TEMEL ELEKTRONİK DENEYLERİ - fef.kilis.edu.trfef.kilis.edu.tr/fizik/ibrahimcoskun/324/elektronik_foy.pdf · Diğer ölçme sistemlerine göre osiloskopun temel üstünlükleri nelerdir?

1

TEMEL

ELEKTRONK DENEYLER

M. brahim Cokun

KLS 2012

3

Hazrladm bu kitabn siz elektronik laboratuar dersi alan rencilere bu zorlu, ancak bir o kadar da zevkli uranzda yol gstereceini umuyorum. Elektronik laboratuar almalarnzda elde edeceiniz bilgi ve tecrbe hayatnz boyunca size faydal olacak, her tarafmzda bizi sarm olan elektrikli-elektronik cihazlar daha iyi anlamanz salayacaktr

M. brahim Cokun

4

Ohm kanunu

5

indekiler Deneylere Hazrlk almalar ................................................................................................ 7 Temel Bilgiler ....................................................................................................................... 23

1.KISIM: (AC) R-L-C Deneyleri ....................................................................................................... 27 DENEY 1: AC devrelere giri ..................................................................................................................... 29 DENEY 2:AC kondansatr devreleri ............................................................................................................... 33

DENEY 3: AC indktr devreleri ...................................................................................................................... 45

DENEY 4: RC ve RL devrelerde kare ve sinsodial sinyalin kn, faz farknn ve gerilim geninin incelenmesi ......................................................................................................................................... 53

DENEY 5: Yksek pas ve alak pas filtreler .................................................................................................. 63

2.KISIM: YARILETKEN DENEYLER .............................................................................................. 69

DENEY 6: DC Diyot Devreleri ............................................................................................................................ 71

DENEY 7: AC diyot Devreleri ........................................................................................................................... 81

DENEY 8: Transistrlerin incelenmesi ........................................................................................................... 89

7

DENEY 1: AC SNYALN RETLMES ve NCELENMES, AC DREN DEVRELER- Deneye Hazrlk almas Ad/Soyad: 1-Bir dalga iin frekans, periyot, dalgaboyu ve genlik nedir aklaynz(Son ikisini ekil izerek gsteriniz). 2- AC ve DC nedir? Arasnda ne gibi farklar vardr? Gnlk hayatta kullandmz AC ve DC g kaynaklarna birer rnek veriniz 3-Sinyal reteci ne ie yarar? 4-Osiloskop nedir? 5- Etkin (RMS) voltaj, Vp-p, Vav nedir varsa formlleriyle birlikte aklaynz

DENEY 2: AC Kondansatr Devreleri Ad/Soyad: 1-Xc nedir aklaynz ve formuln belirtiniz? 2-Bir devredeki Xc yi artrmak iin neler yaplabilir? (pucu: 2 yolu var) 3-Sadece kondansatr olduu bir devrede alternatif sinyalin frekansnn arttrlmasnn devreye etkisi nasl olur? 4-Paralel bal kondansatrlerin edeer kapasitesi hangi formlle hesaplanr? 5-Seri bal kondansatrlerin edeer kapasitesi hangi formlle hesaplanr 6-Sadece 100nF lk bir kondansatrn bal olduu devreye frekans 2Khz ve rms voltaj 3V olan AC sinyal uygulanrsa devrenin Xc sini ve akmn hesaplaynz. 7-Aadaki devrede sadece C3 ve CDevrenin akmn lecek multimetreyle birlikte gerekli balantlar aadaki ekil zerinde gsteriniz

9

DENEY 2: AC Kondansatr Devreleri - Deneye Hazrlk almas

nedir aklaynz ve formuln belirtiniz?

Bir devredeki Xc yi artrmak iin neler yaplabilir? (pucu: 2 yolu var)

Sadece kondansatr olduu bir devrede alternatif sinyalin frekansnn arttrlmasnn

bal kondansatrlerin edeer kapasitesi hangi formlle hesaplanr?

Seri bal kondansatrlerin edeer kapasitesi hangi formlle hesaplanr

Sadece 100nF lk bir kondansatrn bal olduu devreye frekans 2Khz ve rms voltaj 3V uygulanrsa devrenin Xc sini ve akmn hesaplaynz.

ve C4 kondansatrleri seri olarak balanmak isteniyor. Devrenin akmn lecek multimetreyle birlikte gerekli balantlar aadaki ekil zerinde

almas

Bir devredeki Xc yi artrmak iin neler yaplabilir? (pucu: 2 yolu var)

Sadece kondansatr olduu bir devrede alternatif sinyalin frekansnn arttrlmasnn

bal kondansatrlerin edeer kapasitesi hangi formlle hesaplanr?

Seri bal kondansatrlerin edeer kapasitesi hangi formlle hesaplanr?

Sadece 100nF lk bir kondansatrn bal olduu devreye frekans 2Khz ve rms voltaj 3V

kondansatrleri seri olarak balanmak isteniyor. Devrenin akmn lecek multimetreyle birlikte gerekli balantlar aadaki ekil zerinde

11

DENEY 3: AC ndktr Devreleri - Deneye Hazrlk almas Ad/Soyad: 1-XL nedir aklaynz ve formuln belirtiniz? 2-Bir devredeki XL yi artrmak iin neler yaplabilir? (pucu: en az 2 yolu var) 3-Sadece indktrn olduu bir devrede alternatif sinyalin frekansnn arttrlmasnn devreye etkisi nasl olur? 4-Sadece 20 mH lik bir indktrn bal olduu devreye frekans 1Khz ve rms voltaj 5V olan AC sinyal uygulanrsa devrenin XL sini ve akmn hesaplaynz.

13

DENEY 4: RC ve RL DEVRELERNDE KARE ve SNSODAL SNYALN IKIINI, FAZ FARKININ ve GERLM GENNN NCELENMES- Deneye Hazrlk almas Ad/Soyad:

1- Bir A dalgas, B dalgasnn 900 gerisindedir. A ve B dalgalarn, aralarndaki faz farkn gsterecek ekilde basite iziniz.

2- RL devresinde voltaj genini iziniz. Bu devrenin toplam voltajn veren forml yaznz

3- RC devresinde voltaj genini iziniz. Bu devrenin toplam voltajn veren forml yaznz

4- Aadaki ekil zerinde sadece R2 ve C4 n kullanld bir RC devresi iin gerekli balantlar yapnz

15

DENEY 5: YKSEK ve ALAK PAS FLTRELER - Deneye Hazrlk almas Ad/Soyad:

1- Yksek pas filtre devresi nedir aklaynz

2- Alak pas filtre devresi nedir aklaynz

3- Kesme frekans nedir aklaynz.

4- Giri voltaj 10 V olan bir sistemde k voltaj ka V olduunda frekans, kesme frekansdr?

5- Kondansatrn sas 220 nF, indktrn indktans 100mH olan bir RLC devresi iin rezonans frekansn formln yazp, rezonans frekansn hesaplaynz.

17

DENEY 6: DC Diyot devreleri - Deneye Hazrlk almas Ad/Soyad:

1- Bir Si diyota doru balant yapldnda ka volttan itibaren akm gemesi beklenir?

2- Delinme voltaj nedir aklaynz

3- Normal bir diyot iin basite akm-voltaj grafiini(karakteristiini) iziniz

4- Zener diyotunun normal diyottan fark nedir?

19

DENEY 7: AC Diyot devreleri - Deneye Hazrlk almas Ad/Soyad:

1- ekildeki diyot devresinde giren alternatif sinyalin devreden k eklini iziniz

2- Kondansatrl dorultucudan kan sinyalin ekli nasl olmaktadr gsteriniz

3- ekildeki devrenin ad nedir?

4- Bu devreden kan sinyalin eklini iziniz

21

DENEY 8: Transistr devreleri- Deneye Hazrlk almas Ad/Soyad:

1- Transistr iin nedir formln yazp ksaca aklaynz.

2- 10 A = .. mA 20 mA = .. A 0.5 A = .mA 2 mA = .A

3- = 250 olan bir transistorde baz akm (ib) 10 A ise kolektr akm(ic) ka mA olur hesaplaynz ?

4- Transistrde kolektr voltaj arttrlrsa kolektr akmnn nasl deimesi beklenir?

5- Basit bir VC - IC grafii iziniz

23

TEMEL BLGLER

ALTERNATIF SNYAL KARAKTERSTKLER LM CHAZLARI

Osiloskop Sinyal dalga eklini gzle grlr hale getiren osiloskoplar elektronik laboratuarlarndaki geni kullanm alan sayesinde, en yaygn kullanlan l cihazlardandr. Osiloskopun dier l aletlerine gre salad avantaj, giri sinyalinin zamana gre dalga eklindeki deiimi yan sra voltaj seviyelerindeki deiimi de gzle grlr hale getirmesidir. Bir multimetre yalnzca etkin veya ortalama akm iddeti ve voltaj deerlerini gsterir. alma prensipleri multimetrenin bir noktadan dierine sinyali takip etmesine imkan vermez. Buna karlk osiloskop ok ksa sreli bile olsa giri yapan sinyali her noktada takip etme olana salar.

Buradan multimetrelerin osiloskop karsnda nemsiz bir l aleti olduu anlamn karmamalyz. nk, her iki cihaz da faydal ve birbirini tamamlayan cihazlardr. Multimetreler doru akm iddeti ve voltajn lerken, dalga ekli bilinen alternatif akm ve voltaj lmnde bir de devredeki direnleri lmekte kullanlr. Bu kullanm eklinde multimetreler osiloskopa gre daha faydal olduu gibi kullanm da daha kolaydr.

ekil: Deneyler boyunca kullanlacak osiloskop

1. Dier lme sistemlerine gre osiloskopun temel stnlkleri nelerdir?

Zaman iinde sinyalde meydana gelen deiimleri grntl olarak izleyebiliriz.

2. Osiloskop akm iddeti lmekte kullanlabilir mi?

Osiloskop esas olarak giriine uygulanan voltajlarn llmesi iin kullanlr.

3. Osiloskopla Doru Akm llebilir mi?

24

Birok osiloskop modelinde bu mmkn olmakla birlikte, multimetre bulunuyorsa doru akm lmek iin osiloskop pek tercih edilmez. 4. Hassas lm nasl salanr? Farkl ayar basamaklarn veya lm kademelerini doru kalibre ederek.

Sinyal Jeneratr Sinyal jeneratrleri pratikte karlalan eitli tipte sinyalleri retmek iin kullanlan cihazlardr. Bu sinyalleri kullanarak zerinde allan bir devrede giri artlarn simule etmek suretiyle devrenin gsterecei davranlar analiz edebiliriz. Esas olarak bunlarn yapsnda dalga formlar reten bir salnm devresi mevcuttur. Bu dalga formlarnn frekanslar bir d kumandayla ayarlanabilir. Kumanda dmesi retilen dalgann frekansn nmerik olarak grmemize olanak verir.

ekil Zamanmzda kullanlan gelimi jeneratrler sins dalgasna ilaveten bir takm ilgin deneyler iin gerekli gen ve kare sinyaller de retebilir. Bu tip cihazlar genelde Fonksiyon Jeneratr (Function Generator) olarak adlandrlr.

25

Sinyal jeneratrlerinin bir ounun sunduu dier olanak dardan salanan veya cihaz iinde retilen bir sinyalin kullanlmas yoluyla nceden belirlenmi iki u deer arasnda srekli frekans deiimi retmektir. Bu ekilde bir cihazn frekans deiimine gsterdii reaksiyon (cevap) osiloskop yardmyla hemen analiz edilebilir. Burada k sinyali ekranda izlenebilir. Osiloskopta olduu gibi baz kavramlarn daha anlalr olmas iin aadaki baz sorular cevaplayacaz.

1. Sinyal jeneratrleri ne iin kullanlr?

Pratikte cihazlar harekete geiren olas artlarn simule edilmesi yoluyla cihazlarn(devrelerin) detayl davran analizlerini yapmak amacyla kullanlrlar. 2. Sinyal jeneratrnde bulunmas art olan kumandalar nelerdir?

k sinyali frekans ve genlik seviyesi kumandalardr. nk bunlar sayesinde sinyal tatbik edilen cihazn nceden kararlatrlabilen harekete geme artlarn bilebiliriz. 3. Bir fonksiyon jeneratr ile ne tip sinyaller retilebilir?

Genel olarak eittir: Sinzoidal, gen ve kare sinyaller

Alternatif sinyalin temel kavramlar Periyot : Bir dalgann gei sresidir. Frekans: Bir saniyede tekrarlanan(oluan) dalga saysdr. Periyodun tersidir.

Alternatif akmn maksimum deeri: Bir dalga iinde akm iddetinin veya voltajn eritii en byk deerdir. Etkin (rms) akm iddeti veya voltajn 2 ile arpmdr. Anlk akm veya voltaj: Akm iddetinin veya voltajn her hangi bir anda ald deerdir. Bunlar kk harflerle, i ve e ile gsterilir. E = Vo sin ( w t + ) , burada faz asdr. I = Imax sin t = Io sin t , burada t = 2 f (birimi rad/sn) ve t = zaman (birimi saniye) Etkin (RMS) akm iddeti: Ayn direnten ayn srede geen doru akmn meydana getirdii sya eit s aa kartan alternatif akm iddetidir. Etkin (RMS) voltaj: Bir direncin iki ucuna uygulanan doru akm voltaj ile ayn iki uca ayn sre uygulandnda ayn s etkisini meydana getiren alternatif akm voltajdr. Deiken voltaja karlk gelen alternatif voltajda denebilir. AC moda multimetreler etkin deeri ler. Bizim iin bir sinzoidal dalgada Vrms = 0,707* Vp olduunu bilmek yeterlidir. Alternatif voltajn ortalama deeri : Bir dalga esnasnda voltajn ald tm anlk deerlerin ortalamasdr. Alternatif akmn ortalama deeri : Bir sins esnasnda akm iddetinin ald anlk deerlerin ortalamasdr.

26

Alternatif Voltaj sinzoidal dalga hareketine ait parametrelerin bir zetini grelim Voltajn sins dalgas eklindeki ifadesi aadaki gibidir: V = Vp sin t ile Bu ifadedeki parametreler unlardr: t= zaman , V= anlk voltaj (t zamanndaki voltaj) ve Vp = t anndaki u voltaj. V nin Vp ile +Vp arasndaki mutlak byklne utan uca voltaj Vp-p denir. Baknz ekil Vp-p = Vmaks. - Vmin. veya Vp-p = Vp ( Vp ) = 2 Vp .

27

1.KISIM

ALTERNATF AKIMDA (AC)

Diren (R)

ndktr (L)

Kondansatr (C)

Devreleri

(1-5 DENEYLER)

(1 5) Deneylerde ekildeki nite kullanlacaktr.

28

Deneylerde ekildeki nite kullanlacaktr.

ekil : RLC nitesi

29

DENEY 1 AC SNYALN RETLMES ve NCELENMES, AC DREN DEVRELER KULLANILACAK MALZEMELER Sinyal reteci, Osiloskop, RLC nitesinin 1.devresi AMA Bu deneyde sinyal reteci ile oluturacamz farkl alternatif sinyalleri osiloskop ve multimetre ile gzleyip deerini leceiz. Deney boyunca:

Sinsodial, gen ve kare dalgalar eklinde sinyal retip osiloskopda gzlemek

retilen bir sinsodial sinyalin, osiloskop yardm ile Vmax, Vpp, Vrms deerlerini lmek, multimetre ile Vrms(Klasik multimetreler Vmax ve Vpp deerlerini lemez) deerini lmek

Sinsodial sinyalin frekansnn deitirilmesinin dalgada meydana getirdii deiikleri gzlemek

Sinsodial sinyalin genliinin deitirilmesinin dalgada meydana getirdii deiiklikleri gzlemek

TEORK BLG Bu deneyle ilgili teorik bilgi temel bilgiler ksmndadr. DENEYN YAPILII Sinyal reteci ve osiloskop ekilde grld gibi birbirine balanr. Osiloskobun sivri ucu krmz kabloya baglanmaldr.

NOT: Osiloskop probundaki kademenin her zaman 1 konumunda bulunmasna dikkat edin

30

1.KISIM: Sinsodial, gen ve kare dalgalar eklinde sinyal retip osiloskopda gzlemek: 1-Sinyal retecinin dalga ekli tularn kullanarak farkl ekillerde dalgalar elde ediniz. Bu dalgalar osiloskopda gzlediniz mi? 2- Sinsodial sinyalde, sinyal retecinin kademelerini deitirmeden osiloskop zerinde ayar tularn kullanarak dalgay incelemeye devam edin. Bunu yaparak osiloskop cihazn tanynz. Osiloskop kademelerinin deitirilmesi orijinal sinyali etkilermi ? 3- Sinsodial sinyalde osiloskopun kanal1 kablosunu skp(bu kablo evirerek kartlmaldr), kanal2 ksmna taknz. Ekrandaki grntde ne deiiklik oldu? 2.KISIM: retilen bir sinsodial sinyalin, osiloskop yardm ile Vmax, Vpp, Vrms deerlerini lmek, multimetre ile Vrms(Klasik multimetreler Vmax ve Vpp deerlerini lemez) deerini lmek 1-Sinsodial bir dalga elde ediniz. Osiloskobun: measure-show all tularn kullanarak Vmax, Vpp, Vrms deerlerinin ekrana gelmesini salayp bu deerleri lnz. 2- Sinyal jeneratrnn ayarlarn deitirmeden ular arasna AC voltaj lm kademesine ayarlanm bir multimetre balayn. Bunu yaparken osiloskop balantnz kesmeye gerek yoktur. Multimetrede llen hangi voltaj deeridir? Bu deer osiloskopda gsterilen Vrms voltaj ile hemen hemen ayn deere mi sahiptir?

31

Vrms deeri nedir genel bilgiler ksmndan faydalanarak yazn 3- Multimetre ve osiloskop balantsn skmeden sinyal jeneratrnn amplitude(genlik) kademesini kullanarak dalgada deiiklik yapnz. Farkl genlik iin ltnz deerleri tabloya yazn. Tablodaki deerleri yorumlayn. Genliin artmas ne anlama gelmektedir? lm Vmax(Osiloskop) Vpp(Osiloskop) Vrms (Osiloskop) V (Multimetre) 1 2 3 4 5 6 3.KISIM: Sinsodial sinyalin frekansnn deitirilmesinin dalgada meydana getirdii deiikleri gzlemek 1- Multimetre ve osiloskop balantsn skmeden sinyal jeneratrnn frekans tularn kullanarak dalgada deiiklik yapnz. Frekans deitirmek iin kare eklindeki tular kullanlr. Daha hassas ayarlama iin yuvarlak frekans tuunu kullann. Sinyal retecinin ekrannda grdnz deer retilen sinyalin frekansdr. Bu deerin birimine dikkat edin. Frekansn deitirilmesi osiloskopda gzlenen dalgada nasl deiiklikler yapt aklaynz. Frekansn deitirilmesi osiloskopda ve multimetrede llen Vmax, Vpp, Vrms gibi deerleri deitiriyormu? 4.KISIM: AC Diren Devresi

ekil

32

ekilde grld gibi arasna ksa devre elemanlar yerletirin. Devre 1 zerindeki hata alterini 1 no.lu pozisyona getirin. Bylece devrede hi hata bulunmayacaktr. Devre zerinde ksa devreye neden olabilecek fazla ksa devre eleman veya prop bulunmasn.

Aadaki balantlar yapn:

Sinyal Jeneratr : Ana nitenin GNDSG yazan terminaline balayn.

Osiloskop : Kanal 1 i 1.1 nolu noktaya balayn.

Bylece devrenin akmn gsteren ampermetrenin bulunduu R2 direncinden oluan basit bir diren devresi kurmu olduk. Sinyal retecinden sinyalin genliini deitirin ve measure modundan rms voltajnn ve devredeki akmn deiimini inceleyin. Aklamalarnz belirtin. Sinyal retecinden 100 Hz- 1000 Hz aralnda sinyalin frekansn deitirin ve measure modundan rms voltajnn ve devredeki akmn deiimini inceleyin. Herhangi bir deiiklik oluyor mu ? Ksa devre elemann kullanarak R2 direncini R3 veya R4 ile deitirin. Devrenin akm deiti mi? YORUM-SONU:

33

DENEY 2: AC KONDANSATR DEVRELER KULLANILACAK MALZEMELER Sinyal reteci, Osiloskop, RLC nitesinin 1.devresi, Ampermetre ve voltmetre AMA

Xc nin frekansa gre deiimini incelemek

Xc nin kapasiteye gre deiimini incelemek

Seri-paralel kondansatr devrelerinde Xc

TEORK BLG Elektronik devlerede bulunan dier bir eit eleman da kondansatrlerdir.Bir kondansatr esas olarak aralarnda hava, kat, plastik, seramik ve mika gibi yaltkan bir malzeme bulunan (bu malzemelere dielektrik denir) bir birine paralel iki metal plakadan oluan bir elemandr. Bir kondansatrn kapasitesi, plakalarnn alan bykl, aralarndaki aklk ve aralarndaki dielektrik maddenin cinsine baldr. yleki plakalar ne kadar byk ve dielektrik ne kadar ince ise kapasite o kadar byktr. Bir kondansatrn iki terminalide bir doru akm uygulanrsa aradaki yaltkan dielektrik nedeniyle kondansatr zerinden akm gemeyecektir. Buna karlk negatif kutup tarafna balanan plakada serbest elektron fazlal, pozitif kutba balanan dierinde ise ayn elektrik yk kadar elektron eksiklii oluacaktr.Bu srada plakalara dokunan dielektriin yzeylerinde ise dielektrik polarizasyonu denilen olay meydana gelecektir. Kondanstrn plakalarna uygulanan voltaj kaldrlrsa zerlerinde birikmi olan zt ykler arasndaki ekim nedeniyle bunlar arasndaki potansiyel fark devam edecektir. Ancak, iletken bir tel ile kondansatrn iki terminali dardan birletirilirse ksa bir sre iin tel zerinden bir akm geecek ve plakalar tekrar ilk bataki yksz (ntr) durumuna dnecektir. Bu nedenle kapasite(sa) bir kondansatrn verilen bir voltaj fark altnda elektrik yk biriktirebilme (ve saklama) yeteneidir. Kondansatrlerin kapasitesi farad ( F ) birimi ile llr. Bu birim aslnda ok byk bir birimdir. Pratikte askatlar olan mikrofarad (faradn milyonda biri - F), nanofarad (faradn milyarda biri - nF ) ve pikofarad (faradn bin milyarda biri - pF) kullanlr.

1 F = 10-6 F , 1 nF = 10-9 F ve 1 pF = 10-12 F

Piyasada ok deiik ekil ve model kondansatr mevcuttur. Kullanm yerine en uygun olan kullanabilmek iin bunlarn ana karakteristiklerini iyi bilmek gerekir.

ekil Kapasiteleri 0,1 F tan k

ekil

Varyabl Kondansatrler(Deiken kondansatrler)

Kapasitif devreler Yksz bir kondansatr alternatif akm jeneratrne balarsak gerekte kondansatr iinden herhangi bir elektrik yk gemez. Ancak kondansatrn plakalar ile dielektrik madde arasnda Plaka ile arasndaki voltaj ne kadar fazla ise dielektriin plakalara bakan yzlerinde ,dolaysyla plakalarda o kadar ok yk birikecektir. Dielektrikteki yk ile ona bakan plakadaki yk zt iaretlidir. Plakalar zerindeki voltaj alternatif olduundan kondansatr dolup boalyormu veya bu srada sanki devrede bir akm dolayormu gibi grnecektir. Akmn yn deitirdii anda ise plakalar zerindeki polarite deiecektir.

34

Kapasiteleri 0,1 F tan kk poliester kondansatrler.

Elektrolitik aluminyum kondansatrler.

Varyabl Kondansatrler(Deiken kondansatrler)

Yksz bir kondansatr alternatif akm jeneratrne balarsak gerekte kondansatr iinden herhangi bir elektrik yk gemez. Ancak kondansatrn plakalar ile dielektrik madde arasnda Plaka ile arasndaki voltaj ne kadar fazla ise dielektriin plakalara bakan yzlerinde ,dolaysyla plakalarda o kadar ok yk birikecektir. Dielektrikteki yk ile ona bakan plakadaki yk zt iaretlidir. Plakalar zerindeki

natif olduundan kondansatr dolup boalyormu veya bu srada sanki devrede bir akm dolayormu gibi grnecektir. Akmn yn deitirdii anda ise plakalar zerindeki polarite deiecektir.

k poliester kondansatrler.

Yksz bir kondansatr alternatif akm jeneratrne balarsak gerekte kondansatr iinden herhangi bir elektrik yk gemez. Ancak kondansatrn plakalar ile dielektrik madde arasnda kutuplama oluur. Plaka ile arasndaki voltaj ne kadar fazla ise dielektriin plakalara bakan yzlerinde ,dolaysyla plakalarda o kadar ok yk birikecektir. Dielektrikteki yk ile ona bakan plakadaki yk zt iaretlidir. Plakalar zerindeki

natif olduundan kondansatr dolup boalyormu veya bu srada sanki devrede bir akm dolayormu gibi grnecektir. Akmn yn deitirdii anda ise plakalar zerindeki polarite deiecektir.

35

Sadece kondansatrn olduu bir devrede akm:

burada, V = Rms voltaj (Volt) , i = akm (Amper)

ile bulunur. DENEYN YAPILII ncelikle sinyal retecini devremize ekildeki gibi balamalyz. Deneyin tm ksmlarnda bu balant ekli sabit kalacaktr. Krmz ve siyah kablonun yerlerine dikkat ediniz.

ekil: Sinyal retecinin RLC devresine balan

Bu deneyin tm ksmlarnda osiloskobun sadece bir kanal kullanlacaktr. Eer takl ise ikinci kanaln kablosunu sknz.

1.KISIM: Kapasitif Reaktans XC ve frekansla deiimi Devre 1 in hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr.

Devre zerinde ksa devreye neden olabilecek kullanlmayan ksa devre eleman veya prop bulunmamas iin gerekli kontrolu yapn.

ekil Sadece C

imdi aadaki balantlar yapn: Sinyal Jeneratr: Jeneratrden ana nite zerindeki GNDSG soketine Osiloskop : Kanal 1 den 1.17 No. DKKAT: Farkl frekanslar iin lm yapekilde deimesi beklenir. Tablo

Frekans Osiloskop (rms voltaj)

1 KHz

2 KHz

3 KHz

4 KHz

6 KHz

7 KHz

36

Sadece C2 kondansatrnn bal olduu devre

Sinyal Jeneratr: Jeneratrden ana nite zerindeki GNDSG soketine

Osiloskop : Kanal 1 den 1.17 No. Sokete (Devreye gelen sinyali izlemek iin

frekanslar iin lm yaparak tabloyu doldurun. Frekans deitirdike akmnda ayn

Osiloskop (rms voltaj) Kapasitrn sas -C (Multimetreyle llen)

Akm (Multimetreden

llen)

kondansatrnn bal olduu devre

izlemek iin)

arak tabloyu doldurun. Frekans deitirdike akmnda ayn

(Multimetreden

llen)

Akm(Teorik olarak

hesaplanan)

37

Hesaplamalar: Tablodaki deerleri kullanarak aadaki grafii iziniz.

(mA)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 F r e k a n s ( kHz)

38

Frekansn deiiminin devreden geen akma etkisi nasl olmutur aklayn?

Frekansa bal olarak akmn deiimi kapasitif reaktans bantsyla uyumlumudur?

2.KISIM: Kapasitenin(Kondansatrn sasnn) deimesinin devreye etkisi Devre 1 in hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr.

Devre zerinde ksa devreye neden olabilecek kullanlmayan ksa devre eleman veya prop bulunmamas iin gerekli kontrolu yapn. Devrenin g balantsn yapmadan nce multimetreyi kondansatr lme modune getirerek C2, C3, C4, C5, C6 kondansatrlerinin sasn lerek aadaki tabloya yazn

ekil Sadece C

imdi aadaki balantlar yapn: Sinyal Jeneratr: Jeneratrden ana nite zerindeki GNDSG soketine Osiloskop : Kanal 1 den 1.17 No. Sinyal jeneratrnn kn sabit bir deere (rnein:sinyal genlik dmesinden(amplitude)lmler boyunca frekans ve voltaj deerini sabit tutun. Bylece devredeki kapasitansn deimesinin devreden geen akma etkisini inceleyecekondansatrleri deitirin.

39

Sadece C2 kondansatrnn bal olduu devre


Osiloskop : Kanal 1 den 1.17 No. Sokete (Devreye gelen sinyali izlemek iin)

sabit bir deere (rnein:2 kHz) sinzoidal dalgaya ayarlayn.(amplitude) kanal 1 deki sinyalin rms voltajn belli bir deere ayarlayn.

lmler boyunca frekans ve voltaj deerini sabit tutun. Bylece devredeki kapasitansn deimesinin devreden geen akma etkisini inceleyeceiz. Balant kablolarn deitirerek srasyla devredeki

kondansatrnn bal olduu devre

(Devreye gelen sinyali izlemek iin)

sinzoidal dalgaya ayarlayn. Jeneratrn voltajn belli bir deere ayarlayn.

lmler boyunca frekans ve voltaj deerini sabit tutun. Bylece devredeki kapasitansn deimesinin Balant kablolarn deitirerek srasyla devredeki

40

Tablo

Kapasite

Voltaj Kapasitrn

sas(Multimetreyle llen)

Akm (Multimetre ile llen)

Akm (Teorik olarak

hesaplanan)

rms voltaj (Osiloskoptan

llelen)

Frekans(Sinyal retecindeki)

C2

C3

C4

C5

Hesaplamalar: Tablodaki deerleri kullanarak aadaki grafii iziniz.

(mA)

0 100 200 300 400 500

S a (nF)

41

Kapasitrn deiiminin devreden geen akma etkisi nasl olmutur aklayn?

Kapasiteye bal olarak akmn deiimi kapasitif reaktans bantsyla uyumlumudur?

3.KISIM: AC devrede paralel ve seri balanm kondansatrler Teorik Bilgi: Paralel balant: Paralel balanm kondansatrlerin karakteristii seri balanm direnler gibidir. Paralel balanm C1 ve C2 kondansatrlerinin edeeri iin genel ifade yle yazlr: Ce = C1 + C2 Devre 1 in hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr.


ekil C2 ve C

Sinyal jeneratrnn kn 2 kHz sinzoidal dalgaya ayarlayn. Jeneratrn dmesinden rms voltajn belli bir deere ayarlayp tabloya yagerekletirip tabloya yazn.

Seri balant: Seri balanm kondansatrlerin karakteristii paralel balanm direnler gibidir. Seri balanm C1 ve C2 kondansatrlerinin edeeri iin genel ifade yle yazlr:

Devre 1 in hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr.

Devre zerinde ksa devreye neden olabilecek kullanlmayan ksa iin gerekli kontrolu yapn.

42

ve C3 kondansatrnn paralel baland devre

Sinyal jeneratrnn kn 2 kHz sinzoidal dalgaya ayarlayn. Jeneratrn sinyal kdmesinden rms voltajn belli bir deere ayarlayp tabloya yazn. Hesaplamalar ve lmleri

Seri balanm kondansatrlerin karakteristii paralel balanm direnler gibidir.

balanm C1 ve C2 kondansatrlerinin edeeri iin genel ifade yle yazlr:


Devre zerinde ksa devreye neden olabilecek kullanlmayan ksa devre eleman veya prop bulunmamas

kondansatrnn paralel baland devre

sinyal k genlik kumanda zn. Hesaplamalar ve lmleri

balanm C1 ve C2 kondansatrlerinin edeeri iin genel ifade yle yazlr:


devre eleman veya prop bulunmamas

43

ekil C2 ve C6 kondansatrlerinin seri baland devre

Sinyal jeneratrnn kn sabit bir deere (2 kHz) sinzoidal dalgaya ayarlayn. Jeneratrn sinyal k genlik kumanda dmesinden rms voltajn belli bir deere ayarlayp tabloya yazn. Hesaplamalar ve lmleri gerekletirip tabloya yazn.

Devre

(rnek: 50 nF + 47 nF Seri)

Edeer kapasite

(Hesaplanan)


Akm (Teorik olarak

hesaplanan)

Osiloskop(rms voltaj)


44

Hesaplamalar: Seri ve paralel bal devrelerde devredeki akmn edeer saya gre uyumlu bir ekilde deiip deimediini aklayn

YORUM-SONU:

45

DENEY 3: AC indktr devreleri KULLANILACAK MALZEMELER Sinyal reteci, Osiloskop, RLC nitesinin 2.devresi, Ampermetre ve voltmetre AMA

XL nin frekansa gre deiimini incelemek

XL nin indktansa gre deiimini incelemek

Seri bal indkleyicilerle XL

TEORK BLG ndkleyiciler alternatif akm sinyallerinin kontrol ve ilenmesinde kullanlmann tesinde, elektrik devrelerinde kullanlan temel elemanlardandr. ndkleyiciler bir nve zerine sarlm tel bobinden oluur. Bobinin dalmamas iin tel bir makarann zerine sarlm olabilir.

ekil Hava veya demir nve zerine tek kat sarml eitli indkleyiciler.

46

Her tip indkleyicinin tel sarmlarndan doan bir elektrik direnci vardr. Bu uygulamada dikkate alnmaldr. nk devreye katlan bu diren indksiyon etkisine ilave olarak hesaba alnmaldr. Bir indkleyicin gsterdii etkinin byklne indktans denir ve Henry l birimi ile ifade edilir. Bir indkleyici zerinden bir saniyede bir amperlik alternatif akm getiinde indkleyicinin iki terminali arasnda bir voltluk potansiyel fark meydana geliyorsa bu indkleyicinin indktans bir Henrydir. Indktans gstermek iin H harfi kullanlr. Akm dorultucularda filtre olarak kullanm dnda dier indkleyiciler iin henry ok byk bir birimdir. Bu nedenle henrynin askatlar kullanlr. Bunlar Henrynin bindebiri olan miliHenry, mH ile gsterilir ve milyonda biri olan mikroHenry, H ile gsterilir. ndktr bulunan bir devrede akm

bants ile verilir. Burada XL

XL = 2fL ile bulunan indktif reaktanstr. DENEYN YAPILII ncelikle sinyal retecini devremize ekildeki gibi balamalyz. Deneyin tm ksmlarnda bu balant ekli sabit kalacaktr. Krmz ve siyah kablonun yerlerine dikkat ediniz.

ekil: Sinyal retecinin RLC devresine balan

47

Bu deneyin tm ksmlarnda osiloskobun sadece bir kanal kullanlacaktr. Eer takl ise ikinci kanaln kablosunu sknz.

1.KISIM: ndktif Reaktans XL ve frekansla deiimi Bu almay Devre 3 zerinde yapacaz. ekildeki gibi ksa devre elemanlar yerletirin.

Devre 3 n hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr.


XL = 2fL : indktif reaktans

:Akm

ekil Sadece L2 indkleyicisinin bal olduu devre

imdi aadaki balantlar yapn: Sinyal Jeneratr: Jeneratrden ana nite zerindeki GNDSG soketine Osiloskop : Kanal 1 den 1.15 No. sokete (Devreye gelen sinyali izlemek iin)

48

Devrenin balantlarn tamamladktan sonra devreden akmn rms voltajnn deerine gre deiimini inceleyin. Rms voltajn deitirmek iin sinyal retecinin genlik dmesini kullanmalsnz. Rms voltajnn deiimi ile akmn deiimi nasl oluyor aklayn? imdi rms voltajn belli bir deere getirdikten sonra farkl frekanslar iin akm ln ve tabloyu doldurun. Frekans deiiminin akma olan etkisini hesaplamalar ksmnda hesaplayn.

Frekans

Voltaj ndkleyicinin indktans L- (Multimetreyle llen)

Akm (Multimetreden

llen)

Akm (Teorik olarak

hesaplanan) Osiloskop (rms voltaj)

1 KHz

2 KHz

5 KHz

Hesaplamalar: Frekansn deiiminin devreden geen akma etkisi nasl olmutur aklayn?

Frekansa bal olarak akmn deiimi indktif reaktans bantsyla uyumlumudur? ekil zerine indktif reaktansn frekansa gre deiim grafiini izin.

49

2.KISIM: Deien indktansn indktif reaktans zerinde etkisi Bu almay Devre 3 zerinde yapacaz. ekildeki gibi ksa devre elemanlar yerletirin.



ekil Sadece L2 indkleyicisinin bal olduu devre

XL ()

2000

1600

1200

800

400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 F r e k a n s ( kHz)

50

Devreye farkl indktanslar balayarak akmn deiimini inceleyin. Tabloyu doldurun ve indktansn deimesi ile indktif reaktans ve dolays ile akmn nasl deieceini hesaplayn.

ndktans (Kodu ve katalog deeri)

Voltaj ndkleyicinin indktans

(Multimetreyle llen)


Akm (Teorik olarak

hesaplanan)

rms voltaj (Osiloskoptan

llebilir)


(2 Khz)

(2 Khz)

(2 Khz)

Hesaplamalar: Her bir okuma ile elde edilen sonularla verilen indktans deerini kullanarak indktif reaktans hesaplayn ve ekil 3.12.2 zerine indktif reaktansn frekansa gre deiim grafiini izin.

i (mA)

0 10 20 40 60 80 Frekans (kHz)

51

3.KISIM: AC devrede seri balanm indkleyiciler Bu almay Devre 3 zerinde yapacaz. ekilde grld gibi ksa devre elemanlar yerletirin.


Devre zerinde ksa devreye neden olabilecek kullanlmayan ksa devre eleman veya prop bulunmamas iin gerekli kontrol yapn.

ekil L2ve L5 indkleyicilerinin seri bal olduu devre

Birka farkl indkleyiciyi seri balayarak edeer indktans ve yeni indktif reaktans hesaplayn. akmn buna bal olarak deiimini inceleyin. Hesaplamalar ksmn ve tabloyu doldurun. Hesaplamalar:

52

YORUM-SONU:

Devre

(rnek:68 mH + 68 mH Seri)

Frekans Rms Voltaj Akm ndktif Reaktans

53

DENEY 4 RC ve RL DEVRELERNDE KARE ve SNSODAL SNYALN IKIINI, FAZ FARKININ ve GERLM GENNN NCELENMES KULLANILACAK MALZEMELER Sinyal reteci, Osiloskop, RLC nitesinin 1.ve 2.devresi AMA

Sinsodial ve kare dalgalar eklinde sinyalin RC devresinden kn incelemek

RC devresinde faz farkn ve gerilim genini incelemek

Sinsodial ve kare dalgalar eklinde sinyalin RL devresinden kn incelemek

RL devresinde faz farkn ve gerilim genini incelemek TEORK BLG

Eer zerinde pasif elemanlar bulunan bir devreye enerji verilirse bu elemanlar deiik ekilde davran gsterirler:

1. Enerjiyi s olarak harcarlar.

2. Manyetik alan olarak saklarlar.

3. Elektrik yk olarak saklarlar. Eer devrede enerjinin tamam yalnzca s enerjisi harcanyorsa bu eleman saf direntir. Eer, manyetik enerji olarak saklanyorsa eleman bir indkleyicidir, ayet enerji elektrik yk olarak saklanyorsa eleman bir kondansatrdr. Pratikte bir devrede bu zellik tek bana olmaz. Kural olarak ou zaman iki ve hatta de ayn anda mevcuttur. Ancak almalarmzn kolay olmas iin bamsz elektriksel kavramlar olarak farz edilmektedir.

Empedans ve Ohm Kanunu Alternatif akm devrelerinde zerlerinde akm dolaan diren, indkleyici ve kondansatr olmak zere eit pasif eleman bulunur. Empedans byle bir devrede bu elemann akma kar koyma zellii olarak tanmlanr. Empedans Z sembolu ile gsterilir. Tek bir elemann veya bir devre dal zerindeki elemanlarn ya da btn bir devrenin empedans devre veya eleman besleyen voltajn orada dolaan akm iddetine oran olarak tanmlanr. Voltaj O halde, Empedans = veya

Akm iddeti Eer voltaj ve akm iddeti sinzoidal ise Z bir modl ve argman (a) ile temsil edilir. Bu argmana veya voltaj ile akm iddeti arasndaki aya faz as veya ksaca faz denir.

54

Faz as Eer voltaj ve akm iddeti zamann fonksiyonu olarak ayn zaman ekseni zerinde grafikle gsterilirse her hangi bir anda voltaj ve akm iddetinin byklkleri arasnda bir fark olduu grlecektir. Devre eleman yalnzca bir diren ise bu fark sfrdr. Bu ikisi arasndaki fark faz as ile de ifade edilebilir. Faz as 900 veya radyan cinsinden /2 den byk olamaz. Bir faz asndan sz edildiinde bu, akm iddeti ( I ) ile voltaj ( V ) arasndaki fark olarak dnlmelidir. Diren R: Yalnzca diren ieren bir devrede (saf diren) akm iddeti ile voltaj ayn fazdadr. Baknz ekil 4.1.1. Bu durumda, Z = R olur.

ekil 4.1.1

z indksiyon - L : Yalnzca indkleyici ieren bir devrede (saf indksiyon) akm iddeti 900 a /2 radyan voltajn gerisindedir. Baknz ekil 4.1.2. Bu durumda, Empedansn modl Z = L.

ekil 4.1.2

Kapasite C : Yalnzca kondansatr bulunan bir devrede (saf kapasite) akm iddeti voltajn 900 veya /2 radyan nndedir. Baknz ekil 4.1.3. Bu durumda, Empedansn modl = 1 / C

55

ekil 4.1.3

RL devresinde voltaj geni ndkleyicinin diren ve z indktans zerindeki potansiyel farklarn toplamnn g kaynann devreye verdii etkin (rms) voltaja eit olduu aktr. O halde VR + VL nin bir vektrel toplam olduuna dikkat etmeliyiz. Baknz ekil

V VL V

R

ekil: RL devresinde voltaj geni

RC devresinde voltaj geni Bu devreler bir kondansatr ve buna balanm direnlerden oluur. Bunlarn tamam devre almasnda hesaba alnmaldr. nk devrenin direncini bu sistem belirler. Kondansatrn ve direcin zerindeki potansiyel farklarn toplamnn g kaynann devreye verdii etkin (rms) voltaja eit olduu aktr. O halde VR + VC nin bir vektrel toplam olduuna dikkat etmeliyiz. Baknz ekil

VR 0 VC V

ekil RC devresinde voltaj geni

56

DENEYN YAPILII

1.KISIM: Kare dalga ve sinsoidal akm girii durumunda kapasite

1. ve 2. Ksmdaki deneyleri ekildeki devre 1 zerinde yapacaz. ekil de grld gibi ksa devre elemanlar yerletirin. Devre 1 in hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr.

ekil imdi aadaki balantlar yapn: Sinyal Jeneratr: Jeneratrden ana nite zerindeki GNDSG soketine Osiloskop : Kanal 1 den 1.23 No. Sokete (k sinyalini gzlemek iin) Kanal 2 den 1.1 No. Sokete (Giri sinyalini gzlemek iin) nce sinyal jeneratrnn frekansn 4 kHz lik bir kare dalga elde edecek ekilde, sonra Kanal 2 de ki dalgann rms voltaj 5 V olacak ekilde genlik kumandasn ayarlayn. Kanal 1 deki dalga izinin genliini kaydedin. Dalga formunu ekil zerine izin.

57

ekil imdi 10.21 ile 1.26 arasna ksa devre elemann tekrar balayn. Sinyal jeneratrnn frekansn 1 kHz e getirip sonra giri dalga eklini sinzoidal olarak ayarlayn. ekil zerine Kanal 1 de grdnz dalga eklini izin.

ekil

2.KISIM: RC devresinde faz farkn ve gerilim genini incelemek Bu almay ayn devre zerinde yapacaz.

58

ekil

Sinyal jeneratrn 2 kHz sinzoidal dalgaya ayarlayn. Jeneratrn sinyal k genlik kumanda dmesinden voltmetrede 5 V okunacak ekilde ayarlama yapn. G kaynann voltajn 5 volta ayarlayn ve voltmetre ile C6 ve R4 zerindeki voltajlar ln C3.1. C6 zerindeki voltaj (1.26 ve 1.31 aras) =

R4 zerindeki voltaj (1.8 ve 1.25 aras) =

C3.2. Devrenin toplam voltaj (1.3 ve 1.33 aras) =

Devrenin empedansn Z = V / I forml ile hesaplayn Hesaplama: C3.8. Devrenin empedans Z = V / I =. Devrenin empedansn bir de Z = R2 + XL2 forml ile hesaplayalm. Bakalm hemen hemen eit kacakm? Hesaplama: C3.9. Devrenin empedans

=.. Diren zerindeki voltaj ile kondansatr zerindeki voltaj arasnda 900 faz fark vardr. Bu iki voltajn toplam ise devreyi besleyen g kaynann voltajna eittir. Ancak bu toplam skaler deil aagdaki ekilde de grld gibi vektreldir. Toplam voltaj genden faydalanarak bulunabilir.

59

ekildeki ilk izimde gsterildii gibi devrenin faz grafiini lekli olarak izin. VR (Yatay) ve VC (Dikey).

Faz grafiinden g kaynann voltaj deeri V iin yaklak 5 V bulunmas gerekmektedir. 3.KISIM: Kare dalga ve snizoidal akm girii durumunda indktans Bu almay Devre 3 zerinde yapacaz. ekilde grld gibi ksa devre elemanlar yerletirin.



ekil

VR I 0 VC V

ekil

60

imdi aadaki balantlar yapn: Sinyal Jeneratr: Jeneratrden ana nite zerindeki GNDSG soketine Osiloskop : Kanal 1 den 2.1 No. Sokete (Giri sinyalini gzlemek iin) Kanal 2 den 2.18 No. Sokete (k sinyalini gzlemek iin) Sinyal jeneratrnn frekansn 2 kHz e getirin sonra Kanal 1 de ki dalgann rms voltaj 3 V olacak ekilde genlik kumandasn ayarlayn. Kanal 2 de grdnz dalgay ekil zerine izin.

ekil imdi sinyal jeneratrnn frekansn 1 kHz e getirip dalga eklini sinzoidal yapn. Kanal 2 de grdnz sinyalin dalga eklini aynen ekil zerine izin.

ekil

61

4.KISIM: RL Devresinde faz fark ve gerilim genini incelemek 3. ksmda kullandnz devreyi deitirmeyin.

ekil

Sinyal jeneratrnn kn 2 kHz sinzoidal dalgaya ayarlayn. Jeneratrn sinyal k genlik kumanda dmesinden voltmetrede 5 V okunacak ekilde ayarlama yapn.

C3.5. L6 zerindeki voltaj =

C3.6. R10 zerindeki voltaj = 2.1 ile 2.2 arasndaki ksa devre elemann alp yerine ampermetreyi koyun. Devre 3 de dolaan akm ln. C3.7. Devre 3 de dolaan akmn iddeti = Diren ve indkleyici zerlerindeki voltajlar arsndaki faz fark yaklak 900 dir. Diren ve indkleyici zerindeki voltajlarn fazlarnn toplam devreyi besleyen g kaynann fazna eittir. ekil 4.8.2 de verilen kareli grafik zeminde VR ve devre 3 n I akm iddetini yatay eksen, VL yi dey eken zerinde gstermek suretiyle devrenin faz grafiini izin.

V VL I 0 VR

ekil 4.8.2

62

lekli olarak izilen grafik zerinde V lldnde 5 volttan biraz az bulunmaldr. Bunun nedeni indkleyicinin de bir diren zellii olmasndandr. O halde VL voltaj devre akmnn nndedir ancak faz as 900 nin altndadr. ltnz voltaj deerleri ile V, VL ve VR iin faz genini izin.

Devrenin empedansn Z = V / I forml ile hesaplayn Hesaplama: C3.8. Devrenin empedans = Z = V / I =. Devrenin empedansn bir de Z = R2 + XL2 forml ile hesaplayalm. Bakalm hemen hemen eit kacakm? Hesaplama: C3.9. Devrenin empedans . YORUM-SONU

63

DENEY 5: YKSEK ve ALAK PAS FLTRELER

Yksek pas ve alak pas filtre devrelerinin incelenmesi RLC devreleri, rezonans durumunun incelenmesi KULLANILACAK MALZEMELER Sinyal reteci, Osiloskop, RLC nitesinin 3.devresi, Ampermetre ve voltmetre AMA

Yksek pas filtre devresinin kurularak incelenmesi

Alak pas filtre devresinin kurularak incelenmesi TEORK BLG

Yksek pas ve alak pas filtreler Alak pas filtreler dk frekansl sinyalleri geirken yksek frekansl sinyalleri geirmeyen devrelerdir. Yksek pas fitreler ise aksine dk frekansl sinyalleri geirmez, yksek frekansl olanlar geirir.

k voltaj giri voltajnn 0,7 kat olduu anki frekansa kesme frekans denir.

Bir RC devre iin kesme frekansn veren ifade aadaki gibidir:

ekil 5.6.1 Alak pas RC,RL ve Yksek pas RC,RL devreleri

64

Seri rezonans Bir devrenin besleme voltaj devreden geen akm ile ayn fazda ise o devre rezonans halindedir denir. Bu durumda karmak empedansn ohmik dirence indirgendiini syleyebiliriz. Bu devrenin reaktans sfrdr dersek de yine ayn eyi sylemi oluruz. R jL -j /C

RLC Seri devre

ekil

Pulsation ve rezonans frekanslar

1 Empedans Z = Z = R + j(L - ) = R + jX

C

Daha nce sylendii gibi rezonans art X = 0 dr. Buna gre rezonans pulsation deeri: 1 1 1 X =(0L - ) = 0 , 0L = ve 02 = 0C 0C LC Buradan, 1 0 = = rezonans pulsation bulunur. LC = 2f olduunu biliyoruz. O halde, 1 2f0 = yazarsak, buradan LC 1 f0 = = rezonans frekans elde edilir. 2 LC

DENEYN YAPILII

Diren-Kondansatr filtreleri 1.KISIM: Alak pas filtre

Bu almay Devre 1 zerinde yapacaz. ekil Devre 1 in hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr.

Devre zerinde ksa devreye neden olabilecek kullanlmayan ksa devre eleman veya prop bulunmamas iin gerekli kontrol yapn.

imdi aadaki balantlar yapn: Sinyal Jeneratr: Jeneratrden ana nite zerindeki GNDSG soketine Osiloskop : Kanal 1 den 1.1 No. : Kanal 2 den 1.17 No sokete

Sinyal jeneratrnn kn 100 Hz sinzoidal dalgaya ayarlayn. Jeneratrn sinyal genlik kumanda dmesinden kanal 1 deki sinyalin rmsgiri sinyali olacaktr. Kanal 2 deki sinyalin rms genliini (amplitt) gzleyin. Bu kanal fitrenin k sinyalini gstermektedir. Bulduunuz deeri Tablonun ilk satrna yaz

Ayn ilemi maksimum frekans deerleri ile tekrar eederek frekans Tablodaki deerlere ayarlayn.

65

zerinde yapacaz. ekilde grld gibi ksa devre elemanlar

evre 1 in hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr.


ekil


: Kanal 1 den 1.1 No. Sokete (Giri sinyali)

: Kanal 2 den 1.17 No sokete (k sinyali)

Sinyal jeneratrnn kn 100 Hz sinzoidal dalgaya ayarlayn. Jeneratrn sinyal genlik kumanda rms voltaj 2 V olacak ekilde ayarlama yapn (6 p

genliini (amplitt) gzleyin. Bu kanal fitrenin k sinyalini gstermektedir. n ilk satrna yazn.

Ayn ilemi maksimum frekans deerleri ile tekrar edin. Giri sinyali amplitdn 2 V ki deerlere ayarlayn.

ksa devre elemanlar yerletirin.

evre 1 in hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr.


Sinyal jeneratrnn kn 100 Hz sinzoidal dalgaya ayarlayn. Jeneratrn sinyal genlik kumanda V olacak ekilde ayarlama yapn (6 p-p blme). Bu, filtreye

genliini (amplitt) gzleyin. Bu kanal fitrenin k sinyalini gstermektedir.

din. Giri sinyali amplitdn 2 V rms muhafaza

66

Kanal 2 deki genlik giri voltajnn 0,7 kat olacak ekilde frekans ayarlayn. rnein, 1.4 V rms Frekans not alp Tabloya yazn. Bu devrenin frekans asn gsterir.

Kanal 1 ve kanal 2 deki sinyal izlerini kullanarak 100 Hz ve 100 kHz iin kanal 1 ve kanal 2 nin faz alarn ve faz ilikilerini ln. Sinyalleri en rahat izleyebileceiniz zaman ayarlamasn yapn.

Frekans 100 Hz 1 kHz (Kesme frekans)

10 kHz 100 kHz Elemanlar

Giri Vrms (V) 2 2 2 2 2 R = 1 K, C = 47 nF Alak pas

k Vrms (V) 1,4

SORU: Bu devre gerekten beklendii gibi sadece dk frekanslardaki sinyali mi geiriyor. Yksek frekanslarda k voltaj dyor mu gzlemlerinizi yorumlayn. SORU: Buldugunuz kesme frekans

bants ile bulunan frekansa hemen hemen eit kyor mu? Hesaplayarak gsterin: Hesaplamalar Kesme frekans fc= imdi ekil 5.7.1. deki alak pas filtresini farkl bir kondansatrle tekrar kuralm. C2 yerine C3 kondansatrn balayn. Kesme frekansnn

ile verilen bantya gre salanp salanmadn yine kontrol edelim. 2V olan giri rms voltajn deitirmeyin. kta 1.4 V deerini bulmak iin frekans deitirin. Teorik olarak hesaplanan frekansda istenen sonu elde ediliyor mu belirtin. Hesaplamalar Kesme frekans fc=

2. KISIM: Yksek pas filtre

imdi aadaki ekilde verilen devreyi kurun. Bylece R direnci ile C kondansatrnn yerlerini deitirmi olacaksnz. Bu devre iin kanal 2 nin giriini 1.23 no.lu sokete balayn. Bu ekilde devrede bir yksek pas filtre olutu. lemlere devam ederek bulunan deerleri Tabloya yazn. Osiloskop : Kanal 1 den 1.1 No. Sokete (Giri sinyali) : Kanal 2 den 1.23 No sokete (k sinyali)

Frekans 100 Hz 1 kHz

Giri Vrms (V) 2

k Vrms (V)

SORU: Bu devre gerekten beklendii gibi sadece frekanslarda k voltaj dyor mu gzlemlerinizi yorumlayn. SORU: Buldugunuz kesme frekans

bants ile bulunan frekansa hemen hemen eit kyor mu? Hesaplayarak gsterin: Hesaplamalar Kesme frekans fc= C4.1. Bir alak pas filtrede frekans azaldnda k voltajnda hangisini gzlemleriz?

C4.2. Kapasitesi daha byk bir kondansatr iin kesme frekans

67

ekil 5.7.

1 kHz

(Kesme frekans)

10 kHz 100 kHz Elemanlar

2 2 2 2 R = 1 K, C = 47 nF Yksek pas

1,4

Tablo

Bu devre gerekten beklendii gibi sadece yksek frekanslardaki sinyalimu gzlemlerinizi yorumlayn.

bants ile bulunan frekansa hemen hemen eit kyor mu? Hesaplayarak gsterin:

Bir alak pas filtrede frekans azaldnda k voltajnda hangisini gzlemleriz?

byk bir kondansatr iin kesme frekans ne olur?

Elemanlar

R = 1 K,

C = 47 nF

Yksek pas

frekanslardaki sinyali mi geiriyor. Dk

bants ile bulunan frekansa hemen hemen eit kyor mu? Hesaplayarak gsterin:

Bir alak pas filtrede frekans azaldnda k voltajnda hangisini gzlemleriz?

68

Bu almay Devre 3 zerinde yapacaz. ekilde grld gibi ksa devre elemanlarn yerletirin. Bu ekilde R10, L9 ve C9 u kullanarak bir RLC devresi kurmu olduk. Devre 3 n hata alterini orada deilse 1 no.lu pozisyona getirin. Devre normal alma modunda olmaldr. Devre zerinde ksa devreye neden olabilecek kullanlmayan ksa devre eleman veya prop bulunmamas iin gerekli kontrolu yapn.

olan rezonans frekansn L9 indktrnn indktansn ve C9 kondansatrnn sasn multimetre ile lp hesaplayn. Bu devreden geen akm bu rezonans frekansnda maksimum olmaldr.

ekil

Hesaplamalar: YORUM-SONU:

69

2.KISIM

ALTERNATF (AC) ve DORU AKIMDA (DC)

DYOT

ve

TRANSSTR

Devreleri

(6-8 DENEYLER)

70

ekil: Diyot ve Transistr Deneylerinde kullanlacak devreler

71

DENEY 6: DC Diyot devreleri KULLANILACAK MALZEMELER ES05GK nitesi, Diyot Devreleri, Ampermetre ve voltmetre AMA

Normal diyotlarn ve zener diyotlarnn pozitif balantda karakteristiini incelemek

Normal diyotlarn ve zener diyotlarnn negatif balantda karakteristiini incelemek

Diyotlar Bir yars n-tipi dier yars p-tipi yariletkenden oluan bir kristal yaplabilir. N ve P tipin birletii blgeye eklem denir. Bu ekilde oluan yapya diyot ad verilir.

Engel katman Bir N ve bir P tipi yariletken birletirilirse, birleme yerinde arkadan gelen serbest elektronlarn eklem iine szmasna kar engel oluturan bir rt meydana gelir. Bu rtye fakirlemi katman (depletion) ve orada oluan potansiyel farka engel voltaj veya potansiyel engeli denir. 25 0 C scaklkta silisyum diyotlarda bu voltaj 0,7 volt, germanyum diyotlarda ise 0,3 volttur.

Doru polarizasyon Bir diyotun p yann bir kaynan pozitif kutbuna, n yann negatif kutbuna balarsak buna doru polarizasyon denir. Burada p tipi tarafn (+) ya, n-tipi tarafn ( - ) ye balandn hatrlatm oluyoruz.

ekil

Doru polarizasyonda yksek akm retilir

72

Ters polarizasyon Eer doru akm kaynann kutuplar ekilde grld gibi yer deitirse bu duruma ters polarizasyon denir. Dikkat edilirse burada + kutup diyotun n-tipi tarafna kutup ise p-tipi tarafna balanmtr.

ekil

Ters polarizasyonda diyot iindeki aznlk yk tayclar ve yzey katk atomlar nedeniyle devrede kk bir akm gzlenir. Buna ters akm denir, Ir ile gsterilir. Diyota ters olarak balanan voltaj artrldnda delinme voltaj denilen bir deere ulatnda diyottan akm gemeye balar

Diyotun ematik gsterimi ekil 2.3.1 de bir dorultucu diyotunun ematik gsterim semboln gryorsunuz. Diyotun p tarafna anot n tarafna katot denir. Diyotun sembolndeki gen ok ba diyot iindeki normal akm ynn gsterir. Ticari olarak kullanlan diyotlarda katot taraf diyotun d yznde bir izgi ile belirtilir.

ekil 2.3.2

ekil 2.3.2 diyot zerinden geen akm ve voltajn llmesinde kullanlabilecek basit bir devreyi gstermektedir. ekildeki gibi doru polarizasyon ile g kaynana balanmtr. Bu durumda kaynan voltaj artrldka diyottan geen akm da artar. Devreye seri olarak balayacamz bir ampermetre ile voltaja bal olarak diyottan geen akmdaki deiimi lebiliriz. Paralel olarak balayacamz bir

73

voltmetre ise bize diyot zerindeki voltaj gsterecektir. Diyot zerindeki voltaja kar geen akmn grafiini izersek ekildeki sonucu alrz.

ekil Doru polarizasyon balants uygulandnda voltaj engel voltajna ulaana kadar diyottan ok az akm geer. Bu deere ulaldnda (Silisyum diyot iin yaklak 0,7 volttur) akm birden keskin bir art gsterir. Bu noktadan yani 0,7 volttan yukar ok ufak artlarda bile geen akm byk artlar gsterir. Akmn byk bir hzla art gstermeye balad bu voltaj deerine kompanse voltaj denir. Bir silikon diyotta bu deer engel voltajna eit olup yaklak 0,7 volttur. Germanyumun kompanse voltaj ise 0,3 volttur. Ters polarizasyon balants yaplrsa diyotta belli belirsiz bir ters akmn ki, buna bazen szma akm denir, var olduu grlr. Ters voltaj nemli lde artrldnda szma akm ok ufak da olsa artmaya balar. Ancak delinme voltaj dediimiz deere ulatnda birden diyot iinden ters ynde geen akm hzla artar. Baz diyotlarda delinme voltaj yzlerce volt mertebesinde olabilir. Buradan mantken bir diyotun delinme voltajnn altnda almas gerektii anlalmaktadr. O halde uygulamalarda kullanm yerinde karlalabilecek en yksek ters voltaj deerinden daha yksek bir delinme voltajna sahip diyot seilmek suretiyle, devrede kullanlan diyotlarda ters akmn olumamas garanti altna alnr. Bir diyot iki ekilde hasar grebilir. Birincisi delinme voltajnn almas, dieri ise diyotun nominal alma voltajnn almasdr. Her aktif cihazda I V deeri kadar bir g harcanr. Bunun ok zerine kldnda cihaz yanar. Baz imalatlar kataloglarnda her diyot iin azami izin verilen akm iddeti veya diyotun kullanlabilecei nominal g belirtilir. Bazen teknik literatrde alak sinyal diyotlar (nominal gleri 0,5 w tan az) ve dorultucu diyotlar (nominal gleri 0,5 w zeri) olarak iki tip diyot tanmlanr. Yukardaki bilgilerden yola karak diyot zerinden geen akm snrlandrmak veya kontrol altnda tutabilmek iin diyotun seri olarak balanm bir diren ile birlikte kullanlmasnn gerekli olaca sonucunu kartabiliriz.

Devre Kaynaklar Farkl altrmalardaki deney devrelerinde KAYNAK devrenin geri kalanna hizmet sunan bir baz olarak dnlmelidir. Set zerindeki 12 V ve 12 V ile gsterilen deiken kaynaklara ES05GK.. ana nitedeki iki potansiyometre ile kumanda edilir. Alternatif voltaj k yaklak 12 V rms veya 18 V u biraz geen u deerdedir. Baknz ekil

74

ekil

Zener diyotu Kk sinyal diyotlar ve dorultucular delinme voltajna yakn deerlerde asla kullanlmamaldr. nk bu durumda hasar grebilirler. Buna karlk Zener diyotlar farkldr. Bunlar delinme voltaj civarnda kullanlmak amacyla silisyumdan yaplm ancak zel olarak gelitirilmilerdir. Zener diyotu besleme voltajnda ve yk deerindeki byk deiimlere ramen sabit bir k voltaj verebilen voltaj reglatrlerinin en nemli ksmdr. ekilde Zener diyotun ematik sembol grlmektedir.

ekil Silikon diyotlarn iindeki katklarn miktarn ayarlamak suretiyle imalatlar 2V tan 200 V a kadar deien delinme voltajna sahip zener diyotlar yapabilirler. Bu diyotlarn delinme, ters akm ve doru akm blgelerinin her nde de kullanlmas mmkndr. ekilde bir zener diyotunun i-v grafii grlmektedir. Doru akm blgesinde yaklak 0,7 V tan itibaren sradan bir silisyum diyot gibi akm geirmeye balar. Sfr ile delinme voltaj aralndaki ters akm veya szdrma blgesinde ok az bir ters akm gzlenir. Zener diyotunda delinme noktasnda keskin bir dn yaparken akm hemen hemen dikey olarak artar. Delinme blgesinin byk bir blmnde voltaj bir VZ deerinde sabit kalr.

75

ekil

Zener diyotu ile voltaj reglasyonu Geen akmn deimesine karlk k voltaj hemen hemen sabit kalan zener diyotlarna bazen voltaj reglatr diyotu denir. Normal kullanm eklinde ekilde de grld gibi zener diyotu devreye zerinde ters polarizasyon olacak ekilde balanr. Ayrca delinmenin meydana getirilmesi iin VS voltajnn VZ delinme voltajndan byk olmas gerekir. Ancak her zaman diyotla seri olarak balanan bir RS direnci kullanlmaldr. Bu diren diyottan geen zener akmn nominal akmn altnda tutarak diyotun yanmasn nler. Buna dikkat edilmezse ar g harcayan her eleman gibi diyot yanar.

ekil 4.2.1 Buradaki diren zerindeki voltaj kaynan voltaj ile zener voltaj arasndaki farka eittir. Yani: VS - VZ dir.O halde direnten geen akm:

VS VZ I =

RS

76

Zener diyotun alma noktas, yk dorusu ile alma erisinin kesime noktasdr. Yk dorusu iki nokta yardm ile izilir. Bu iki noktadan biri VZ =0 I nin llmesi, dieri ise I = 0 iken VZ nin llmesi ile bulunabilir. Deiik bir kaynak voltaj veya deiik bir direnle bir yk dorusu izseniz dahi bulacanz zener voltaj buna ok yakn olacaktr. nk o aralkta alma erisi hemen hemen dikeydir.

ekil

ekilde bir yk zerindeki voltaj regle eden bir zener diyotunu gstermektedir. Bu devrede iki tane birleme noktas olduundan daha nce grdmz zener devrelerinden biraz daha karmaktr. Ancak ana prensip ayndr. Zener diyot yine delinme noktasnda alacak ve yk zerindeki voltaj hemen hemen sabit tutacaktr.

1. KISIM: Diyotlarla alma: Doru polarizasyon Buradaki alma ekil Devre 1ile gsterilen bask devredir. ekildeki yazl diren deerleri altrma iinde istenilen hesaplamalar iin gerekecektir. Btn devrelerin doru olarak almasn istiyorsak hata alterinin N (aa) pozisyonda olmas gerektiini hatrlaynz. ES05GK.. ana nitesi zerindeki dmeye basarak veya dardan g kayna kullanyorsanz onunla devreyi besleyiniz. Kaynan U voltajnn (baknz ekil ) 0 olmasna dikkat ediniz. DEVRE 1 ve Devre KAYNAKLARI yardmyla ekilde grlen dzenlemeyi yapnz. Eer ayr voltmetre ve ampermetreniz yoksa bir Multimetre ile nce voltaj sonra akm lnz. Bu ilemler srasnda multimetreyi devreye doru ekilde balamaya ve multimetrenin gerekli lme skala ve kademelerini semeye dikkat edin.

ekil

77

Diyotun terminalleri arasndaki voltaj Tablodaki deerlere ayarlayp geen akmlar lp tabloya yaznz.

Tablo Voltaj (V) Akm ( mA)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

0,55 0,6

0,65 0,7

0,75 0,8

0,85 2.KISIM : Diyotlarla alma:Ters polarizasyon imdi ayn dzenekte g kaynann kutuplarnn yerlerini deitirerek (ters polarizasyon) yukarda yaptnz deneyi tekrar edin. Baknz ekil Deneyde Tabloda verilen voltaj deerlerine kar gelen akm lm deerlerini tabloya yazdktan sonra ekil zerinde V x I grafiini iziniz.

ekil

78

Tablo

Voltaj (V) Akm ( mA) -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9

-10 -11 -12

3.KISIM: Zener diyotlu voltaj reglatr-Doru polarizasyonda ekil de DEVRE 4 grlmektedir. Burada R5 (22 ohm) ve R6 (470 ohm) direnlerinin deerleri verilmitir. Ancak bunlar modl zerinde yazl deildir. Bu, 5,1 voltluk bir zener voltaj reglatr devresidir. Hata alterinin N (aa) pozisyonunda olduunu kontrol edin.

Devre 4 zerindeki zener diyotunu R5 direnci ile seri balayn. Diyot doru polarizasyonda olmak zere bu devreyi KAYNAKLAR devresinin 2V kaynandan besleyin. Baknz ekil

ekil

79

Bu deneyden elde ettiiniz verileri tablo 4.4.1 zerine yazn. Tablo

Voltaj (V) Akm (mA)

0,55

0,6

0,65

0,7

0,75

0,8

0,85

4. KISIM: Zener diyotlu voltaj reglatr-Ters polarizasyonda Aadaki deneyi yapmak iin f3 ile 4.2 soketi arasna ampermetre balayn. CA2 kanal ile 4.3 soketi arasna bir kpr yaparak 4.3. soketini topraa balayn. Voltmetreyi ekilde grld gibi 4.4. ile 4.5 soketlerine balayn.

ekil

80

Voltaj (V) Akm (mA)

-1

-2

-3

-4

-4,8

-5,0

-5,2

-5,4

-6,0

-7,0

YORUM SONU:

81

DENEY 7: AC Diyot devreleri KULLANILACAK MALZEMELER Osiloskop, ES05GK nitesi, Diyot Devreleri, Ampermetre ve voltmetre AMA

Diyot karakteristiinin sinsodial sinyallere etkisini incelemek

Diyotlar dalga krpc devrelerde kullanmn incelemek

TEORK BLG

DYOTUN DORULTUCU OLARAK KULLANILMASI

Alternatif Voltaj Dorultucu devrelerini tam anlayabilmek iin bu paragraf iinde sinzoidal dalga hareketine ait parametrelerin bir zetini greceiz.

V nin Vp ile +Vp arasndaki mutlak byklne utan uca voltaj Vp-p denir.Baknz ekil Vp-p = Vmaks. - Vmin. veya Vp-p = Vp ( Vp ) = 2 Vp .

ekil

82

Frekans: Frekans periyodik bir dalgann bir noktadan tam bir dalga formunun (bir dalga boyu) geme sresi olan periyodun tersidir. Yani f = 1/T. Periyodu ise bir sins yaratmak iin geen zaman olarak tanmlayabiliriz.

ekil 3.1.1 de tam bir dalga formunu gryorsunuz. Genelde frekans iin kullanlan birim sins/sn dir. Matematiksel olarak ifade edilirken radyan/sn cinsinden yazlr. Bu yukardaki ifadede yer alan (asal hz) dr. Dolaysyla,

1 Hz = 2 rad/sn.

Etkin deer:

Bir alternatif voltajnn etkin veya rms deeri bir diren iinde sya dnerek kaybolan alternatif akm ile ayn etkiyi meydana getiren doru akm voltajna eittir. Bizim iin bir sinzoidal dalgada Vrms = 0,707* Vp olduunu bilmek yeterlidir.

Ortalama deer:

Bir sins boyunca voltajn ald deerlerin ortalamasdr. Eer bir dalga sinzoidal dalgada olduu gibi simetrik ise ortalama sfrdr. nk negatif deerler pozitif deerleri silecektir.

Yarm Dalga dorultucu

ekilde yarm dalga dorultucunun devre emas grlmektedir. Voltaj sinsnn pozitif yarsnda silikon diyotlar iin 0,7 germanyum diyotlar iin 0,3 volttan byk btn doru (DC) voltaj deerleri iin diyot doru polarize olmutur. Bu durum yk direnci zerinden yarm sins voltaj dalgas gemesine neden olur. Bu aklamay basitletirmek iin ideal diyot yaklaklamasn kullanacaz. nk, kaynan u voltaj genelde diyotun kompanse voltajndan byktr. ekilde grld gibi dorultulmu voltajn u deeri uygulama voltajnn u deerine eittir.

ekil

Sinsn negatif yarsnda diyot ters polarizasyondadr. Bu durumda ters yndeki akm (szma akm) hesaba katlmazsa yk direnci zerinden geen akm sfr olur.1800 ile 3600 arasnda yk direncinin zerindeki voltajn sfra dmesinin nedeni budur. Yarm dalga dorultuculardaki ana prensip giren alternatif voltajn kta dalgalanan doru voltaja dnm olmasdr. Burada yk direnci zerinde akm hep ayn ynde akar. AA (alternatif akm) nin DA (doru akm) ye dnmesine dorultma denir.

83

ekil

Kondansatrl dorultucu Bir fitrenin ortalama k dalgal doru akm voltaj verir. Bu tip filtrelerin kullanm pil veya ak arj etmek, doru akm motoru altrmak ve benzeri dier baz ilerle snrldr. Elektronikte kullanlan doru akm aynen bir pilin verdii gibi sabit deerli olmal ve dalgalanma yapmamaldr. Yarm veya tam dalga dorultuculardan aldmz akmn bu amala kullanlabilmesi iin filtre kullanlmas arttr.

ekil Ak olduu halde ters polarize durumdaki diyottan geemeyen kondansatrdeki yk R direnci zerinden akar ve kondansatr boalmaya balar. te biraz nce bahsi geen dorultucu devre tasarmnda kondansatr kullanma fikrinin can damar buradadr. Buradaki prensip R ile C nin arpm ile gsterilen kondansatr boalma zaman sabitinin giri sinyalinin T periyodundan byk olmasdr. Bundan ama ekilde belirtildii gibi diyotun ters polarize olup ta almad sre iinde kondansatrn zerindeki ykn ok kk bir miktarnn diren zerinden boalmasn salamaktr. Kaynak voltaj tekrar u deere doru arta getiinde diyot akm geirmeye balarken bir yandan da kondansatr kaybettii ykleri kazanr ve zerindeki voltaj Vp deerini alana kadar dolmaya devem eder. Bylece giri voltajnn her sinsnde ayn ilem devam eder. Kondansatre gelince, giri sinsnn ilk eyreinde kondansatrn ilk doluundan sonra zerindeki voltaj yaklak olarak kaynak voltaj ile ayndr. ekilde yk zerindeki voltaj grlmektedir.

84

ekil

Diyot kprl tam dalga dorultucu Burada diyot kprs kullanlan filtreyi greceiz. Bu hem bir yarm dalga filtrenin u voltaj deerini hem de tam dalga filtrenin maksimum ortalama voltajn salayabilen dorultucudur. ekilde bir kpr dorultucu grlmektedir.

ekil

Voltaj sinsnn pozitif yarsnda (VA > VB ) D1 ve D4 diyotlar doru polarizasyondadr. Bundan dolay yk zerindeki voltajn polarizasyonu yledir: Altta daha az stte daha ok. Voltaj sinsnn negatif yarsnda D2 ve D3 diyotlar doru polarize olur. Bir nceki durumdaki gibi yk zerindeki voltaj yine ayn ekilde polarize olur. Voltaj sinsnn her iki yarsnda da ykten geen akmn yn ayndr, dolaysyla her iki durumda da hangi diyotun akm geirdiine bal olmakszn yk zerindeki polarite ayndr. Yk zerindeki voltajn ekilde grlen yarm dalga dorultulmu sinyal eklinde olmasnn nedeni budur. Dikkat ederseniz burada kaynak voltajnn tamam yk zerinde grlmektedir. Yarm dalga dorultucular yerine bu dzenei kullanmamzn nedeni buradan anlalmaktadr. Dorultulmu voltajn ortalama deerinin daha nce bulduumuzun iki kat olduunu kartabiliriz:

ekil

85

DENEYN YAPILII

1.KISIM Yarm dalga dorultucu-Negatif dalga krpc ekilde M3 modl zerindeki DEVRE 2 grlmektedir. Burada R3 ve C1 in yannda grdmz deerler devre plakasnda basl deildir. Bu bir yarm dalga dorultucudur ve alma ekli aada grld gibidir. Hata alterinin N pozisyonunda olduunu kontrol edin ve sonra ES05GK.. ana nitesi zerindeki dmeye basarak veya dardan baladnz kaynaktan devreyi besleyin. DEVRE 2 ve KAYNAKLAR devrelerini kullanarak ekilde grlen devre dzenini kurun.

ekil 2.6 noktasndan yk zerindeki voltaj osiloskop ekrannda gsterin. Bunu 2.1 nolu noktadan osiloskopa aktararak gstereceiniz diyota giri voltaj ile karlatrn. Eer mmkn ise her iki voltaj da ayn anda ekrana aln. Burada giri voltajnn izili olduunu dikkat alarak ekil stne yk zerindeki voltajn grafiini izin.

ekil

86

2. KISIM : Yarm dalga dorultucu-Pozitif dalga krpc altnz devrede. 2.2 ile 2.4 noktalar arasndaki ksa devre elemann kartp 2.3 ile 2.5 arasna takn ve ekilde grlen devre dzenlemesini hazrlam olun.

ekil Yk zerindeki voltajn grafiini tekrar ekil zerine izin ve bir nceki ile karlatrn.

ekil

3. KISIM: Kondansatrl dalga dorultucu Aadaki alma ile daha nce zerinde altmz kondansatrn filtrede gsterdii fonksiyonu daha detayl inceleyeceiz.

ekilde grlen devre dzenlemesini hazrlayn. 2.2 ile 2.4 ve 2.5 ile 2.7 arasna ksa devre elemanlar yerletirin.

87

ekil

Yk zerindeki bulduunuz yeni voltajlar ekildeki grafie izin.

ekil

4.KISIM: Kprl dorultucu ekil de DEVRE 3 grlmektedir. Bu diyotlardan oluan bir kprden meydana gelen bir tam dalga dorultucusudur. alma eklini aada greceiz. Modl zerindeki btn hata alterlerinin N pozisyonunda olduuna dikkat edin. ES05GK.. ana nitesi zerindeki dmeye basarak veya dardan g kayna kullanyorsanz onunla devreyi besleyin.

88

ekil

ekilde grlen devre dzenlemesini hazrlayn. Dorultucunun k deerini ekil 3.7.3 deki grafik zerine izin.

ekil YORUM-SONU:

89

DENEY 8: Transistr devreleri KULLANILACAK MALZEMELER ES05GK nitesi, Transistr devreleri, Ampermetre ve voltmetre AMA

Transistrlerin alma eklini anlamak

Basit transistr devrelerinde transistr karakteristiini incelemek

TEORK BLG PNP ve NPN olmak zere iki eit iki kutuplu transistr vardr. Bunlar iki adet diyotun birletirilmesine benzerler. NPN transistr, PNP transistrn tmleridir. Bu, akm ve gerilimlerin bir NPN transistr iindeki davran ile karlatrldnda, PNP transistrn bunlara kar koyma davran gstermesi demektir. ekilde bu transistrlerin ematik (sembolik) gsterimleri ile terminal bacaklarnn isimlendirilmesi verilmitir.

ekil Kollektr ve Emiter akmlar arasndaki balant: Doru polarizasyon altnda kollektrdeki akm emiterdeki akma hemen hemen eittir. Emiter ve kollektr arasndaki ilikiyi gsteren , kazan deeri aadaki gibi tanmlanr. IC = IE Bu deer bir ok durumda yaklak olarak bire eittir.

Ortak emiterli yaplan Serbest elektronlar nceki paragraftaki gibi hareket ederler ve emiter bu elektronlar ile doludur. VBE 0,7 volttan byk olduu zaman emiter bu elektronlar bazn iine iter. Ancak kollektr diyotu ters polarizasyonda olduundan fakirlemi katmann elektrik alan elektronlar kollektr blgesine iterek elektronlarn buradan karak g kaynana gitmelerini salar. Baknz ekil

90

ekil Kazan Bu kazan u ekilde ifade edilir:

IC C.C. = .

IB Bunun deeri bazen 1.000 deerine kadar ykselse bile genellikle 50 ile 300 arasndadr.

Kollektr erileri Transistrn CC deerinin yaklak 100 olmas halinde kollektr akm baz akmnn 100 katdr. Eer VCE nin deeri ok fazla artrlrsa kollektr diyotu delinecek, transistr beklenen fonksiyonunu yapamayacaktr. Yani, o zaman transistr akm kayna grevine son verecektir. Bir transistrdeki maksimum voltaj deiimi transistrn akm kayna olarak grev yapabildii kollektr-emiter ksmnn voltaj deiim araldr. ekil b de VCE ,1 V ile delinme voltaj arasnda deiebilir. Bu aktif alma aralnda tutulduu srece transistr kontroll akm kayna olarak grev yapar. Bu aralk dnda tutulduunda transistr grev yapamaz.

VBE

VCE

91

ekil

IB nin 20 A yaplmas durumunda IC x VCE grafii ekil c deki gibi elde edilecektir. Bu eri ekil b ile benzerdir. Bir farkla ki, dirsek noktas zerinde kollektr akm IC , 2 mA dir.

ekil

IB nin birok deiik deeri iin bu eriyi ayn grafik zerine izersek kollektr erilerini ekil gsterildii ekilde elde ederiz. DC deeri yaklak 100 olan bir transistr kullandmz sylediimize gre normal voltaj blgesi iindeki her nokta iin kollektr akm baz akm deerinin 100 kat olacaktr. D.A. voltaj ve akm deerleri ile izildiimden bunlara ou zaman statik kolektr erileri denir.

Delinme

noktas

92

Baz akmnn sfr olduu alt eriye dikkat ederseniz kollektr diyotundan gelen sznt akm nedeniyle kolektrde ufak bir akm vardr. Silikon transistor lerde bu sznt akm ok kk olduundan pratikte dikkate alnmaz. Bu grafiklerden akmlarn byk olmas durumunda delinme voltajnn kldn de dikkate almamz gerektii anlalmaktadr. Yani yksek kollektr akmlar iin transistrn izin verilen voltaj deiim aral daha dardr. Burada nemli olan transistrn her art altnda delinmeden almasnn garanti altnda olmasdr.

Baz (base) erileri ekil a da baz-emiter voltajna kar baz akm grafii grlmektedir. Transistrde baz-emiter blm bir diyot olduundan elde edeceimiz grafiin bir diyot erisine benzeyeceini tahmin etmek g olmayacaktr. Burada elde edilen de budur. Transistr iinde diyottan baka deikenlerin de bulunduunu unutmamalyz. Yksek kollektr voltaj bunun daha fazla elektron almasna neden olur ki, bu baz akmnn azalmasna neden olan bir eydir. Bu fikir ekil b de grebilmektedir. Verilen bir VBE iin en yksek VCE nin hafife daha dk baz akmna sahip olduu grlr. Early effect denilen bu olgu da burada ihmal edilebilir.

Kesme ve delinme ekildeki grafikte altta grlen eri sfr olan baz akmna aittir. IB = 0 art baz ayanda devrenin ak olmas ile ayn anlamdadr. Baz devresinin ak olmas halinde kollektrden geen akm ICEO ile gstereceiz. Burada CEO harfler baz devresi ak kollektrden emitere anlamna kullanlmtr.

ekil

VBE VBE VBE

0,7

VCE = 1 VCE = 20

IB IB

93

ekil

ekil IB = 0 artn salayan eriyi gstermektedir. Yeteri kadar byk bir kollektr voltaj ile BVCEO ile gsterilen delinme voltajna ulalabilir. Burada CEO yine baz devresi ak kollektrden emitere anlamna kullanlmtr. Transistrn normal almasn yapabilmesi iin VCE nin BVCEO den kk olmas gereklidir. Transistrlerin maksimum spesifikasyonlarn ieren teknik veri listelerinin ounda BVCEO yer alr. Transistrlerin tipine bal olarak delinme voltaj 20 volttan kk veya 200 volttan byk olabilir. Genel bir kural olarak yksek emniyet pay brakmak amacyla transistr tasarmnda VCE nin deeri BVCEO olduka altnda tutulur. Devre tasarmnda maksimum nominal alma snr deerlerinde almaya zorlanan bir transistrn faydal mr ksalr.

Kollektr doyma voltaj ekil kollektr erilerinden birini gstermekle beraber aadaki aklamalar her hangi bir kollektr erisi iin geerlidir. Erinin ilk blm doyma blgesi olup orijin ile dirsek arasnda btn erileri kapsar. Yatay dz blm transistrn kontrollu akm kayna olarak grev yapt aktif alma blgesidir. Son blm delinme veya bozulma blgesidir. Bu blgeden her zaman kanlmas gerekir. Doyma blgesinde kollektr diyotu doru polarizasyondadr ve transistr normal fonksiyonunu kaybeder, akm kayna yerine kk bir diren gibi grev yapar. Baz akmnda ek bir art kollektr akmnda ek bir at salamaya yetmez. Doyma blgesinde kollektr-emiter voltaj mevcut kollektr akmnn deerine bal olarak , genellikle bir voltun birka onda biridir.

ekil

Transistrn aktif blgede almas iin kollektr diyotunun ters polarizasyonda olmas gerekir. Bunun iin yaklak 1 volttan biraz fazla bir gerilim yeterlidir.

94

DENEYN YAPILII 1.KISIM: Sabit Vc gerilimi iin transistr kazancnn incelenmesi ekilde deney devresi DEVRE 5 grlmektedir. Modl zerinde deerleri yazl olmayan direnlerden R7 ve R8 iin ekilde deerler verilmitir. Buradaki bir NPN transistr olup baz ve kollektr devrelerinde birer diren vardr.

Hata alterini kontrol ederek N pozisyonunda (aa) olmasna dikkat edin. Transistr KAYNAKLAR devresine ekil 5.4.2 de grld gibi balayn.

ekil

A1 ampermetresini A ve A2 ampermetresini mA kademelerinde l yapmak zere ayarlayn. Bu balantlar yapldnda ekildeki devre dzeni kurulmu olacaktr. Transistrn bazndan 10 A akm geecek ekilde U kaynak potansiyometresini ayarlayn. A2 ampermetresinde okuduunuz deeri Tablo 5.4.1 deki ilk bo kutuya yazn. Bu akm iin CC kazancn da tabloya yazn. U potansiyometresi ayarn deitirerek A1 ampermetresinde okunan akm deerleri 10 ve katlar kadar artrn. Her yeni deer iin bulacanz kollektr akm ve CC kazanclarn tablo 5.4.1ye yazn.

95

Tablo

Baz akm (A) Kollektr akm (mA) CC kazan

5

10

12

15

18

20

22

C4.2. Aadaki kollektr akmna kar baz akm grafiklerinden hangisi dorudur?

2.KISIM : Deiken Vc gerilimi altnda transistr karakteristiinin incelenmesi ES05GK.. nitesindeki alteri kapatarak devrenin beslenmesini kesiniz. ekilde grlen devreyi kurunuz. Burada yaplacak tek ey ekildeki devrede bulunan transistrn kollektrnn bir ampermetre yardm ile 12 V deiken kaynaa dorudan balanmasdr.

(A)

96

ekil f1 ve f3 voltajlarna ait potansiyometreleri ayarlayarak en kk voltaj elde ediniz. Ana nitedeki altere basarak modl besleyiniz. Bu altrmada bir voltmetre kullanmanz gerekecektir. Eer bir multimetreyi ampermetre olarak kullanyorsanz 5.5 noktasndaki voltaj lmeniz gerektiinde aadaki ilemi yapnz: Potansiyometreleri ayarlamak suretiyle TR1 transistrnn kollektr voltajn 1 V ve baz akmn 10 A yapnz. ekil 5.4.4 ten devam ederek A2 ampermetresinin lt IC akmn lp tabloya yaznz. f3 3V, 6 V ve 8 V deerlerini alacak ekilde voltaj deitiriniz. Bu deerlere karlndaki akmlar lp tabloya yaznz. Baz akmn tabloda gsterilen deerlere ayalayp ayn lmleri yapnz ve bulduunuz deerleri tabloya yaznz. Tablo

IC(VCE = 1 V) IC(VCE = 3 V) IC(VCE = 6 V) IC(VCE = 8 V)

IB = 10 A IB = 20 A IB = 30 A IB = 40 A IB = 50 A

97

C4.7. Tablo 5.4.2 deki deerleri kullanarak ekil 5.4.5 zerinde kollektr akm erilerini iziniz? (ekil 5.2.2dekine benzer grnmde grafik elde edeceksiniz).

ekil 5.4.5

YORUM-SONU

Ko

llekt

r

Ak

m

(mA

)

98

Modlde bulunan elemanlarn deerleri (Bu deerler baz devrelerde farkl olabilir)

DRENLER KONDANSATRLER

R1 = 1 kOhm C1 = 470 nF

R2 = 1 kOhm C2 = 47 nF

R3 = 3,3 kOhm C3 = 100 nF

R4 = 10 kOhm C4 = 220 nF

R5 = 10 kOhm C5 = 100 nF

R6 = 1 kOhm C6 = 11 nF

R7 = 2,2 kOhm C8 = 100 pF (Deitirilebilir)

R8 = 1 kOhm C9 = 220 nF

R9 = 1 kOhm C10 = 470 nF

R10 = 2,2 kOhm C11 = 1 nF

R11 = 4,7 kOhm

R12 = 680 Ohm

R13 = 680 Ohm

R14 = 1 kOhm NDKTRLER

R18 = 330 Ohm L1 = 9 mH

R19 = 10 kOhm L2 = 68 mH

R20 = 100 kOhm L3 = 100 mH

R21 = 10 kOhm L4 = 9 mH

R22 = 10 Ohm L5 = 68 mH

R23 = 1 kOhm L6 = 100 H

R34 = 100 kOhm L8 = 9 mH

R25 = 100 kOhm L9 = 100 mH

99

LMLERN STENLEN SONUTA OLMAMASININ MUHTEMEL NEDENLER

Multimetre kullanlyorsa AC yada DC kademesinin doru ayarlanmamas

Multimetre kullanlyorsa kablolarn llen deer iin yanl yerlere taklmas

Multimetre kullanlyorsa lm kademesinin yanl veya ok farkl mertebede olmas

Multimetrenin pilinin azalm olmas

Osiloskop kullanlyorsa probdaki kademenin 10x de olmas(1x de bulunmaldr)

Osiloskop kullanlyorsa Auto tuuna baslarak sinyalin gncellenmemesi

Sinyal reteci kullanlyorsa kullanlmamas basl olmamas gereken tularn basl olmas (Counter, ATT tular gibi)

Kablolarda temasszlk veya devre elemanlarndan birinin arzal olmas

ALTERNATIF SNYAL KARAKTERSTKLER LM CHAZLARIOsiloskopSinyal JeneratrAlternatif sinyalin temel kavramlarAlternatif VoltajKapasitif devreler1.KISIM: Kapasitif Reaktans XC ve frekansla deiimi2.KISIM: Kapasitenin(Kondansatrn sasnn) deimesinin devreye etkisi3.KISIM: AC devrede paralel ve seri balanm kondansatrlerSeri balant:Devre1.KISIM: ndktif Reaktans XL ve frekansla deiimi2.KISIM: Deien indktansn indktif reaktans zerinde etkisiiDevreEmpedans ve Ohm KanunuFaz asRL devresinde voltaj geniRC devresinde voltaj geni1.KISIM: Kare dalga ve sinsoidal akm girii durumunda kapasite4.KISIM: RL Devresinde faz fark ve gerilim genini incelemekYksek pas ve alak pas filtre devrelerinin incelenmesiYksek pas ve alak pas filtrelerSeri rezonansPulsation ve rezonans frekanslarDiren-Kondansatr filtreleriDiyotlarEngel katmanDoru polarizasyonTers polarizasyonDiyotun ematik gsterimiDevre KaynaklarZener diyotuZener diyotu ile voltaj reglasyonu1. KISIM: Diyotlarla alma: Doru polarizasyon3.KISIM: Zener diyotlu voltaj reglatr-Doru polarizasyonda4. KISIM: Zener diyotlu voltaj reglatr-Ters polarizasyondaDYOTUN DORULTUCU OLARAK KULLANILMASIAlternatif VoltajYarm Dalga dorultucuKondansatrl dorultucuDiyot kprl tam dalga dorultucu1.KISIM Yarm dalga dorultucu-Negatif dalga krpc3. KISIM: Kondansatrl dalga dorultucu4.KISIM: Kprl dorultucuOrtak emiterli yaplanKollektr erileriBaz (base) erileriKesme ve delinmeKollektr doyma voltajDENEYN YAPILIIModlde bulunan elemanlarn deerleri (Bu deerler baz devrelerde farkl olabilir)

Documents

TEMEL ELEKTRONİK DENEYLERİ - fef.kilis.edu.trfef.kilis.edu.tr/fizik/ibrahimcoskun/324/elektronik_foy.pdf · Diğer ölçme sistemlerine göre osiloskopun temel üstünlükleri nelerdir?