Bu bölüm, NI Multisim temel devre serisi temel elektronik kanunları ve pasif bileşen tasarımlarını bir dizi etkileşimli SPICE simülasyonu ile inceler. Aşağıda eklenmiş zip dosyalarındaki devreleri yükleyebilirsiniz.
Aşağıdaki devreleri yükleyerek elde edebilir ve NI Multisim 10’da kullanabilirsiniz.
Devreler
004 Parallel DC Circuit.ms10
005 Series-Parallel DC Circuit.ms10
006 Current Analysis.ms10
007 Millmans Theorem 1.ms10
008 Millmans Theorem 2.ms10
009 Kirchoff's Current Law.ms10
010 Thevenin's Theorem.ms10
011 Superposition Principle.ms10
012 Nortons Theorem and Source Conversion.ms10
013 AC Voltage Measurement.ms10
014 Frequency Response of the Series RL Network.ms10
015 RL High and Low Pass Filter
016 Frequency Response of the Series RC Network.ms10
017 RC High and Low Pass Filter.ms10
Devre Dosya İsmi
004 Parallel DC Circuit.ms10
Devre Açıklaması
8.1. Paralel DC Devre
Bu devre her koldan geçen akımı ve toplam akımın nasıl ölçüldüğünü gösterir. Kirchhoff’un akım kanununa göre, toplam akım kollardan geçen akımların toplamına eşittir. Ampermetre DC akımı ölçmek için DC Mod üzerine yerleştirilmelidir.
Deneyler
R3 direncinin değerini değiştirin ve toplam akım (
I
top) veI
3 kolundan geçen akımın nasıl etkilendiğini doğrulayın. Bireysel kol akımlarını hesaplayın ve Kirchhoff’un Akım Kanunu’nu ispatlayın.
Devre Şeması
V1 10 V
U2
DC 1e-009W
0.016 A
+
-U1 DC 1e-009W
3.030m A +
-R11.2kΩ R2
2.2kΩ
R33.3kΩ
Devre Dosya İsmi
005 Series-Parallel DC Circuit.ms10
Devre Açıklaması
8.2. Seri-Paralel DC Devre
Bu deneyin amacı, gerilim kaynağına seri veya paralel bağlı dirençlerde düşen gerilimi ölçmektir. Bu devreler bütün seri devreler için çalışan gerilim bölücü formülü kullanarak analiz edilebilir.
Eğer çıkış gerilimi (
V
out)R
2 seri devrenin bir parçasına karşılık geliyorsa, gerilim bölücü formülü aşağıdaki gibi ifade edilebilir:tot
Üst devre için,
R
4 direnci üzerinde gelişmiş gerilimR
2 direnci üzerindeki gerilim ile aynı olduğu içinR
4 direncinin değerini ayarlayın.R
1 330
veR
3 330
varsayın. Bu değer nedir? Sonraki iki devre üzerinde
R
2 veR
4 üzerinde gelişen çıkış gerilimini hesaplamak için gerilim bölücü formülünü kullanın. Voltmetrede okunan ile sonucu karşılaştırın. Son devreyi sadeleştirin. Toplam direnci hesaplayın.
Devre Şeması
V3 10 V
220Ω R3
91Ω R4
2.926 V +
-B
C
V4 20 V
330Ω R4 470Ω
R3 220Ω
R1
91Ω
R2 2.234 V
+
-Devre Dosya İsmi
006 Current Analysis.ms10
Devre Açıklaması
8.3. Akım Analizi
Bu devreler eşitlikteki kol arasındaki akımın nasıl ölçüldüğünü gösterir. Deney her bir bağımsız akım kaynağından kol akımını belirlemenize izin verir ve bir de koldaki sonuç akımı (üst devrede görünen) kol akımlarının cebirsel toplamı olduğunu ispatlar.
Devre Şeması
15 A
200Ω
400Ω
200Ω
10 A 400Ω
400Ω
13.000 A +
-12.000 A +
-15 A
200Ω
400Ω
200Ω
400Ω 400Ω
9.000 A +
-6.000 A +
-200Ω
400Ω
200Ω
10 A 400Ω
400Ω
13.000 A +
- 12.000 A
+
-Devre Dosya İsmi
007 Millmans Theorem 1.ms10
Devre Açıklaması
8.4. Millman’ın Teoremi 1
Bu devreler, üç paralel bağlı gerilim kaynağının tek bir gerilim kaynağı içine ağı sadeleştiren Millman’ın teoremini göstermektedir. Bu teoreme göre, gerilim kaynakları ilk eşdeğer akım kaynaklarına dönüştürülür, sonra eklenir.
-Devre Dosya İsmi
008 Millmans Theorem 2.ms10
Devre Açıklaması
8.5. Millman’ın Teoremi 2
Bu devreler bir ağa seri bağlı üç akım kaynağının Millman’ın teoremine göre tek bir akım kaynağına dönüştürüldüğünü gösterir.
Deneyler
Yük akımını hesaplayın ve ampermetrede okunan ile sonucu karşılaştırın.
Devre Şeması
I1
5 A
I2
1 A
I3
1 A
U1
DC 10MW 7.679 V
+
-R1
5Ω
R2
10Ω
R3
8Ω
R45Ω
I4
1.87 A
U2 DC 10MW 7.680 V
+ -R5
23Ω R6
5Ω
Devre Dosya İsmi
009 Kirchhoff’s Current Law.ms10
Devre Açıklaması
8.6. Kirchhoff’un Akım Kanunu
Bu devre, herhangi bir elektriksel bağlantı noktası için bağlantı noktasına giren ve çıkan akımların cebirsel toplamının sıfıra eşit olduğu durum olan Kirchhoff’un akım kanununu göstermektedir.
Deneyler
Devreye göre Kirchhoff’un akım kanununun çalıştığını doğrulayın.
Devre Şeması
3.229 A
+
-V1 64 V R18Ω
R2 4Ω
R3 5Ω
R4 10Ω
I in
1.468 A
+
-1.174 A
+
-0.587 A
+
-I out
R510Ω
Devre Dosya İsmi
010 Thevenin’s Theorem.ms10
Devre Açıklaması
8.7. Thevenin Teoremi
Bu devreler, eşit akım modeli ile bütün ağ üzerinde yeniden yerleştirmenize izin veren Thevenin uygulamasını göstermektedir. Bu model, Thevenin direnci olarak anılan sabit bir direnç ile seri bağlı olan Thevenin gerilimine göre DC bir kaynak içerir.
Deneyler
Thevenin geriliminin değeri nedir?
Thevenin direncinin değeri nedir?
Orijinal ağ üzerinde (üstteki) okunan ile Thevenin eşitliği devresindeki (alttaki) karşılaştırın.
Bulunanlar nedir? Aynı gerilim üretilmekte midir? Daha karmaşık devreler orijinale göre uygulanan Thevenin Teorisi’nin avantajı nedir? (İpucu: Gerilim ve akımın daha hızlı hesaplanması)
Devre Şeması
330Ω
10 V
5.772m A +
-2.713 V +
-91Ω
220Ω 470Ω
RL
330Ω
10 V
91Ω
220Ω
Eth
4.000 V +
-330Ω 91Ω
220Ω
Rth
223Ω Rth
4 V
5.772m A +
-2.713 V +
-470Ω
RL
Eth
Devre Dosya İsmi
011 Superposition Principle.ms10
Devre Açıklaması
8.8. Süperpozisyon Prensibi
Süperpozisyon prensibi, çok kaynaklı bir ağın herhangi bir direnç kolunda düşen gerilimin veya akımın bağımsız hareket eden kaynakların cebirsel toplamı olduğunu ifade eder. Üstteki devre çok kaynaklı ağı temsil eder ve devreler aşağıda açıklanır:
1.
E
2 kaynağı devreden kaldırılır veR
2’den geçen kol akımı ölçülür.2.
E
1 kaynağı kaldırılır,E
2 yeniden yerleştirilir veR
2’den geçen kol akımı ölçülür.Deneyler
Süperpozisyon prensibini doğrulayın. Toplam akımın onların cebirsel toplamı olduğunu unutmayınız.
E
1 veE
2’ nin gerilimini değiştirin ve Süperpozisyon prensibini yeniden doğrulayın.Devre Şeması
-Devre Dosya İsmi
012 Norton Theorem and Source Conversion.ms10
Devre Açıklaması
8.9. Norton’un Teoremi ve Kaynak Dönüşümü
Bir direnç ile paralel bir DC kaynak tarafından ifade edilen eşit devre modeli ile bütün ağı yeniden yerleştirebildiğiniz Norton’un teoreminin uygulamasını gösterir. Norton akımı, sorudaki uçlar arasındaki kısa devre akımıdır; Norton direnci, yük direnci kaldırıldığı ve gerilim kaynağı kısa devre edildiği bu noktadaki dirençtir.
Deneyler
Norton’un akım değeri nedir?
Norton’un direnç değeri nedir?
Orijinal devrede (üstteki) okunan ile Norton’un eşitlik devresinde (alttaki) okunanı karşılaştırın.
Bulunanlar nedir? Aynı gerilim düşmekte midir? Bu teorinin Thevenin teoremine benzerlikleri var mıdır?
I1 2.1mA
R7520Ω
U3DC 10MW 0.091 V
+ -RL247Ω
Devre Dosya İsmi
013 AC Voltage Measurement.ms10
Devre Açıklaması
8.10. AC Gerilim Ölçümü
Bu devre yük direnci karşısındaki AC gerilimi ölçmenin yolunu gösterir.
Deneyler
R
L yük direnci karşısında oluşan gerilimi hesaplayın ve voltmetrede okunan ile sonucu karşılaştırın. Uygulanan gerilimi değişik değerlere ayarlayın ve çıkış geriliminin nasıl etkilendiğini gözlemleyin.
Devre Şeması
C1 6.36nF R11kΩ
L1 95.5mH
R2 3.3kΩ
R310kΩ
RL4.7kΩ U1
AC 10MW 17.012 V
+
V1 -50 Vrms 5kHz 0°
Devre Dosya İsmi
014 Frequency Response of the Series RL Network.ms10
Devre Açıklaması
8.11. Seri RL Ağının Frekans Cevabı
Bu devre
R
L seri devresini gösterir ve bobin karşısındaki gerilimin frekansla nasıl etkilendiğini gösterebilir.R
L ağındaki gerilimin akımdan ileride olduğunu fark edin. Böylece çıkışta 90 faz kayması elde edilir.Deneyler
Değişik frekans değerlerini ayarlamak için bir fonksiyon jeneratörü kullanın ve bobin karşısındaki gerilimin frekans ile nasıl etkilendiğini belirleyin. Nedenini açıklayın. Açıklamada verilen formüle bakın. (İpucu: Endüktör karşısında gerilim frekans ile artar.)
Çıkış gerilimi ve uygulanan gerilim arasındaki faz kaymasının nasıl olduğunu açıklayın? Endüktör ve direnç karşısındaki iki gerilimin toplamı uygulanan gerilime eşit midir?
Devre Şeması
100Ω
10mH
A B
Ext T rig +
+
_
_ + _
Devre Dosya İsmi
015 RL High and Low Pass Fitler.ms10
Devre Açıklaması
8.12. RL Yüksek ve Alçak Geçiren Filtre
Bu basit
R
L devre yüksek geçiren bir filtrenin bir örneğini göstermektedir. Adından da anlaşılacağı gibi, belirli bir kesim frekansı (fc
) altındaki tüm sinyalleri zayıflatan ve frekansları kesim frekansı üzerindeki tüm sinyalleri iletir.Deneyler
Bode çizici görüntülenen frekans tepkisine bakarak, verilen bir yüksek geçiren filtre için kesim frekansı doğrulayın. Bir de, bu değerleri hesaplayın ve sonuçlarla karşılaştırın. (İpucu:
R
L yüksek geçiren devrenin kesme frekansıx
L R
olduğunda elde edilir; bu nedenlefc R ( 2 L )
).Devre Şeması
R 1kΩ
XFG1
XBP1
IN OUT
L1 100mH
Devre Dosya İsmi
016 Frequency Response of the Series RC Network.ms10
Devre Açıklaması
8.13. Seri RC Ağının Frekans Cevabı
Bu devre seri
RC
devresini gösterir ve kondansatör karşısındaki gerilimi frekansın nasıl etkilediğini gösterebilir. Kondansatör karşısındaki gerilim akımdan 90 geridedir. Bundan dolayı çıkışta bir faz kayması elde edilir.Deneyler
Değişik frekans değerlerini ayarlamak için bir fonksiyon jeneratörü kullanın ve frekansın kondansatör karşısındaki gerilimi nasıl etkilediğini belirleyin. Nedenini açıklayın.
Uygulanan gerilim ve çıkış gerilim işareti arasındaki faz kaymasını nasıl açıklarsınız?
Devre Şeması
R11kΩ
C1 100nF
XFG1 XSC1
A B
Ext T rig +
+
_
_ + _
XMM1
Devre Dosya İsmi
017 RC High and Low Pass Filter.ms10
Devre Açıklaması
8.14. RC Yüksek ve Alçak Geçiren Filtre
A devresi basit bir
RC
devre yüksek geçiren filtrenin örneğidir. Önemli ölçüde kesim frekansı altında tüm frekansları zayıflatır ve üstündeki tüm frekansları geçer.Deneyler
Verilen yüksek geçiren filtre için kesme frekansını doğrulayın. Bode çizicide görünen frekans cevabının avantajlarından yararlanın. Bir de bu değeri hesaplayın ve sonuçlarla karşılaştırın.
(İpucu:
RC
yüksek geçiren filtrenin kesme frekansıx
C R
olduğunda elde edilir; böylece) 2 (
1 RC
fc
). B devresi düşük geçiren filtrenin örneğidir.
Devre Şeması
XFG1
C1
10uF
R1100Ω
XBP1
IN OUT
Circuit A High-Pass Filter
XFG2
C2 10uF R2
100Ω
XBP2
IN OUT
Circuit B.
Low-Pass Filter