3. Deney - Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü | ULUDAĞ
advertisement
T.C. ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK - ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELN3304 ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI II DENEY 3 TEK BESLEMELİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİLER Deneyi Yapanlar Grubu Numara Ad Soyad Raporu Hazırlayan Diğer Üyeler Deneyin yapılış tarihi Raporun geleceği tarih Raporun geldiği tarih Gecikme ......../......./2015 ......../......./2015 ......../......./2015 .........gün Değerlendirme notu Gecikme notu Rapor notu Raporu değerlendiren ELN3304 ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI II DENEY NO:3 DENEY 3: TEK BESLEMELİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİLER I. ÖN BİLGİ Op-Amp (Operational Amplifier, İşlemsel kuvvetlendirici) geribeslemesiz durumda çok büyük kazanca sahip tümleşik bir devredir. Op-Ampların iki girişi tek çıkışı vardır. Girişlerden biri faz çeviren diğeri ise faz çevirmeyen giriştir. Çıkış ile faz çeviren giriş arasına bir direnç bağlanırsa negatif geribesleme gerçekleştirilmiş olur. Benzer şekilde çıkış ile faz çevirmeyen giriş arasına bir direnç bağlanırsa pozitif geribesleme elde edilmiş olur. Op-Amplar hem kuvvetlendirme yapan hem de giriş işaretleri üzerinde işlem yapan elemanlardır. Op-Amplar ile çeşitli işlemler yapılabilir: gerilim izleyici, ideal diyot devresi, faz çeviren ve çevirmeyen kuvvetlendirici, toplama ve fark devreleri, integral, türev ve logaritma alıcı devreler. Günümüzde bir kılıf içerisinde bir adet, iki adet veya dört adet Op-Amp içeren entegreler vardır. Genelde bir kılıf içerisinde birden fazla Op-Amp olduğundan Op-Ampların besleme uçları ortaktır. Kılıfta kullanılmayan Op-Ampların giriş uçları toprağa veya beslemeye bağlanmalıdır. Genellikle kullanılmayan Op-Ampların giriş uçları toprağa bağlanır. Op-Amplar genelde çift beslemelidirler, fakat gerekli bağlantılar yapılarak tek beslemeli olarak da çalıştırılabilirler. Ancak burada AC işaret kuvvetlendirme durumunda, kuvvetlendirilen işaretin genliği besleme geriliminin yarısı ile sınırlıdır. Girişte AC işaret olmadığı durumda çıkışta bir DC işaretin olması tek beslemeli devrenin bir dezavantajıdır. Çıkışta DC işareti süzmek için bir kondansatör kullanmak gerekir. Kuvvetlendirilecek işaret AC ise çift besleme, tek polariteli ise (örneğin darbe kuvvetlendiricilerde) tek besleme kullanmak daha mantıklıdır. II. DENEYİN AMACI Op-Amplar ile çeşitli işlem yapan devreleri incelemek. Op-amplı devrelerin önemli karakteristiklerini deneysel elde etmek. Tek beslemeli Op-Amplar ile çift beslemeli Op-Ampların avantaj ve dezavantajlarını belirlemek. III. DENEYDE KULLANILACAKLAR Deney bordu, çift kanallı osiloskop, dijital ölçü aleti LM324 op-amp tümdevresi, Kondansatör: 220nF/63V Dirençler: 1k(2 adet), 5,6k(1 adet), 10k(3 adet), 56k(2 adet), 100k(2 adet) 2/7 ELN3304 ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI II DENEY NO:3 IV. ÖN HAZIRLIK 1. Op-Ampın iç yapısında hangi devre elemanları kullanılır? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. Gerilim izleyici nedir? Kazancı kaçtır? Hangi amaçla kullanılır? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. Şekil 6.4’de gösterilen tek beslemeli faz çeviren kuvvetlendirici devresinin kazanç ifadesini bulunuz. Faz çeviren kuvvetlendiricinin girişine sinüzoidal bir işaret uygulanır ise giriş ve çıkış işaretleri nasıl oluşur alt alta çizerek gösteriniz. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. Şekil 6.5’de gösterilen tek beslemeli faz çevirmeyen kuvvetlendirici devresinin kazanç ifadesi bulunuz. Faz çevirmeyen kuvvetlendiricinin girişine sinüzoidal bir işaret uygulanır ise giriş ve çıkış işaretleri nasıl oluşur alt alta çizerek gösteriniz. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3/7 ELN3304 ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI II DENEY NO:3 5. Tek beslemeli Op-Ampların avantaj ve dezavantajları nelerdir? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6. Çift beslemeli Op-Ampların avantaj ve dezavantajları nelerdir? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… V. DENEYİN YAPILIŞI 1. Şekil 6.1’de gösterilen LM324 entegresi ile geliştirilmiş gerilim izleyici devresini kurunuz. Aşağıdaki tabloda verilen giriş gerilimleri için çıkış gerilimini ölçünüz ve aşağıdaki tabloya yazınız. 13 14 12 - 4 LM324 3 + 10 9 8 GND +5V 2 11 - + + 4 1 3 Uç 11 +15V - R1 LM324 Ug + + - - 1 UG V+ 1 (V) Çıkış gerilimi ç (V) 3 4 5 6 -1 0 1 - 4 1 A R2 3 + B Uç 11 56k 7 Şekil 6.2. LM324 Şekil 6.1. Gerilim izleyici. Giriş gerilimi 2 220nF 2 LM324 C 2 56k Şekil 6.3. AC girişli gerilim izleyici. 2 3 4 5 6 7 Kazanç ( ç ⁄ ) 2. Şekil 6.3’de gösterilen gerilim izleyici devresini kurunuz. Devrenin girişine herhangi bir işaret uygulamadan A ve B noktalarındaki gerilimleri ölçü aleti ile ölçünüz ve aşağıdaki tabloya yazınız. (V) (V) 4/7 ELN3304 ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI II DENEY NO:3 3. Şekil 6.3’de gösterilen gerilim izleyici devrenin girişine 1kHz’lik sinüzoidal bir işaret uygulayınız. Farklı giriş işaretleri genlikleri için çıkış işaretleri genliklerini ( ç = ç ⁄2) ölçünüz. Ölçtüğünüz giriş ve çıkış işaretlerinin değerlerini aşağıdaki tabloya yazınız. Kazancı hesaplayınız. Giriş gerilimi 2 (V) Çıkış gerilimi ç Kazanç ç = 3 4 5 6 7 8 9 (V) 4. Şekil 6.4’de gösterilen devrenin girişine sinüzoidal bir işaret uygulayınız. Giriş işaretinin genliğini sabit tutunuz. Giriş işaretinin frekansını sıfırdan 1 MHz’e kadar değiştirerek kazancın frekans ile değişimini araştırınız. Giriş ve çıkış işaretlerinin değerlerini aşağıdaki tabloya yazınız ve kazancı hesaplayınız. Frekans f, kHz Çıkış gerilimi ç Kazanç ç = (V) 5. Şekil 6.4’de gösterilen devreyi kurunuz. Girişe herhangi bir işaret uygulamadan A, B ve C noktalarındaki gerilimleri ölçü aleti ile ölçünüz ve aşağıdaki tabloya yazınız. Devrenin girişine 1kHz’lik sinüzoidal gerilim uygulayınız. Giriş işaretinin genliğini çıkışta kırpılma olmayacak şekilde ayarlayınız. A, B ve C noktalarındaki işaretleri çift kanallı osiloskopla ölçünüz ve aşağıdaki grafikler üzerine çiziniz. (V) Rf=10k UG C A R1 220nF 1k R2 100k +15V B 2 10k 3 - (V) UG +15V 4 LM324 + (V) 11 10k 1 Ry 5,6k 0 C UÇ t UA 0 Şekil 6.4. Tek kuvvetlendirici beslemeli faz çeviren UB 0 t UC 0 6. Şekil 6.5’de gösterilen devreyi kurunuz. Devrenin girişine herhangi bir işaret uygulamadan A, B ve C noktalarındaki gerilimleri ölçü aleti ile ölçünüz aşağıdaki tabloya yazınız. Devrenin girişine 1kHz’lik sinüzoidal gerilim uygulayınız. Giriş işaretinin genliğini çıkışta kırpılma olmayacak şekilde ayarlayınız. A, B ve C noktalarındaki işaretleri çift kanallı osiloskopla ölçünüz ve aşağıdaki grafikler üzerine çiziniz. 5/7 t ELN3304 ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI II R4 100nF C2 10k C1 UG (V) (V) UG +15V 2 A - LM324 3 + Uç 11 UA Ry 5,6k R1 100k R3 10k C 1 t 0 4 220nF +15V R2 (V) Rf=100k B DENEY NO:3 t 0 10k UB Şekil 6.5. Tek beslemeli faz çevirmeyen kuvvetlendirici devresi. t 0 UC t 0 7. Şekil 6.6’da gösterilen devreyi kurunuz. Devrenin girişine 1kHz’lik bir kare dalga uygulayınız. Giriş işaretinin genliğini kuvvetlendirici doyuma girmeyecek şekilde ayarlayınız. Giriş ve çıkış işaretlerini aşağıdaki grafik üzerinde çizerek gösteriniz. UG Rf=100k +15V R1 2 1k UG - 4 LM324 3 + 0 1 Uç Ry 5,6k 11 t UÇ 0 t Şekil 6.6. Tek beslemeli faz çeviren kare darbe kuvvetlendirici devresi 8. Şekil 6.7’de gösterilen devreyi kurunuz. Girişine 1kHz’lik bir kare dalga uygulayınız. Giriş işaretinin genliğini kuvvetlendirici doyuma girmeyecek şekilde ayarlayınız. Giriş ve çıkış işaretlerini aşağıdaki grafik üzerinde çizerek gösteriniz. UG Rf =10k R1 1k +15V 2 - LM324 3 UG 10k R2 + 0 4 t 1 Uç 11 Ry UÇ 5,6k 0 Şekil 6.7. Tek beslemeli faz çevirmeyen kare darbe kuvvetlendirici devresi 6/7 t ELN3304 ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI II DENEY NO:3 VI. RAPORDA İSTENENLER 1. 3. adımda elde ettiğiniz değerlerden yararlanarak ç = ( ) grafiğini çiziniz ve doyum bölgesini tespit ediniz. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. 4. adımda elde değerlerden yararlanarak Şekil 6.4’deki devrenin frekans karakteristiğini çiziniz. 3. Şekil 6.4’deki devrede R2 direnci çıkış gerilimini nasıl etkiler? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. Şekil 6.5’deki devrede C2 kondansatörünün görevini açıklayınız. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7/7
