Deneyin Adı : Transistörlü Akım ve Gerilim Kuvvetlendiriciler

DENEY NO
:4
DENEYİN ADI
:Transistörlü Akım ve Gerilim Kuvvetlendiriciler
DENEYİN AMACI :Transistörün ortak emetör kutuplamalı devresini akım ve gerilim
kuvvetlendiricisi, ortak kolektörlü devresini ise akım kuvvetlendiricisi
olarak kullanmak.
Deneyle İlgili Ön Bilgi:
BJT, çıkışındaki v-i karakteristiklerinin girişine akan akım ile kontrol edildiği bir üç uçlu
elektronik devre elemanıdır. p kanallı bir BJT transistorun v-i karakteristikleri Şekil 1’de
görülmektedir.
Şekil 1. Transistorün akım-gerilim karakteristiği
Transistörlü kuvvetlendiriciler tasarlanırken öncelikle doğru akım çalışma şartları belirlenir.
Bu amaçla kurulan devrelere kutuplama devreleri denir. Ayrıca devre giriş ve çıkış
bağlantıları çeşitli şekillerde yapılarak, transistörlü devrenin değişik özelliklerinden
yararlanılır. Transistörlü kuvvetlendiricilerde üç çeşit bağlantı vardır. Bunlar : Ortak emetörlü
(Common emitter - CE ), Ortak bazlı (Common Base - CB ) ve Ortak kolektörlü (Common
Collector - CC). En çok tercih edilen Ortak emetörlü devre akım, gerilim ve güç
kuvvetlendirmesini 180 faz farkıyla sağlayan devre şeklidir. Ortak emetörlü devrenin küçük
işaret giriş ve çıkış dirençleri orta seviyelerde ( k mertebesinde) dir. Ortak bazlı devre
yüksek gerilim kazancını ve Ortak kolektörlü devre ise yüksek akım kazancını faz farkı
olmaksızın sağlarlar. Ortak kolektörlü devrenin giriş direnci yüksek (100 k mertebesinde),
çıkış direnci ise küçük (50  mertebesinde) dür. Ortak kolektörlü devreye emetör çıkışlı devre
veya emetör takipçisi de denir. Ortak kolektörlü devre, küçük empedanslı yükleri sürmek için
kullanılr. Örnek olarak yüksek empedanslı bir çıkış katı ve düşük empedanslı bir yük
bulunsun. Bu haliyle yük devreye bağlanacak olsa çıkışı kısa devre edeceğinden
kuvvetlendirme işlemi gerçekleşmez ve çıkıştan istenen işaret elde edilemez. İşte böyle bir
10
durumda ortak kolektörlü bir devre kullanılır. Yüksek dirençli çıkış katı, ortak kolektörlü
devrenin yüksek giriş direncine ve ortak kolektörlü devrenin düşük çıkış direnci, düşük yük
direncine kuple olarak çıkışta istenen kuvvetlendirme sağlanır. Bu empedans uyumu sayesinde
yüke istenen güç aktarımı gerçekleşir. Bu nedenle ortak kolektörlü devreler bir kuvvetlendirici
grubunun son katında yer alırlar.
Transistorlu kuvvetlendiriciler, devre ve yarı iletken eleman nedeniyle sınırlı bir frekans
aralığında çalışırlar. Alçak frekanslarda genellikle bağlama kondansatörleri sebebiyle alt
kesim frekansı belirlenir. Yüksek frekanslarda ise transistorun jonksiyon kapasiteleri ve uçlar
arasında etkin olan kaçak kapasiteleri sebebiyle oluşan üst kesim frekansının üzerine
çıkılamaz. Aradaki frekans spektrumu boyunca (orta frekanslar bölgesinde ) kazanç hemen
hemen sabittir. Elektronik devre analizinde verilen eşdeğer devreler ve yapılan bir takım
kabuller bu orta frekans bölgesinde geçerlidir. Alçak ve yüksek frekanslarda devre
elemanlarındaki empedans değişikliklerinden dolayı devrenin kazancı hızla düşer. Şekil 2.’de
böyle bir kuvvetlendiricinin gerilim kazancı ile frekans değişimi arasındaki ilişki verilmiştir.
Kv
KV1
0.7 *KV1
f (Hz.)
falt
füst
Şekil 2. Transistörlu kuvvetlendiricinin frekans tepkisi
Devrenin band genişliği = BW = füst - falt  füst
Deneyle İlgili Ön Çalışma:
1. Deneyde kullanılan transistörün karakteristiklerini araştırınız.
2. Deneyde yapılacak olan (Şekil 3’te verilmiş bulunan) Ortak Emetörlü devrenin gerilim
kazancını yaklaşık olarak bulunuz ve bulduğunuz çözümü (yazılı olarak) deneye
gelirken ilgili öğretim elemanlarına teslim ediniz.
11
Deneyin Yapılışı:
1. Deneyde kullanacağınız transistörün akım kazancını dijital AVOmetre kullanarak
ölçüp kaydedin. hFE = ......
2. Sinyal üretecini devreye bağlamadan Şekil 3’te verilmiş olan deney bağlantısını kurun.
Devreye enerji verin. DC Voltmetre ile Transistör uçlarındaki gerilimleri ölçünüz.
VBQ = ........... volt, VCQ = ........... volt, VEQ = ........... volt
Vcc = +12v
R1
Giriş
RC
22 k
CC1
+
+
Çıkış
8k2
CC2
10
10
Rg
Ry
47k
Vg
R2
RE
3k3
1k
+ CE Vç
220
Şekil 3. Ortak Emetörlü Kuvvetlendirici
3. Sinyal üretecini devreye bağlayın. Osilaskobun 1. kanalını girişe, 2. kanalını çıkışa
bağlayın. Sinyal üretecinin frekansını 1kHz. ve genliğini de osilaskop ekranındaki
çıkış dalgasında distorsiyon oluşuncaya kadar artırın. Giriş ve çıkış gerilimlerini
ekrandan okuyunuz. Vgpp = ......... volt, Vçpp = ....... volt. Küçük işaret gerilim
kazancını ve faz farkını hesaplayın. Kv = ......
 = ......
4. Sinyal üretecinin genliğini kesinlikle değiştirmeden, sinyal üretecinin frekansını yavaş
yavaş azaltın. Time-base ayarını düşürerek Osilaskoptan çıkış sinyalini takip edin. Bu
durumda çıkış gerilim genliğinin azaldığını göreceksiniz. Çıkış gerilim genliği
0.707*Vçpp değerine düştüğünde, sinyal üretecinin frekansını kaydedin.
fa =
...........Hz. Bu frekans, kuvvetlendiricinin alt kesim frekansıdır. Bu frekans değerinin
biraz altında ve biraz üstündeki birer frekans için çıkış geilimlerini kaydedin.
fa1 = ...........Hz. , Vçpp1 = .... ... volt.
fa2 = ...........Hz. , Vçpp2 = .... ... volt.
5. Sinyal üretecinin frekansını 1 kHz.’e getirip çıkış gerilim genlik değerinin önceki
değerle aynı olduğunu görmelisiniz. Aynı değilse ayarlayınız. Şimdi sinyal üretecinin
genliğini kesinlikle değiştirmeden, sinyal üretecinin frekansını yavaş yavaş artırın.
12
Time-base ayarını artırarak Osilaskoptan çıkış sinyalini takip edin. Bu durumda çıkış
gerilim genliğinin azaldığını göreceksiniz. Çıkış gerilim genliği 0.707*Vçpp değerine
düştüğünde, sinyal üretecinin frekansını kaydedin.
fü =
...........Hz. Bu frekans,
kuvvetlendiricinin üst kesim frekansıdır. Bu frekans değerinin biraz altında ve biraz
üstündeki birer frekans için çıkış gerilimlerini kaydedin.
fü1 = ...........Hz, Vçpp1 = .... ... volt
fü2 = ............Hz, Vçpp2 = ....... volt.
6. Elde ettiğiniz frekans değerlerini ve bunlara karşılık gelen kazançları aşağıda boş
olarak verilen grafiğe çizerek kuvvetlendiricinin kazanç-frekans eğrisini çıkarınız.
Band genişliğini işaretleyiniz.
Adım 6: Kazanç-Frekans Eğrisi
7. Şekil 4’te verilen ortak kolektörlü transistör devresini kurunuz.
+12 v
RB
Giriş
220 k
Çıkış
CC1
CC2
Vg
10
RE
1k
220
10
Ry
2k2
Şekil 4. Ortak Kolektörlü Kuvvetlendirici
13
8. Devreye enerji verin. DC Voltmetre ile Transistör uçlarındaki gerilimleri ölçünüz.
( Bu ölçümü yaparken sinyal üretecini devre dışı yapın. )
VBQ = ........... volt, VCQ = ........... volt, VEQ = ........... volt.
9. Osilaskobun 1. kanalını girişe, 2. kanalını çıkışa bağlayın. Sinyal üretecinin frekansını
1kHz. yapın. Sinyal üretecinin genliğini de osilaskop ekranındaki çıkış dalgasında
distorsiyon oluşuncaya kadar artırın. Giriş ve çıkış gerilimlerini ekrandan okuyunuz.
Vgpp = ......... volt, Vçpp = ....... volt. Küçük işaret gerilim kazancını ve faz farkını
hesaplayın. Kv = ......
 = ......
10. Deney setinin enerjisini kesin. Bu kısımda devrenin AC giriş direnci deneysel olarak
bulunacaktır. Bunun için Sinyal üreteci ile devre girişi (Cc1 kondansatörü ) arasına
seri bir ayarlı direnç (yani 47 k‘luk bir potansiyometre) bağlayın. Potansiyometrenin
orta ucu ile sabit uçlardan biri ayarlı değişken direnç olarak kullanılacaktır, diğer sabit
uç boştadır. Potansiyometre direncini sıfırlayıp Deney setine enerji verin. Çıkıştaki
dalga şeklini gözleyerek, potansiyometrenin direncini artırın. Çıkıştaki distorsiyonsuz
dalga şeklinin genliği, başlangıçtaki dalga şeklinin yarısına ( Vçpp/2 ) düştüğü yerde
bu işleme son verin. Deney setinin enerjisini kesin. Potansiyometreyi çıkarıp direncini
ölçün. Bu değer kuvvetlendiricinin AC giriş direncidir. Ri = ................ .
Çalışma Soruları
1. Şekil 3’te verilen devrenin DC ve AC analizini yaparak deney sonuçlarıyla
karşılaştırın.
2. Şekil 3’te verilen devrenin alçak ve yüksek frekans eşdeğer devrelerinden yaralanarak
alt ve üst kesim frekanslarını hesaplayın. Yarı logaritmik- milimetrik kağıda ölçekli
olarak bu sonuçları aktarın. Devrenin frekans tepkisini göz önüne alarak, teorik
sonuçları deney sonuçlarıyla karşılaştırın.
3. Ortak kolektörlü devrelerin avantaj ve dezavantajları nelerdir?
4. Ortak emetörlü kuvvetlendiricilerle Ortak kolektörlü devreleri akım ve gerilim
kazançları yönüyle karşılaştırın.
5. Deneyi yapılan Ortak kolektörlü devrenin giriş ve çıkış dirençlerini teorik olarak
hesaplayıp, deney sonuçlarıyla karşılaştırın.
6. Deneyi yapılan Ortak kolektörlü devrenin giriş ve çıkış dirençlerini kullanarak
devrenin AC güç kazancını hesaplayın.
14
7. Bu noktada transistör karakteristik eğrilerinin çıkarılmasıyla ilgili bir simulasyon
çalışması yapılacaktır.
Tablo 1.
VCE (Volt)
iB=0 µA
iB=20 µA
iB=40 µA
iB=60 µA
iB=80 µA
iB=100 µA
0
0.1
0.3
0.5
2
6
10
Bunun için yukarıdaki devreyi bir simulasyon programında (Electronic workbench,
Proteus, vs.) kurarak Tablo 1’de verilen kontrol akımına ve gerilimine karşılık gelen
devre akım değerlerini sırasıyla elde ediniz. Bu işlemler için önce Tablo 1’de verilen iB
akım değeri ayarlanır. Sonra VCE değerler sırayla verilerek iC akımı ölçülerek tabloya
not edilir. Tabloda bulunan değerler kullanılarak transistorün akım-gerilim öz eğrisini
milimetrik kağıda çizerek raporunuza ekleyiniz.
15
Malzeme Listesi:

220kΩ Direnç
47kΩ Direnç
22k Ω Direnç
10kΩ Direnç
8.2kΩ Direnç
3.3kΩ Direnç
2.2kΩ Direnç
1kΩ Direnç
220Ω Direnç
(1 adet)
(1 adet)
(1 adet)
(2 adet)
(1 adet)
(1 adet)
(1 adet)
(1 adet)
(1 adet)

100kΩ POT
(1 adet)

10µF Elektrolitik kondansatör (16 veya 25V) (2 adet)
220µF Elektrolitik kondansatör (16 veya 25V) (1 adet)

BC237 BJT (1 adet)
16