yarı iletken diyotlar - Sakarya Üniversitesi

TC
SAKARYA ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELM201
ELEKTRONİK-I DERSİ
LABORATUAR FÖYÜ
DENEYİ YAPTIRAN:
DENEYİN ADI:
DENEY NO:
DENEYİ YAPANIN
ADI ve SOYADI:
SINIFI:
OKUL NO:
DENEY GRUP NO:
DENEY TARİHİ
RAPOR TESLİM TARİHİ
KONTROL
DEĞERLENDİRME
Ön Çalışma
(%20)
Deney
Sonuçları
(%20)
Sözlü
(%20)
Deney
Performansı
(%20)
Deney
Raporu
(%20)
TOPLAM
Elektronik Dersi Deney Föyleri
DENEY 9 :
Doc.Dr. Ali Fuat Boz
BJT YÜKSELTEÇ DİZAYNI
AMAÇ : Bu deneyin amacı aşağıda görülen polarma devresine sahip bir yükselteç devresini, istenenler ışığında
dizayn etmek ve çalıştırmaktır.
+Vcc
R1
RC
C2
Vİ
+ Vo
Q1
C1
BC 238B
RE1
R2
RL
RE2
CE
Şekil-1 Transistörlü Yükselteç Devresi
TEORİ: Şekilden de görüldüğü gibi devre bir NPN transistör temel alınarak oluşturulmuştur. R1 ve R2
dirençleri beyz polarmasını sağlamaktadır. RE1 ve RE2 dirençlerinin görevi ise sıcaklık değişimleri karşısında
değişen β’nın neden olduğu transistör çalışma noktası değişimlerinin önüne geçmektir. Bir başka deyimle
sıcaklık karşısında devrenin kararlılığını arttırmak için bu dirençler kullanılmaktadır. Peki neden iki adet direnç
kullanılmaktadır. Bunu nedeni ise; Devreye RE direncinin eklenmesi kararlılığı arttırmaktadır fakat bunun yanı
sıra sistemin gerilim kazancı çok büyük oranda azalmaktadır. Bunun önüne geçebilmek için RE direnci CE
kondansatörü ile köprülenmektedir. Kondansatörün eklenmesi kazancı tekrar yükseltmesinin yanı sıra devrenin
giriş empedansını da düşürmektedir. İşte hem giriş empedansının yüksek hemde gerilim kazancının nispeten
yüksek olması için, RE direnci ikiye bölünmekte ve bunlardan birisi CE kondansatörü ile köprülenerek kazanç
arttırılmakta, diğeri ise giriş empedansını arttırmaktadır. Bunun yanı sıra devrenin sıcaklık değişimlerinden
etkilenmeside önlenmektedir. C1 ve C2 kondansatörleri ise kuplaj kondansatörleridir ve bu devreyi bağlandıkları
diğer devrelerden DC olarak yalıtım amacı ile kullanılmışlardır. Devrenin küçük sinyal re modeli Şekil-2’de
verilmiştir. Burada ro= ∞ olarak alınacaktır.
Transistör re modeli
b
+
R1
βre
R2
c
Ib
βIb
Vi
Zi
ro
RC
Vo
e
Zb
+
Zo
RE1
-
-
Şekil-2 Transistörlü Yükseltecin Küçük Sinyal re Modeli
ÖN ÇALIŞMA :
Yukarıdaki yükselteç devresi için bizden istenen değerler aşağıda verilmiştir.
Gerilim Kazancı, Av = -18,
Giriş Empedansı, Zi= 5 KΩ
Tepeden-tepeye maksimum çıkış voltajı, VOp-p(max) = 6 V
Yine devrede standart olarak bulunan elemanların değerleri aşağıda verilmiştir.
VCC = 12 V,
RL= 2.2KΩ,
C1= 6.8μF,
C2=6.8μF,
2
CE=100μF
Elektronik Dersi Deney Föyleri
Doc.Dr. Ali Fuat Boz
Verilenler ışığında devrede bulunan direnç değerlerini hesaplayarak(ders notlarını kullanınız), aşağıdaki
yerlerine yazınız. Değerleri hesaplarken aşağıda verilen standart direnç değerleri kullanılacaktır. Yine transistör
verileri olarak, ekte bulunan katalog bilgileri kullanılacaktır.
R1
R2
Tablo-1 Hesaplanan Direnç Değerleri
RC
RE1
RE2
Standart direnç değerleri : 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82 (x10n Ω)
Şimdi yukarıda hesapladığınız değerleri kullanarak, üç farklı β değeri için aşağıdaki tabloda belirtilen
parametreleri hesaplayınız ve tablodaki uygun yerlerine yazınız.
Tablo-2 Hesaplanan Devre Parametre Değerleri
β1=200
β2=300
β3=460
IBQ
ICQ
VCEQ
re
Zi
Av
Tepeden-tepeye maksimum çıkış voltajı, VOp-p(max)
İŞLEM BASAMAKLARI
Not: İşlem basamaklarında yapacağınız gerilim ölçümlerini osilaskop ile yapınız. Osilaskopta gerilim ölçümü
yaparken bütün gerilim değerlerini tepeden-tepeye(peak to peak) gerilim değerleri olarak alınız.
1) Yukarıda direnç değerlerini hesapladığınız Şekil-1’de verilen devreyi deney seti üzerine kurunuz.
2) Devrenin girişine sinyal üretecini bağlamadan önce, dijital ölçü aleti ile VCEQ ve ICQ değerlerini
ölçerek aşağıya kaydediniz. Ölçtüğünüz bu değerleri kullanarak, çıkış geriliminin alabileceği tepedentepeye maksimum genlik değerini hesaplayarak aşağıya kaydediniz
VCEQ = ………………
ICQ =………………..
VOp-p(max)(hesaplanan)= ………………
3) Devrenin girişine sinyal üretecini bağlayarak, üretecin çıkışını 100 mV(p-p), 5 KHz sinüs konumuna
getiriniz. Bu durumda giriş ve çıkış voltajlarını osilaskop ekranında aynı anda görerek gerilim kazancını
bulunuz. Bulduğunuz değeri aşağıya kaydederek, ön çalışmada verilen kazanç ile karşılaştırınız.
Av = ……………………
4) Sinyal üretecinin frekansını değiştirmeden giriş sinyalinin genliğini yavaş yavaş arttırarak, çıkış
sinyalini gözleyiniz. Çıkış sinyalinin şeklinin bozulduğu(alt ve üst tepe noktalarında kesilmelerin
başladığı nokta) noktada giriş sinyalini sabitleyerek, çıkış sinyalinin tepeden tepeye değerini ölçüp
aşağıya kaydediniz. Bulduğunuz bu değeri, yukarıda hesapladığınız VOp-p(max)(hesaplanan) ile
karşılaştırınız. Yine bu değer ile AC yük eğrisi üzerinde Q çalışma noktasını yeniden belirleyiniz ve
teorik hesaplamadaki çalışma noktası ile karşılaştırınız.
Not: Eğer sinüs dalgasındaki bozulma fark edilemiyorsa veya daha hassas bir ölçüm yapılmak istenirse,
sinyal üretecinin frekansı değiştirilmeden dalga şekli üçgen dalgaya alınarak, yukarıdaki işlem tekrarlanır.
VOp-p(max)(Ölçülen) = ……………………
5) Devrenin giriş empedansını(Zi) ölçmek için sinyal jeneratörü ile devre arasına aşağıda görüldüğü gibi
10 KΩdeğerinde bir direnç bağlayınız. Bu direnç şimdi devrenin giriş empedansına Şekil-4’te
görüldüğü gibi seri duruma gelmiştir. Bundan sonra şekilde görülen Vi ve Vb gerilim değerlerini
osilaskop ile ölçerek, giriş empedansının değerini buradan hesaplayınız. Bulduğunuz değeri aşağıya
kaydederek, daha önce teorik olarak hesapladığınız giriş empedans değeri ile karşılaştırınız.
3
Elektronik Dersi Deney Föyleri
Doc.Dr. Ali Fuat Boz
Zi = …………………….
+VCC
Vi
Rs
C1
R1
Vi
beyz
Rs
10 KΩ
R2
Şekil-3 Seri Rs devresi
10 KΩ V
b
Zi
Şekil-4 Giriş empedansının ölçülmesi
SORULAR
1- Katalogda verilen β’nın maksimum ve minimum değerlerinin, yükseltece olan etkisini açıklayınız.
2- Deney ve teorideki değerler uyuşuyor mu? Uyuşmuyorsa nedenlerini tartışınız.
3- RE1 ve RE2 dirençlerinin görevlerini açıklayınız.
4