.
c
b
e
Vg
Vo
R2
R1
RE
Ri
Ry
Ro
Şekil 3.2. Emetör Đzleyici Devre a eşdeğeri
ig
ib
B
C
hie
h i
E fe b
RB
Vg
io
Vo
Re
Ri
Ro
Şekil 3.3. Transistör aa modelinin yerine konması ile elde edilen eşdeğer devre
Bu devrenin giriş ve çıkış dirençlerini bulduktan sonra gerilim kazancı
hesaplanacaktır. Giriş direnci için baz noktasının toprağa göre gerilim bağıntısı
Vb
Vb = i b h ie + (1 + hfe)R e i b dir. Bu bağıntıdan giriş akımı i b =
elde
h ie + (1 + h fe )R e
edilir. Giriş direnci R i = R B //( h ie + (1 + h fe ) + R e ) şeklinde hesaplanır. Çıkış akımı i e ise
i b giriş akımını (1 + h fe ) ile çarparak i e = (1 + h fe )i b =
(1 + h fe )Vb
=
h ie + (1 + h fe )R e
Vb
h ie
+ Re
1 + h fe
şeklinde bulunur. Bu denklem ile düzenlenen devre çizilirse aşağıdaki devreye
dönüşür.
Vg
hie
ie
1+ h fe
Vo
Re
Çıkış direnci yani emetörden görülen direnç R o = R e //
h ie
1 + h fe
’ye eşittir.
h ie
1 + h fe
direnci oldukça küçük bir değerde olduğundan emetör izleyici yükseltecin
çıkış direnci küçüktür.
Gerilim kazancı ise ; A v =
Vo
Re
=
Vg R e + hi e /(1 + h fe )
bağıntısı ile ifade edilir. Görüldüğü
gibi kazanç ifadesinde (-) işaretinin bulunmaması giriş ve çıkış gerilimlerinin aynı
fazda olduğunu gösterir.
h ie
1 + h fe
oranının Re direncine göre küçük olduğu
dikkate alınırsa kazanç 1’e yakındır.
Akım kazancı A i =
io io ib
RB
(1 + h fe )
=
ig ib ig
R B + (h ie + (1 + h fe )R e )
bağıntısı ile hesaplanır.
ÖN HAZIRLIK:
Deneyde kullanılacak olan ortak kollektörlü devrenin Vo/Vg gerilim kazancını,
Ri giriş direncini ve Ro çıkış direncini hesaplayınız.
DENEYĐN YAPILIŞI
1. Transistor ün hFE’sini avometre yardımı ile ölçerek kaydediniz.
hFE=
+15V
R1
R3
1kohm
C1
100kohm
C2
10uF
Vg
10uF
Vo
R2
RE
Ry
56kohm
4.7kohm
3.3kohm
Ri
Ro
Şekil3.4. Ortak Kollektörlü yükselteç deney devresi
2. Şekil 3.4’ deki ortak kollektörlü yükselteç devresini kurunuz. Devreye giriş
işaretini uygulamadan önce VB, VC, VE, VCE ve V0 gerilimlerini ölçüp aşağıdaki
tabloya kaydediniz. Ölçtüğünüz değerler ile teorik hesaplamalarınızı
karşılaştırıp yorumlayınız.
Tablo 1
VB(V) VC(V)
Ölçüm
Hesap
VE(V)
VCE(V)
Vo(V)
3. Giriş işaretinin frekansı 5 KHz, genliğini 0.5 mVp olan sinüs olarak ayarlayınız.
Vo çıkış gerilimini ve Vg giriş gerilimini osiloskopta aynı anda gözleyip
kaydediniz. Ölçümlerinizden yararlanarak Vo/Vg gerilim kazancını hesaplayınız
ve faz farkı olup olmadığına bakınız. Devrenin ortak kollektörlü olarak çalışıp
çalışmadığını yorumlayınız ve teorik hesaplamalar ile karşılaştırınız.
4. Şekil 3.1’deki devrenin giriş gerilimi (Vg) genliğini 0.5 mV’ da sabit tutup
frekansını 10Hz den başlayarak 2MHz’ye kadar arttırarak çıkış gerilimlerini
ölçüp aşağıdaki tabloya kaydediniz. Kazanç(db)–frekans(KHz) eğrisini
logaritmik olarak ölçeklendirerek çiziniz. Alt kesim frekansı, üst kesim frekansı ve
band genişliğini bulunuz.
Frekans Vo(V)
Kv(V/V)
Kv(dB)
Frekans Vo(V)
Kv(dB)
Kv(dB)
6. Şekil 3.2’deki düzeneği kurunuz. R potunu devreye 0Ω olarak bağlayınız.
Girişten frekansı 5kHz, genliği 0.5V olan sinüs işareti uygulayınız. Çıkış
gerilimini(V0) osiloskopta gözleyip gerilim seviyesini kaydediniz. Giriş gerilimini
çıkışta bozulma ve kırpılma olmayan bir işaret elde edene kadar attırınız. Giriş
gerilimini sabit tutup R potunu attırarak çıkış gerilimini yarıya düşürünüz. R
potunu devreden çıkarıp direncini ölçüp kaydediniz. Bu değer yükseltecin giriş
direnci Ri’ ye eşittir. Bu durumun nedenini araştırınız. Ölçüm sonucunu teorik
sonuçla karşılaştırıp yorumlayınız.
100kΩ
10 K
R
Vg
50%
Şekil3.4’deki
devre
Ry
Şekil 3.5. Giriş direncinin elde edilmesi
Vo
Vg
Şekil3.4’
deki devre
Vo
Şekil 3.6. Çıkış direncinin elde edilmesi
7. Şekil 3.6’ daki düzeneği kurunuz. Devrenin çıkışında yük direnci yokken
girişten frekansı 5kHz, genliği 0.5V olan sinüs işareti uygulayınız. Çıkış
gerilimini(V0) osiloskopta gözleyiniz. Giriş gerilimini çıkışta bozulma ve kırpılma
olmayan bir işaret elde edene kadar attırıp gerilim seviyesini kaydediniz. Çıkışa
R potunu 220Ω olarak bağlayınız. Çıkış gerilimini ölçtüğünüz gerilim seviyesinin
yarısı olana kadar azaltınız. R potunu devreden çıkartınız ve direncini ölçüp
kaydediniz. Rpot yükseltecin çıkış direnci RO’ ya eşittir, bunun nedenini
araştırınız. Ölçüm sonucunu teorik sonuçla karşılaştırıp yorumlayınız.
Şubat 2003, A.D.
A.D.