Elektrik-Elektronik Mühendisli˘gi Bölümü Katı Hal Elektroni˘gi Dersi
advertisement
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Katı Hal Elektroniği Dersi 2016-2017 Güz Dönemi SPICE Ödevi Bu ödev final sınavının 25 puanını oluşturacaktır. yapabilirsiniz. Ödevinizi 2 kişilik gruplar halinde Her grup ödevde istenilen simülasyonları gerçekleştirecek ve bir rapor hazırlayacaktır. Hazırlanan raporlar 23.12.2016 tarihine kadar Arş. Gör. Mustafa Sacid Endiz’e teslim edilecek ve de sözlü olarak sunumu yapılacaktır. 1) Bir diyotun akım-gerilim (i-v ) karakteristiğini SPICE simülasyonları ile göstermek istiyoruz. Ters doyum akımı değeri nedir? Bulduğunuz değerler Bunun derste işlediklerimiz ile uyumlu mu? Diyotları “Pick için aşağıdaki şekilde gösterilen devreyi SPICE New Diode” ile listeleyip seçerken, her bir diyot için programınızda çizin. en sağda model bilgilerini göreceksiniz. (.model ile Simülasyon seçeneği olarak “DC Sweep” sekmesini seçin. Bu opsiyon ile DC kaynağınızı başlangıç değerinden (Start Value) bitiş başlayan ifadeler) Bulduğunuz ters doyum akımı bu modelde ne ile ifade ediliyor olabilir? değerine (Stop Value), belirlediğiniz artış miktarı (Increment) ile tarayıp (Type of Sweep, Linear), 3) Şimdi de bir Zener diyotunun i-v grafiğini çizeceğiz. Yine “Pick New Diode” ile bir Zener diyotu her değer için bir simülasyon yapıyor olacaksınız. Simülasyonu çalıştırdıktan sonra diyot üzerinden seçin. Artık başlangıç ve bitiş değerlerini Zener ge- geçen istediğinizde rilimini de görecek şekilde seçmeniz gerekmektedir. girdiğiniz gerilim aralığındaki i-v grafiğini elde etmiş Simülasyon yapıp, diyotun 3 bölgesinin de açık bir akımın grafiğini çizdirmek şekilde görüleceği bir grafik elde edin ve bunu ra- olacaksınız. Kullanacağımız standart diyotlar üzerinden en fazla birkaç amper akım geçebilecektir. Ve ters kırılma gerilimini simülasyonlar ile göremeyeceksiniz. Buna göre i-v grafiğinin başlangıç ve bitiş değerlerine uygun porunuza ekleyin. Zener bölgesindeki rz değerini hesaplayın (Ve lütfen basit analitik geometri hataları yapmayın). İhmal edilebilir bir değer midir, yorumlayın. değerler girerek simülasyon yapın, ve sonuç grafiğini 4) Şekilde gösterilen devreyi önce sabit gerilim düşüşlü raporunuza ekleyin. Diyotun açılma gerilimini ne- ideal diyot modeli kullanarak çözün ve ix akımını den 0.7V aldığımızı simülasyonlar ile görebiliyor hesaplayın. musunuz? ve simülasyon ile ix akımını bulun (Simülasyonda Grafiğe yeteri kadar yakınlaşarak diyot ters doyum akımını da bulun. Sonra bu devreyi SPICE’ta çizin Transient opsiyonunu seçecek ve bitiş süresini belirteceksiniz. Süre için birkaç ms verebilirsiniz.). Simülasyon ile hesaplama sonuçları uyumlu mu? Ne kadar bir hata var? Hatayı yüzde olarak hesaplayıp, + − bu hatanın ihmal edilip edilemeyeceğini yorumlayın. 1kΩ 2) Şimdi bir önceki devrede normal bir diyot yerine Schottky diyot kullanacaksınız. Bunun için diyotun üstüne sağ tıklayın ve “Pick New Diode” op- + 30V − 1kΩ Vz=10V 1kΩ ix siyonunu seçin (LTSPICE dışındaki simülatörlerde başka şekilde seçiliyor olabilir). Karşınıza çıkan listeden bir Schottky diyot seçin ve bu diyotun i-v 5) Şekilde gösterilen devreyi SPICE’ta çizin. Bu devre, grafiğini simülasyon ile elde edin. Raporunuza ek- gerilim katlayıcılar kullanarak hem pozitif hem de leyin. negatif besleme gerilimleri oluşturan bir doğrultucu Bu diyotun açılma gerilimini ne buldunuz? devredir. Devrenin filtre ve düzleyici kısımları da mevcuttur. Yük direnci yerine 10Ω ile 10kΩ arasında değerler verin ve ayrı ayrı simülasyonlar yapın. Çıkış voltajının ortalama değerinin ve dalgacık sinyalinin büyüklüğünün yük direncinin değişimine göre nasıl değiştiğini simülasyon ile gösterin ve ayrı ayrı grafiklerini çizin, ve raporunuza ekleyin (Exceli kullanabilirsiniz). Yük direnci aynı zamanda bu doğrultucunun verebileceği en fazla akımı da gösterir. Eğer direnç az olursa, verebildiği akım da fazladır, demektir. Simülasyon sonuçlarınıza göre bu doğrultucunun kaç volt çıkış ve en fazla ne kadar akım verdiğini söyleyebilirsiniz. (Dalgacık sinyalinin büyüklüğünün 0.5V’tan küçük olmasını şart alabilirsiniz. Simülasyon sonucunda, çıkış akımı belli bir değerden azsa, ya da yük direnci belli bir değerden fazla ise doğrultucunun düzgün çalıştığını, değilse düzgün çalışmadığını göstermeniz beklenmektedir). Vout-1 220Ω R 100µF 100µF 100µF |Vz|=6.2V 220Ω 100µF Vout-2 R |Vz|=6.2V Vin=10Vsin(2π1000t) 6) Şekildeki doğrultucu devreyi SPICE’ta çizin ve 5. şıkkı tekrar edin. Bu doğrultucunun daha iyi bir performans gösterdiğini söyleyebilir misiniz? Transistörler ne amaçla kullanılmıştır ve hangi bölgede çalışmaktadırlar? Piyasada bulduğumuz gerilim regülatörü devrelerin iç yapısında buna benzer devreler bulunmaktadır. Bu tür bir regülatör devresinin datasheetini inceleyip verebildiği en fazla akımı belirtin. Vout-1 R 220Ω 100µF 100µF 220Ω Vout-2 100µF |Vz|=6.2V 100µF Vin=10Vsin(2π1000t) |Vz|=6.2V R