DENEY 6: RC DEVRELERİNİN BASAMAK CEVABI

DENEY 6: RC DEVRELERİNİN BASAMAK CEVABI
I. AMAÇ
Bu deneyin amacı, RC devrelerinin basamak cevaplarını incelemek ve bilinmeyen
devre parametrelerinin belirlenmesinde kullanılabilecek deneysel teknikleri öğretmektir.
II. ÖN ÇALIŞMA
Şekil 1’de görülen devre, laboratuvarda RC devrelerinin özelliklerini incelemek için
kullanılacaktır. Anahtarın yeterince uzun süre 1 konumunda olduğunu ve t=0’da 1
konumundan 2 konumuna geçtiğini farzedin. (Rs=50Ω, geri kalan değerler yöntem kısmında
verilmiştir. )
1) VC(0+) ve iC(0+)’nın ifâdelerini bulunuz. (t=0+ anahtarın kapanmasından hemen
sonraki andır.) İpucu: Kapasitör DA kalıcı durumunda açık devre gibi davranır. Bu
durum için VC(0-)’yi bulunuz ve kapasitörün geriliminin aniden değişmeyeceği
bilgisini kullanınız.
2) VC(t), iC(t) ve VR(t)’nin ifâdelerini t ≥ 0 için bulunuz. VR(0+)’nın ifâdesini bulunuz.
3) VS1, VS2 ve R’nin değerlerinin bilindiğini ve VR(t)-t grafiğinin mevcut olduğunu
farzedin. Kaynağın (fonksiyon üretecinin) çıkış direnci RS’nin değerini bulmak için bir
analitik-deneysel metod tarif ediniz. (Laboratuvarda VR(t)-t grafiği osiloskop cihazı ile
elde edilecektir.)
4) VS1, VS2, R ve RS’nin değerlerinin bilindiğini ve VR(t)-t grafiğinin mevcut olduğunu
farzedin. Zaman sabiti τ’nun değerini bulmak için bir analitik-deneysel metod tarif
ediniz. İpucu: VR(0+) ve VR(τ)’nun değerlerini kullanmayı gözönüne alınız.
5) VS1, VS2, R, RS ve τ’nun değerlerinin bilindiğini farzedin. C kapasitörünün değerini
belirlemek için bir metod öneriniz.
6) Devreyi Electronic Workbench’de modelleyiniz. Akım ve gerili dalga formlarını
belirleyiniz ve ön çalışmaya ekleyiniz.
Şekil 1. RC Test Devresi.
III. KARE DALGA ÜRETECİ
Laboratuvarda devrelerin geçici cevaplarını incelemek için şunlar gereklidir: 1) Şekil 1
ve 2’deki anahtarlamayı gerçekleştirecek bir işaret ve 2) geçici cevapların osiloskopta
gözlenebilmesi için anahtarlamanın defalarca tekrarlanması. Bu özellikte bir işaretin, aynı
zamanda; anahtarlamadan sonra devrenin kalıcı duruma gelmesini mümkün kılan bir frekansı
olmalıdır. Derste gördüğünüz gibi Şekil 1 ve 2’deki devreler, zaman sabitlerinin yaklaşık beş
katı kadar zaman sonra kalıcı duruma erişmektedirler. Şekil 2’de görülen kare dalga
üretecinin gerilim çıkışı, belli bir frekansta iki DA gerilimi değeri arasında gidip gelerek
yukarıda bahsedilen şartları sağlar.
v(t)
VS1
t
Şekil 2. Kare Dalga Üretecinin Gerilim Çıkışı.
Kare dalga üreteçleri, iki ideal DA gerilim kaynağı ile iki kaynak arasında bağlantıyı
düzenli olarak değiştiren bir anahtar ve kaynakların iç direncini modelleyen bir RS direnci ile
temsil edilirler. Kare dalga üretecinin eşdeğerli devresi, Şekil 1’deki devrenin A ve B
düğümlerinin solunda kalan kısmıdır.
IV. YÖNTEM
1. İşaret (fonksiyon) üretecini, genlikleri VS1=10V (tepeden tepeye genliği 10V ve offset 5V)
ve frekansı 1 kHz olan bir kare dalga üretecek şekilde ayarlayınız ve osiloskopun
ekranında sözkonusu işareti elde ediniz.
2. R=1K Ω’luk bir direnç ve 47nF’lık kondansatör ile Şekil 1’deki devreyi kurunuz. (Devreyi
kurmadan evvel R direncini ohmmetre ile ölçünüz.)
3. VR(t) gerilimini osiloskopun ekranında uygun şekilde görüntüleyiniz. (VR(t) belli bir oranla
IR(t)’dir. Devrenin tek çevreden oluştuğu düşünülürse bu dalga formu kondansatör
akımınında şeklidir.)
4. Osiloskop ekranında elde ettiğiniz VR(t) gerilimini ayrıntılı şekilde çiziniz. (Bu aşamaya
gelince asistana haber veriniz)
5. Kapasitörün değerini LCR metre ile ölçünüz.
V. ANALİZ
1. RS’nin değerini hesaplayınız ve işaret üretecinin kataloğunda yazan değerle karşılaştırınız.
2. Ölçtüğünüz zaman sabitinden C’nin değerini hesaplayınız ve LCR metre ile ölçtüğünüz
değerle karşılaştırınız.