Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği
BMM226 Elektronik-1 Laboratuvarı Deney Föyü
Deney#6
Ortak Emiter (OE), Ortak Beyz(OB) ve Ortak Kollektörlü (OK) BJT Kuvvetlendirici Deneyi
Prof. Dr. Mutlu AVCI Arş. Gör. Mustafa İSTANBULLU
ADANA, 2019
[Bu sayfa bilerek boş bırakılmıştır]
6 Ortak Emiter, Ortak Beyz ve
Ortak Kollektörlü BJT Kuvvetlendiriciler
Amaç
Bu deneyin amacı, lineer (doğrusal) kuvvetlendiricilerde kullanılan BJT kuvvetlendirici devresinin devre girişine uygulanan zamanla değişen bir küçük işareti kuvvetlendirmesi ve devrenin küçük işaret analizinin yapılmasıdır.
Temel Bilgiler
Elektriksel işaret; anlamlı bilgi içeren, elektriksel olarak veri işlenmesini mümkün kılan, herhangi bir kaynaktan doğrudan veya dönüşüm vasıtasıyla elde edilen zamana bağlı değişen dalga şekilleridir.
Eğer işaret devamlı olup devamlı zamana göre ifade edilebiliyorsa analog işaret, belirli zaman anlarına göre ifade ediliyorsa ayrık, ayrık işaretin sayısal kodlanması olarak ifade ediliyorsa sayısal işaret olarak adlandırılır. Analog işaretleri işleyen devrelere de analog devreler adı verilir. Kuvvetlendirici devreleri analog devrelerdir. Bir kuvvetlendirici girişine uygulanan işareti büyüterek bir çıkış işareti oluşturan devre topolojisidir.
Elektronik devrelerde, bağımsız bir kaynaktan alınan zamanla değişen bir işaretin kullanışlı hale gelmesi için çoğu zaman kuvvetlendirilmesi gerekir. Örneğin Şekil 1'de bir mikrofon çıkışından alınan işaret gösterilmiş olsun. Bu işaretin devrede hoparlörü sürebilmesi için kuvvetlendirilmeye ihtiyacı vardır. Kuvvetlendirici buradaki işareti büyütme fonksiyonunu yapan bir elektronik devredir.
Kuvvetlendirici devresinde bulunan bir BJT'nin ileri aktif bölgede çalışabilmesi için öngerilimlenmesi gerektiğinden bu kuvvetlendirici devresinin diğer bir girişi de DC gerilim kaynağıdır.
Şekil 1 Bir kuvvetlendirici devresinin şematik gösterimi
Kuvvetlendirici devreleri bir çalışma noktası etrafında ( Q – noktası ) yeterince küçük bir işaret için lineer (doğrusal) kabul edilebilir. Lineer kuvvetlendirici kabulü devreye süperpozisyon teoreminin
uygulanabileceğini gösterir. Bu devrelerde DC analiz ve AC analiz ayrı ayrı yapılarak çıkış cevabı bu iki analiz cevabının toplamı olarak ifade edilebilir.
Şekil 1'de gösterilen blok diyagramına iki farklı giriş olduğu için iki analiz yapmak gerekir. Yapılacak olan ilk analiz devre DC bir giriş barındırdığı için DC analiz ve ikincisi ise diğer AC girişten kaynaklanan frekanstan bağımsız küçük işaret AC analizdir. Süperpozisyon teoremine göre; birden fazla bağımsız giriş barındıran lineer bir devrenin çıkış cevabı, devrenin bu girişlere ayrı ayrı verdiği çıkış cevaplarının toplamıdır. Lineer bir kuvvetlendirici devresi için DC analiz, devredeki bağımsız AC gerilim kaynaklarını kısa devre, akım kaynaklarını açık devre, kapasitörleri yine açık devre alarak yapılır. Bu analize DC analiz denir ve kuvvetlendirici devresindeki transistörün Q çalışma noktasını belirler. Küçük işaret AC analizi olarak adlandırılan frekanstan bağımsız yeterince küçük giriş işareti içeren AC analiz ise devredeki DC gerilim kaynaklarının kısa devre, akım kaynaklarının açık devre ve kapasitörlerin kısa devre alınmasıyla yapılır. Devrenin çıkış cevabı, daha öncede belirtildiği gibi, bu iki analizin çıkış cevaplarının toplamıdır. DC çalışma noktası üzerinde bir küçük işaret AC karakteristik gösterileceği için, DC çalışma noktasının küçük işaret AC tavra etkisi, transistörün frekanstan bağımsız küçük işaret eşdeğerinin parametrelerinin DC çalışma noktasına göre hesaplanması ile yansıtılır.
Şekil 2(a), girişine kuvvetlendirilmesi gereken 𝑣𝑠 işaretinin uygulandığı ve aynı zamanda transistörün ön gerilimlenmesi için ayrıca DC gerilim içeren bir devreyi göstermektedir. Burada transistörün girişinde 𝑉𝑏𝑒'deki onmilivoltlar ölçeğinde AC işaret değişiminin baz akımı 𝑖𝑏'yi ve 𝑖𝑏'deki bu değişiminde 𝑖𝑐'yi çalışma noktası civarında nasıl değiştirdiği sırasıyla Şekil 2(b) ve Şekil 2(c)'de gösterilmiştir.
Şekil 2
Küçük İşaret:
Şekil 2(b) gösterilen grafik kullanılarak, baz-emiter gerilimi ile baz akımı arasındaki ilişki;
𝑖𝐵 =𝐼𝑠
𝛽𝑒
𝑣𝐵𝐸 𝑉𝑇
şeklinde yazılabilir. Burada Şekil 2(a)’dan da anlaşılacağı gibi 𝑣𝐵𝐸 terimi bir dc ve dc üzerine binmiş bir ac terim içeriyorsa, 𝑣𝐵𝐸 = 𝑉𝐵𝐸𝑄+ 𝑣𝑏𝑒 olarak yazılabilir. O halde denklem;
𝑖𝐵 =𝐼𝑠 𝛽𝑒
𝑉𝐵𝐸𝑄+𝑣𝑏𝑒 𝑉𝑇 =𝐼𝑠
𝛽𝑒
𝑉𝐵𝐸𝑄 𝑉𝑇 𝑒
𝑣𝑏𝑒 𝑉𝑇
halini alır. Burada 𝑉𝐵𝐸𝑄 baz emiter DC çalışma noktası gerilimi ve 𝐼𝑠
𝛽𝑒
𝑉𝐵𝐸𝑄
𝑉𝑇 terimi ise sükunet noktasındaki baz akımıdır. Böylece bu ifade;
𝑖𝐵 = 𝐼𝐵𝑄𝑒
𝑣𝑏𝑒
𝑉𝑇 ...(*) şeklinde yazılabilir. Bu şekilde verilen baz akımı lineer değildir ve dc bileşen üzerine binmiş bir ac bileşenle birlikte ifade edilemez. Burada 𝑣𝑏𝑒<< 𝑉𝑇 ise eşitlikteki üstel ifade Taylor serisine (𝑒𝑥 = 1 + 𝑥 +𝑥2
2 +𝑥3
6 + ⋯) açılır ve serinin lineer terimi alınır. İşaret büyüdükçe bu açılımın ihmal edilen terimleri etkin olacak böylece bozulmalar oluşacaktır. Küçük işaret teriminin nedeni bu girişin alabileceği değerlerdeki daha yüksek üstelli terimlerin ihmal edilebilecek kadar küçük olduğu durumlar için çalışılmasıdır. Böylece;
𝑖𝐵 ≅ 𝐼𝐵𝑄(1 +𝑣𝑏𝑒
𝑉𝑇) = 𝐼𝐵𝑄+𝐼𝐵𝑄
𝑉𝑇. 𝑣𝑏𝑒 = 𝐼𝐵𝑄+ 𝑖𝑏 ...(**) olarak ifade edilir. Burada 𝑖𝑏 terimi küçük işaret baz akımını temsil eder ve
𝑖𝑏 =𝐼𝐵𝑄 𝑉𝑇 . 𝑣𝑏𝑒 eşitliği ile ifade edilir.
Bu eşitlikten görüleceği üzere küçük işaret baz akımı 𝑖𝑏, küçük işaret baz-emiter gerilimi 𝑣𝑏𝑒 ile orantılıdır. Genel bir kural olarak eğer 𝑣𝑏𝑒 10mV’tan küçük ise (*) eşitliğindeki üstel ifade ile bunun lineer açılımı olan (**) eşitliği yaklaşık yüzde 10’luk bir sapma ile örtüşür.
𝑣𝑏𝑒 işareti sünusoidal fakat genlik değeri çok büyük olursa bu durumda çıkış işareti tam bir sinusoidal form halinde olmaz, bozulmaya uğrar ve harmonikler içerir.
AC Eşdeğer Devre:
Şekil 2 (c)’de de görüldüğü gibi küçük işaret tanımında zamanla değişen tüm bileşenleri süperpozisyon teoremi gereği DC değerler ile toplanır durumda ifade ederiz. O halde;
𝑖𝐵 = 𝐼𝐵𝑄+ 𝑖𝑏 𝑖𝐶 = 𝐼𝐶𝑄+ 𝑖𝑐 𝑣𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐸𝑄+ 𝑣𝑐𝑒 𝑣𝐵𝐸 = 𝑉𝐵𝐸𝑄+ 𝑣𝑏𝑒 ifadeleri yazılabilir.
Daha önce de belirtildiği gibi, bir transistörlü devrede ac analiz yaparken devrede bulunan tüm dc gerilim kaynakları kısa devre ve akım kaynakları açık devre haline getirilerek devrenin AC eşdeğer devresi oluşturulur.
Sonuç olarak Şekil 3’te görülen devre Şekil 2(a)’daki devrenin BJT hariç diğer elemanlar için küçük işaret AC eşdeğer devresidir.
Şekil 3
BJT Devresinin Küçük İşaret Hibrit-π Eşdeğer Devresi
Şekil 3’te Şekil 2(a)’daki transistörlü devrenin AC eşdeğer devresi gösterilmiştir. Bunun yanında aynı devrenin küçük işaret eşdeğer devresinin de oluşturulması gerekmektedir. Burada küçük işaret Hibrit- π eşdeğer devre modeli tanıtılacaktır. BJT elemanını Şekil 4’te görüldüğü gibi iki portlu bir eleman olarak düşünebiliriz. Baz emiter arası giriş portu ve kollektör emiter arası ise çıkış portu olarak tanımlanır.
Şekil 4
Giriş Baz Emiter Portu
Şekil 2 (b)'de baz akımının baz-emiter gerilimine göre karakteristiği ve Q sükunet noktası üzerinde salınan zamanla değişen bir işaret görülmektedir. Buradaki sinusoidal işaret küçük olduğu için iletkenlik (kondüktans) adı verilen Q sükunet noktasının eğimi sabit olarak kabul edilir. Kondüktansın tersi ise devrenin 𝑟𝜋 ile ifade edilen küçük işaret resistansını verir. Böylece devrenin küçük işaret girişi ile küçük işaret baz akımı arasında;
𝑣𝑏𝑒= 𝑖𝑏𝑟𝜋 bağıntısı elde edilir. Burada 𝑟𝜋 değeri ise;
𝑟𝜋= 𝑉𝑇
𝐼𝐵𝑄 =𝛽𝑉𝑇 𝐼𝐶𝑄
ile ifade edilir. 𝑟𝜋 terimine difüzyon direnci veya baz emiter giriş direnci adı verilir.
Çıkış Kollektör Emiter Portu Kollektör akımının;
𝑖𝐶 = 𝐼𝑠𝑒
𝑣𝐵𝐸 𝑉𝑇
olduğu daha önce belirtilmişti. Burada ifadenin 𝑣𝐵𝐸'ye göre türevi alınırsa;
𝑖𝐶′ = 1 𝑉𝑇
. 𝐼𝑠𝑒
𝑣𝐵𝐸 𝑉𝑇 =𝐼𝐶𝑄
𝑉𝑇
elde edilir. Bu ifadede 𝐼𝐶𝑄
𝑉𝑇 terimi iletkenliği belirtir ve 𝑔𝑚 ile ifade edilerek transkondüktans adını alır.
𝑔𝑚 =𝐼𝐶𝑄
𝑉𝑇
ve küçük işaret kollektör akımı;
𝑖𝑐 = 𝑔𝑚𝑣𝑏𝑒
olarak yazılır.
Burada tanımlanan yeni parametreler kullanılarak Şekil 5'te görüldüğü gibi npn transistörün hibrit-π eşdeğer devresi oluşturulabilir.
Şekil 5
Şekil 5'teki npn transistörün hibrit-π eşdeğer devresi Şekil 3'teki ac eşdeğer devrede yerine konulursa Şekil 6'da gösterilen küçük işaret eşdeğer devresi elde edilmiş olur.
Şekil 6
Burada ortak emiter akım kazancı;
𝑟𝜋𝑔𝑚 = (𝛽𝑉𝑇 𝐼𝐶𝑄) (𝐼𝐶𝑄
𝑉𝑇) = 𝛽 küçük işaret gerilim kazancı ise;
𝑉0= 𝑉𝑐𝑒= −(𝑔𝑚𝑉𝜋)(𝑅𝐶//𝑟0) Çıkış direnci 𝑟0;
𝑟0= 𝑉𝐴 𝐼𝐶𝑄
(𝑉𝐴: Early gerilimi) olarak ifade edilir.
𝑉𝜋 = ( 𝑟𝜋 𝑟𝜋+ 𝑅𝐵)𝑉𝑠
𝐴𝑣=𝑉0
𝑉𝑠 = −𝑔𝑚(𝑅𝐶//𝑟0). ( 𝑟𝜋
𝑟𝜋+ 𝑅𝐵)
Buna göre npn BJT kullanılan bir ortak emiterli kuvvetlendirici devresi ve küçük işaret ac eşdeğer devresi sırası ile Şekil 7 ve Şekil 8'de gösterilmiştir.
Şekil 7
Şekil 8
Ortak Kollektörlü Kuvvetlendirici Devresi
BJT kuvvetlendirici devrelerinin ikinci bir tipi Şekil 9'da gösterilen ortak kollektörlü kuvvetlendirici devresidir. Şekilden de anlaşılacağı üzere devrenin çıkış işareti emiter direnci üzerinden alınmış ve BJT'nin kollektör bacağı doğrudan 𝑉𝐶𝐶'ye bağlanmıştır. Devrenin küçük işaret eşdeğer devresinde 𝑉𝐶𝐶
toprağa bağlanmış olduğundan devre ortak kollektörlü adını alır. Bu devrenin daha genel adı ise emiter takipçisi (izleyicisi)dir.
Şekil 9 Ortak kollektörlü BJT kuvvetlendirici devresi
Devrenin DC analizi daha önce gösterilen ortak emiterli devrenin DC analizi ile aynı olduğu için burada yalnızca küçük işaret analizi üzerinde durulacaktır. Devrenin küçük işaret analizinde daha önce olduğu gibi yine BJT'nin hibrit-π modeli kullanılır. Buna göre Şekil 10'da gösterilen devre Şekil 9'daki kuvvetlendirici devresinin küçük işaret eşdeğer devresi olur. Burada transistörün kollektör terminali toprağa bağlanmış ve transistör çıkış direnci 𝑟0 bağımlı akım kaynağı ile paraleldir. Şekil 11'de gösterilen devre Şekil 10’daki küçük işaret eşdeğer devresiyle aynı olup devrenin düzenlenmiş halidir.
Şekil 10 Ortak kollektör kuvvetlendirici devresinin küçük işaret eşdeğer devresi
Şekil 11 Küçük işaret eşdeğer devresinde toprakların birleştirilerek düzenlenmesi
Şekil 11'e göre;
𝐼0= (1 + 𝛽)𝐼𝑏 olur ve çıkış gerilimi;
𝑉0= 𝐼𝑏(1 + 𝛽)(𝑟0//𝑅𝐸) olarak yazılır. Baz emiter döngüsüne Kirchoff gerilim kanunu yazılırsa;
𝑉𝑖𝑛 = 𝐼𝑏[𝑟𝜋+ (1 + 𝛽)(𝑟0//𝑅𝐸) elde edilir. Buradan 𝑅𝑖𝑏 direnci ise;
𝑅𝑖𝑏 =𝑉𝑖𝑛
𝐼𝑏 = 𝑟𝜋+ (1 + 𝛽)(𝑟0//𝑅𝐸) şeklinde yazılır. Ayrıca;
𝑉𝑖𝑛= ( 𝑅𝑖 𝑅𝑖+ 𝑅𝑠)𝑉𝑠 olur ve burada 𝑅𝑖 = 𝑅1//𝑅2//𝑅𝑖𝑏'dir.
Böylece küçük işaret gerilim kazancı;
𝐴𝑣 =𝑉0
𝑉𝑠 = (1 + 𝛽)(𝑟0//𝑅𝐸)
𝑟𝜋+ (1 + 𝛽)(𝑟0//𝑅𝐸). ( 𝑅𝑖
𝑅𝑖+ 𝑅𝑠) olarak elde edilir.
Eşitlikten de görüleceği gibi (𝑅𝑠≪ 𝑅𝑖 𝑣𝑒 𝑟𝜋≪ (1 + 𝛽)(𝑟0//𝑅𝐸) ) gerilim kazancı herzaman 1'den biraz küçük, yaklaşık olarak 1'e eşit olacaktır. Ayrıca gerilim kazancının ortak emiterli kuvvetlendiricinin tersine pozitif olması çıkış işareti ile giriş işaretinin aynı fazda olduğunu gösterir.
Bir kuvvetlendirici devresinde gerilim kazancının 1'e eşit olması anlamsız gelebilir fakat burada devrenin giriş ve çıkış direnç karakteristiklerine bakılırsa birçok uygulama için çok kullanışlı bir devre olduğu anlaşılacaktır.
Devrenin giriş direnci;
𝑅𝑖𝑏 = 𝑟𝜋+ (1 + 𝛽)(𝑟0//𝑅𝐸) ve çıkış direnci;
𝑅0= 𝑟𝜋
(1 + 𝛽)//𝑅𝐸//𝑟0
olarak yazılır. Ortak kollektörlü devrenin avantajı burada görülmektedir. Yazılan eşitliklere göre devrenin giriş direnci çıkış direncine göre çok büyük olacaktır. Bu nedenle devre empedans dönüştürücü olarak da adlandırılabilir. Çok düşük çıkış direncine sahip olan ortak kollektörlü kuvvetlendirici devresi böylece ideal bir gerilim kaynağı gibi davranacaktır.
Ortak Bazlı Kuvvetlendirici
BJT'li kuvvetlendiricilerin üçüncü tipi Şekil 12'de gösterilen ortak bazlı kuvvetlendirici devresidir.
Burada transistörün bazı toprağa bağlanmış ve işaret ise emiter ucundan devreye uygulanmıştır.
Şekil 12 Ortak bazlı kuvvetlendirici devresi
Şekil 13'teki devre Şekil 12'de gösterilen ortak bazlı kuvvetlendiricinin küçük işaret eşdeğer devresini göstermektedir (𝑉𝐴 = ∞, 𝑟0= ∞ kabul edilmiştir).
Şekil 13 Ortak bazlı kuvvetlendirici devresinin küçük işaret eşdeğer devresi Şekil 13'teki devreye göre;
𝑉0 = −(𝑔𝑚𝑉𝜋)(𝑅𝐶//𝑅𝐿)
olarak yazılır. Emiter düğümüne Kirchoff akım kanunu yazılırsa;
𝑔𝑚𝑉𝜋+𝑉𝜋 𝑟𝜋 + 𝑉𝜋
𝑅𝐸+𝑉𝑠− (−𝑉𝜋) 𝑅𝑠 = 0 elde edilir. 𝛽 = 𝑔𝑚𝑟𝜋 olduğundan;
𝑉𝜋(1 + 𝛽 𝑟𝜋 + 1
𝑅𝐸+ 1
𝑅𝑠) = −𝑉𝑠 𝑅𝑠 yazılır ve eşitlik düzenlenirse;
𝑉𝜋= −𝑉𝑠 𝑅𝑠
[( 𝑟𝜋
1 + 𝛽)//𝑅𝐸//𝑅𝑠] elde edilir. Küçük işaret gerilim kazancı ise;
𝐴𝑣=𝑉0
𝑉𝑠 = 𝑔𝑚(𝑅𝐶//𝑅𝐿 𝑅𝑠 )[( 𝑟𝜋
1 + 𝛽)//𝑅𝐸//𝑅𝑠] olarak yazılır. Burada 𝑅𝑠 sıfıra doğru yaklaşırsa gerilim kazancının
𝐴𝑣= 𝑔𝑚(𝑅𝐶//𝑅𝐿) olacağına dikkat edilmelidir.
Şekil 13'teki devrede küçük işaret akım kazancını bulmak için emiter düğümüne Kirchoff akım kanunu yazılır ve eşitlik düzenlenirse (ara işlemler yazılmamıştır) akım kazancı;
𝐴𝑖 =𝐼0 𝐼𝑖
= 𝑔𝑚( 𝑅𝐶 𝑅𝐶+ 𝑅𝐿
) [( 𝑟𝜋
1 + 𝛽)//𝑅𝐸] olarak elde edilir. Burada 𝑅𝐸 sonsuza ve 𝑅𝐿 sıfıra yaklaşırsa akım kazancı;
𝐴𝑖0 = 𝑔𝑚𝑟𝜋
1 + 𝛽= 𝛼
olarak yazılır. Burada 𝛼 transistörün ortak baz akım kazancı olarak adlandırılır.
Ortak bazlı kuvvetlendirici devresinde yukarıda bahsedildiği gibi gerilim kazancı 1’den büyüktür ve akım kazancı ise 1’den biraz küçüktür. Ortak kolektörlü kuvvetlendirici devresinde olduğu gibi ortak bazlı kuvvetlendirici devresinin avantajı da giriş ve çıkış direnç karakteristikleri göz önünde bulundurulduğunda anlaşılmaktadır.
Transistörün emiter ucundan devreye bakıldığında giriş direnci;
𝑅𝑖𝑒 =𝑉𝜋
𝐼𝑖
olarak tanımlanır. Girişe Kirchoff akım kanunu uygulanırsa (ara işlemler gösterilmemiştir) ;
𝑅𝑖𝑒=𝑉𝜋 𝐼𝑖 = 𝑟𝜋
1 + 𝛽≡ 𝑟𝑒
elde edilir. Burada 𝑟𝑒 direnci oldukça küçüktür ve devre girişinin akım kaynağı olduğu devrelerde ortak bazlı kuvvetlendirici tercih edilir.
Devrenin çıkış direnci 𝑅0 ise;
𝑅0= 𝑟0//𝑅𝐶//𝑅𝐿
olarak elde edilir ve çok büyük bir değer alır.
Bu şekilde verilen giriş ve çıkış direnç karakteristiklerinden dolayı ortak bazlı kuvvetlendirici devresi bir ideal akım kaynağı gibi davranır.
Üç Genel Kuvvetlendirici Devresinin Karşılaştırılması:
Tablo 1’den de anlaşılacağı gibi ortak emiterli kuvvetlendirici devresinde akım ve gerilim kazancı 1’den büyüktür. Ortak kolektörlü devrede gerilim kazancı1’den biraz küçük olurken akım kazancı birden büyüktür. Ortak bazlı kuvvetlendirici devresinde ise gerilim kazancı 1’den büyük iken akım kazancı 1’den biraz küçüktür.
Tablo 1 BJT’li kuvvetlendirici devrelerinin karşılaştırılması
Kuvvetlendirici Tipi
Gerilim
Kazancı Akım Kazancı Giriş Direnci Çıkış Direnci Faz Farkı
Tipik Kullanım
Yeri
Ortak Emiterli 𝐴𝑣> 1 𝐴𝑖>1 Orta ≈ 50 − 100𝑘𝛺
Büyük ≈
50𝑘𝛺 Var
Yüksek 𝐴𝑣 ve 𝐴𝑖istenen devrelerde Ortak Kollektörlü 𝐴𝑣≈ 1 𝐴𝑖> 1 Büyük
(kΩ’lar)
Küçük (≈
50𝛺) Yok Çıkış güç
katları vs.
Ortak Bazlı 𝐴𝑣> 1 𝐴𝑖≈ 1 Küçük (≈
20𝛺)
Büyük
(k-MΩ’lar) Yok Anten giriş katları vs.
KAYNAKLAR:
1. Microelectronics Circuit Analysis and Design, Neamen D., 2010 2. Microelectronic Circuit Design, Jeager R., Blalock T., 2011
[Bu sayfa bilerek boş bırakılmıştır.]
Adı, Soyadı:
Öğrenci No:
Hazırlık Çalışması
1. Aşağıdaki ortak emiterli kuvvetlendirici devresi için hibrit-π eşdeğer devresini çizerek 𝑟𝜋, 𝑔𝑚, 𝑟0 değerlerini ve küçük işaret gerilim kazancını;
a. 𝐶2 ve 𝑅𝐿 devreye bağlı değilken bulunuz.
b. 𝐶2, 𝐶𝐸 ve 𝑅𝐿 devreye bağlı değilken bulunuz.
c. Tüm devre elemanları bağlı iken bulunuz.
(𝑉𝐵𝐸𝑜𝑛= 0.7𝑉 𝑉𝐴 = 100𝑉 alınız.)
2. Aşağıdaki devrenin küçük işaret gerilim kazancını, akım kazancını, giriş ve çıkış dirençlerini bulunuz. (β=100, 𝑉𝐵𝐸= 0.7𝑉, 𝑉𝐴= 80𝑉)
3. Aşağıdaki devrenin küçük işaret gerilim kazancını, akım kazancını, giriş ve çıkış dirençlerini bulunuz. (β=100, 𝑉𝐵𝐸= 0.7𝑉, 𝑉𝐴= 80𝑉)
Deney Çalışması
Malzeme Listesi
Direnç : 2x1kΩ, 1x2.2kΩ, 2x10kΩ, 1x18kΩ, 1x22kΩ, 2x51kΩ, 1x56kΩ, 1x220kΩ
Transistör: 1XBC237 Kondansatör: 1x4.7uF, 3x10uF, 1x47uF
1. Deney
1. Aşağıdaki devreyi kurunuz.
2. 𝐼𝐵𝑄, 𝐼𝐶𝑄 ve 𝑉𝐶 değerlerini multimetre ile ölçerek; küçük işaret gerilim kazancını (𝐴𝑉 = 𝑉𝑜𝑢𝑡/𝑉𝑖𝑛) ise osiloskobunuzun kırmızı probunu giriş işaretinize (𝑉𝑖𝑛), sarı probunu 𝐶2 kapasitörünün sağ bacağına bağlayarak (𝑉𝑜𝑢𝑡) bulunuz ve deney sonuç sayfasındaki ilgili tabloya yazınız.
3. Deney sonuç sayfasında teorik çözüm bölümüne devrenin küçük işaret modelini çizerek analizini yapınız ve elde ettiğiniz sonuçları deneysel sonuçlarınızla karşılaştırınız.
4. 2. Adımdaki devrede çıkış işaretinizi 𝐶2 kapasitörünün sol bacağından ölçünüz. Osiloskopta elde etiğiniz eğrideki değişime dikkat ediniz. 𝐶2 kapasitörünün kullanım amacını yazınız.
5. Devreye aşağıdaki gibi 𝑅𝐿 direncini ekleyiniz.
6. Çıkış gerilimini ölçerek gerilim kazancını hesaplayınız. 𝑅𝐿 yük direncinin devreye olan etkisi ne olmuştur inceleyiniz ve yazınız.
7. Devreye aşağıdaki gibi 𝐶𝐸 by-pass kondansatörü ekleyiniz.
8. Çıkış gerilimini ölçerek gerilim kazancını hesaplayınız. Devrede elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız. Çıkış eğrisinde nasıl bir değişiklik gözlediniz sebepleriyle deney sonuç sayfasındaki ilgili yere yazınız.
2. Deney
1. Aşağıdaki devreyi kurunuz.
Şekil 9
2. 𝐼𝐵𝑄 ve 𝐼𝐶𝑄 değerlerini multimetre ile ölçünüz; küçük işaret gerilim kazancını (𝐴𝑉 = 𝑉𝑜𝑢𝑡/𝑉𝑖𝑛) ise osiloskobunuzun kırmızı probunu giriş işaretinize (𝑉𝑖𝑛), sarı probunu 𝑅𝐸 direncine bağlayarak (𝑉𝑜𝑢𝑡) bulunuz ve deney sonuç sayfasındaki ilgili tabloya yazınız.
3. Deney sonuç sayfasındaki ilgili yere devrenin DC ve AC analizini yapınız. Devrenin AC eşdeğer devresini transistörün hibrit- π eşdeğer modelinden yararlanarak çiziniz. 𝐼𝐵𝑄, 𝐼𝐶𝑄, 𝑟𝜋, 𝑔𝑚
değerlerini ve küçük işaret gerilim/akım kazançları 𝐴𝑉/𝐴𝐼’yı teorik olarak bulunuz.
3. Deney
1. Aşağıdaki devreyi kurunuz.
2. 𝐼𝐵𝑄 ve 𝐼𝐶𝑄 değerlerini multimetre ile ölçünüz; küçük işaret gerilim kazancını (𝐴𝑉 = 𝑉𝑜𝑢𝑡/𝑉𝑖𝑛) ise osiloskobunuzun kırmızı probunu giriş işaretinize (𝑉𝑖𝑛), sarı probunu 𝑅𝐿 yük direncine bağlayarak (𝑉𝑜𝑢𝑡) bulunuz ve deney sonuç sayfasındaki ilgili tabloya yazınız.
3. Deney sonuç sayfasındaki ilgili yere devrenin DC ve AC analizini yapınız. Devrenin AC eşdeğer devresini transistörün hibrit- π eşdeğer modelinden yararlanarak çiziniz. 𝐼𝐵𝑄, 𝐼𝐶𝑄, 𝑟𝜋, 𝑔𝑚
değerlerini ve küçük işaret gerilim/akım kazançları 𝐴𝑉/𝐴𝐼’yı teorik olarak bulunuz.
[Bu sayfa bilerek boş bırakılmıştır.]
Adı, Soyadı:
Öğrenci No: İmza: Ar. Gör. Onayı:
Deney 6 Sonuç Sayfası
1. Deney
Ölçüm Sonuçları
𝑰𝑩𝑸 𝑰𝑪𝑸 𝑽𝑪 𝑨𝑽𝟏= 𝑽𝒐𝒖𝒕/𝑽𝒊𝒏
Teorik Çözüm
𝑅𝐿 yük direnci eklenmesi ile elde edilen küçük işaret gerilim kazancı:
𝑨𝑽𝟐= 𝑽𝒐𝒖𝒕/𝑽𝒊𝒏 =………
𝐶𝐸 bypass kapasitörü eklenmesi ile elde edilen küçük işaret gerilim kazancı:
𝑨𝑽𝟑= 𝑽𝒐𝒖𝒕/𝑽𝒊𝒏 =………
2. Deney
Ölçüm Sonuçları
𝑰𝑩𝑸 𝑰𝑪𝑸 𝑨𝑽𝟏= 𝑽𝒐𝒖𝒕/𝑽𝒊𝒏
Teorik Çözüm
3. Deney
Ölçüm Sonuçları
𝑰𝑩𝑸 𝑰𝑪𝑸 𝑨𝑽𝟏= 𝑽𝒐𝒖𝒕/𝑽𝒊𝒏
Teorik Çözüm
