Cevaplar 4.a) b) Girişe çıkışı kesime

Numara:
Adı Soyadı:
1. soru
İnönü Üniversitesi Elektrik Elektronik Müh. Böl. 00316 Elektronik Lab II Dersi Final Sınavı 2. soru
Tarih : 28.05.2013 / 13.30 Cevaplama süresi: 55 dakika. Puanlama: 1. 12 p, 2.18 p, 3. 40 p, 4. 30 p
Ders Sorumluları: Doç. Dr. M. E. Tagluk, Y. Doç. Dr. C. Yeroğlu, Y. Doç. Dr. M. Köseoğlu
Sorulara kısa ve öz cevaplar veriniz, ekstra değerlendirmeler yapmayınız. Başarılar…
3. soru
4. soru
1. a) FET’li gerilim bölücü ile öngerilimlenen bir yükselteç devresi kurunuz. (5p)
b) Devreye dışarıdan bağlanan kondansatör değerlerini (CG, CS, CD) değiştirdiğinizde, AKF ve YKF
değerlerinde ne gibi değişiklikler gözlemlenmiştir? (7p)
2. a) Bir yarı-tümler push-pull büyük sinyal yükselteci kurunuz. Bu devre nerede ne amaçla kullanılır? (10p)
b) Bu tür devrelerde çıkışta meydana gelen nispeten küçük bozulmanın sebebi nedir? (8p)
3. a) ±10 V’luk simetrik DC kaynaktan beslenen ve kazancı 100 olan eviren bir opampın girişine Vi=1 sin ωt
değerinde bir sinyal verildiğinde çıkışta nasıl bir dalga elde edilir. Girişi ve çıkışı aynı şekil üzerinde ölçekli
olarak çizerek gösteriniz. (16p)
b) OPAMP kullanarak kazancı 10 olan bir fark yükselteç devresi kurunuz. (10p)
c) Bu devrenin CMRR değerini nasıl ölçebileceğinizi çizerek açıklayınız. (8p)
d) CMRR’nin önemi nedir, düşük veya yüksek olması neyi ifade eder? (6p)
4. a) Kazancı 4 olan bir Band Geçiren Filtre devresi kurunuz. (10p)
b) Bu devrenin alçak kesim frekansını ve yüksek kesim frekansını nasıl belirlersiniz. (10p)
c) Bu devrenin alçak kesim frekansını 10 kHz’e ve band genişliğini 80 kHz’e nasıl ayarlarsınız. (10p)
Cevaplar
4.a)
Birinci kat olan AGF ile ikinci kat
olan YGF devresinin kazançları
çarpımını 4 yapacak direnç
değerleri alınabilir. Mesela
2*2=4 olduğu durum için birinci
ve ikinci devrede RF=R1=10 kΩ
alınırsa her bir devrenin de
kazancı Av=1+RF/R1 formülüne
göre 2 olur.
b) Girişe çıkışı kesime götürmeyecek bir sinyal verilir. Sonra frekans değeri 0’dan başlayarak yavaş
yavaş arttırılır ve gerilim değerleri eş zamanlı olarak okunur. Çıkışın maksimum olduğu değer orta
banttaki Vmaks değeridir. Vc=0.707*Vmaks değeri ise devrenin AKF ve YKF değerlerine karşılık gelen
gerilim değeridir. Frekans tekrar 0’dan başlayarak arttırılır ve gerilim değerleri eş zamanlı olarak
okunur. Vc gerilim değerinin elde edildiği her iki frekans değeri de kaydedilir. Bu frekanslardan
küçüğü AKF, büyüğü ise YKF olarak kabul edilir.
c) AKF=10 kHz ve bant genişliğinin 80 kHz olması için YKF=10+80=90 kHz olmalıdır. Bunun için ikinci
kattaki YGF’nin AKF değeri fLC=1/(2πRC) bağıntısı dikkate alınarak 10 kHz’e, AGF’nin YKF değeri
fHC=1/(2πRC) bağıntısı dikkate alınarak 10 kHz’e ayarlanmalıdır. Buna uygun olarak seçilen R ve C
değerleri istene sonucu verecektir.
VDD
1.a)
RG1
Vi
RD
CD
Vo
RL
CG
RG2
b) Dışardan bağlanan kondansatörler devrenin
sadece AKF’ını belirler. YKF üzerinde pek bir
etkisi olmaz. AKF, herbir kondansatör ve
gördüğü Thevenin direncinin belirlenmesiyle
hesaplanır. fL=1/(2*π*RT*C). Bulunan en büyük
fL yaklaşık olarak AKF’nı belirler. Bunun için de
en etkiki kondansatör gördüğü Thevenin
direnci en küçük olandır. Bu devrede CS en
etkilidir.
RS
CS
2.a)
3.a)
b)
b) Bu tür B sınıfı devrelerde Q çalışma noktası
tam kesim bölgesi sınırında olduğu için,
devrede AC sinyal olmadan bir iletim söz
konusu değildir. Ancak AC sinyal herbir
transistor çifti için ±0.7 V’luk eşi değerlerini
geçtikten sonra devre iletime geçer. AC sinyal
pozitif ve negatif yönde eşik gerilimini geçene
kadar devrede iletim olmaz, bu da pozitif ve
negatif dalganın birleştiği noktada iletim
olmayan küçük düz bir bölge oluşmasına neden
olur. Buna “crossover distortion” denir.
11 V
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2 0
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-Vdoy≥-10
-10V
-11
Çıkışın normalde 100 V olması gerekir,
ancak Opamp çıkışı doyum gerilimini
geçemez. Bu durumda çıkış, girişe göre
ters fazlı bir kare dalga gibi görünür.
+Vdoy≤1010V
Vi
Vo
t
2
4
6
RF1=RF2, R1=R2 alınmalı ve RF1/R1=10
olmalıdır. (Mesela RF1=10 kΩ, R1=1 kΩ
vb. orantıyı sağlayan değerler olabilir)
Ortak İşareti Bastırma Oranı: CMRR=Ad/Ac ;
c)
Ac için: Önce Vi1=Vi2 alınarak (girişler kısa
devre yapılır) girişe mesela Vi=1 sin ωt
değerinde (nispeten büyük) bir dalga verilir.
Çıkışta ölçülen Vo’ın Vi’ye oranı ortak mod
kazancı Ac’yi verir.
Ad’yi bulmak için
Ad için: Girişlere Vi1=-Vi2 olacak şekilde
mesela Vi=0.2 sin ωt değerinde (çıkışın
kesime gitmemesi için nispeten küçük) bir
dalga verilir. Bu dalgayı elde etmek için
şekildeki gibi kazancı eksi bir olan (RF=R1)
evirici bir Opamp kullanılabilir. Çıkışta
ölçülen Vo’ın 2*Vi’ye oranı fark modu
kazancı Ad’yi verir.
d) Giriş sinyalleri içerisinde aynı polaritede olan yükseltilmesi istenmeyen, topraktan, manyetik
alanlardan, gerilim kaynaklarındaki gerilim dalgalanmalarından kaynaklanan çeşitli gürültü
sinyalleri olabilir. Bu tip bir sinyalin yükseltilmesi istenmez, çünkü çıkışı bozar. Bu tür yükselteçler
giriş uçlarında yer alan fark yükselteçleri nedeniyle girişlerine uygulanan ortak moddaki sinyallerin
farkını alırlar. Böylece giriş sinyali içerisinde bulunan ortak moddaki istenmeyen sinyaller (gürültü)
büyük oranda bastırılmış olur, yükseltilmesi istenen asıl fark sinyali de yükseltilir. Bu CMRR denilen
ortak işareti bastırma oranı ile ifade edilir ve ne kadar yüksekse devre o derece iyi performans
gösterir.