Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve

Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Şekil 310: Subcircuit komutunu kullanılması durumunda oluşan devre..
12.1.
Dijital Devrede Subcircuit Oluşturma Örneği
TASARIM 25 : Transistörlerden oluşan NOR (Veya Değil) kapısını subcircuit olarak oluşturalım.
NOR kapısına uygulanan herhangi bir işaret 1 olduğunda çıkış 0 , girişlerin tümünün 0 olduğu durumda çıkış
1 olan kapıdır. NOR kapısının girişleri birbirine bağlanırsa İnverter gibi (not) olarak çalışır.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 2 adet DC_Power kaynağı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 100Ohm_5% dirençlerden üç adet,
Anahtar için ; Basic ana grubunu altındaki Switch grubundan 2 adet SPST anahtarını,
Transistör için ; Transistors ana grubunun TRANSISTOR alt grubundan 2 adet BJT_NPN_VIRTUAL
transistörünü,
Led_Red için ; Diodes ana grubunun LED alt grubundan LED_red ledini,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 2 adet Ground topraklama elemanı,
seçilerek tasarım alanına getiriniz.
Şekil 311: Seçilen malzemeler
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi, simülasyon ve doğruluk tablosunun kontrolü,
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
43
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Şekil 312: Tasarlana devre ve simülasyon ve doğruluk tablosu
3.Aşama ; Subcircuit oluşturmak için özel devre içinde kalacak elemanların seçilmesi. Bu işlem için önce
hangi elemanların blok dışı kalacağı ve hangilerin bloğa gireceğine karar verilir. Bu tasarımda A anahtarı, B
anahtarı ve çıkış düğümü dışarıda kalacak şekilde blok seçimi yapılmıştır. Diğer tüm elamanlar subcircuit
içinde kalacak şekilde aşağıdaki gibi seçilmiştir. Ayrıca subcircuit blok dışındaki uçlarına düğümler eklenerek
bunlara devre takibi için etiket değeri eklenmiştir
Şekil 313: Subcircuit içinde kalacak elemanların mouse ile seçilmesi
4.Aşama ; Subcircuit oluşturmak için özel devre
içinde kalacak elemanların seçtikten sonra ; araç
çubuğundan
Place menüsünden Replace by
Subcircuit komutu çalıştırılarak ekrana gelen
Subcircuit Name penceresinden isim verilerek özel
devre başlatılır.
Şekil 314: Subcircuit isim penceresi
5.Aşama ; Subcircuit Name penceresine isim verilip OK tıklandığında seçili blok devreye bağlanacak şekilde
mouse ucunda belirir, bu bloğu çalışma alanında istediğimiz yere tıklayarak bırakabiliriz. Ayrıca subcircuit
devresinin bulunduğu bloğu içeren devre (seçili alan) ayrı bir çalışma alanında açılmıştır.
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
44
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Şekil 315: NOR gate
Subcircuit devresi
Aşağıda hazırladığımız özel devrenin ayrı bir pencerede açılmış halini görmekteyiz. İstersek bu
üzerinde değişiklikler yapabiliriz. Yapılan değişiklikler tüm devre için geçerli olacaktır.
devre
6.Aşama ; Eğer araç çubuğundan
Place menüsünden Subcircuit komutu
seçmiş olsaydık gene ekrana gelen
Subcircuit Name penceresinden isim
verilerek yaratacağımız özel devre bu
sefer devre dışında bağımsız olarak
oluşacaktır. Yani devremiz bozulmadan
(hatları kopmadan) devre dışında özel
devre meydana gelir. Bu özel devre bir
evvelki komutta olduğu gibi gene ayrı
bir
çalışma penceresinde otomatik
olarak açılacaktır. Gene istersek bu
çalışma penceresinden devre üzerinde
istediğimiz düzenlemeleri yapabiliriz..
Yarattığımız NOR kapısı orijinal NOR
kapısı ile aynıdır. Sadece görünüş
olarak sembolü farklıdır, istenilirse
sembol edit yardımıyla özel devremizin
sembolünü düzenleyebiliriz.
(Education sürümünde bu komutun
save kısmı kapalıdır.)
Şekil 316: NORgate Subcircuit devresinin çalışma sayfası
Şekil 317: Subcircuit komutunu kullanılması durumunda oluşan devre
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
45
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
13.3. TASARIM - 26 : Yarım Dalga Doğrultmaç Tasarımı
AC (Alternative Current ) gerilim ile beslenen , yarı iletkenlerden oluşmuş birçok devrede kullanılan gerilim
DC (Direct Curret) dir. Bu tür devrelerde AC gerilim doğrultmaçlar kullanılarak DC’ ye çevrilmesi gerekir.
Doğrultmaçlar temel olarak ikiye ayrılırlar.
1-Yarım dalga doğrultmaçlar
2-Tam dalga doğrultmaçlar
Tam dalga doğrultmaçlar da kendi aralarında kullanım şekline göre;
1-Orta uçlu transformatör yardımı ile,
2-Köprü tipi.
Bu tasarımda yarım dalga doğrultmaç incelenecek, diğer tip doğrultmaçlar ise takip eden tasarımlarda ele
alınacaktır.
Yarım dalga doğrultmaçlarda, doğrultma elemanı olarak bir diyot kullanılır.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan AC_Power kaynağı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 1.0KOhm_5% direnç,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan Ground topraklama elemanı,
Diyot için ; Diodes ana grubundan Diodes_Vittual alt grubundan Diode_Virtual elemanı,
Osilaskop için ; Instrument Toolbar araç çubuğundan seçilip,
çalışma masa üstüne getirilmesi,
Şekil 318: Seçilen malzemeler
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi ve simülasyon,
Şekil 319: Yarım Dalga Doğrultmaç devre bağlantısı
3.Aşama ; Simülasyon sonucunun osilaskop ekranından izlenmesi ;
Osilaskop’un ayar değerleri :
Timebase :10ms/div
Channel 1 : 5v/div, Y position : 2
Channel 2 : 5v/div, Y position : -2
Bu değerlerle ekranı her iki işareti tam olarak sığdırmış oluruz. Elde edilen görüntü aşağıdaki gibidir.
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
46
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Şekil 320: Yarım Dalga Doğrultmaç devre osilaskop ekranı
Bu devrede 1 kohm’luk direnç üstüne düşen gerilim Doğrultulmuş DC gerilimdir. Bu gerilimin değeri ile
girişe uygulanan işaretin RMS değeri arasında aşağıdaki eşitlik mevcuttur.
Vçk(ort) = 0,45 * Vgr(rms)
( RMS=Tepeden tepeye gerilim )
Vçk(tepe) = 0,32 * Vgr(rms)
13.4. TASARIM - 27 : Tam Dalga Doğrultmaç Tasarımı
Yarım dalga doğrultmaçlarda, girişe uygulanan sinüzoidal alternanslarından biri kullanılmaz. Tam dalga
doğrultmaçlarda ise her ikisi de kullanılır.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan AC_Power kaynağı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 1.0KOhm_5% direnç,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan Ground topraklama elemanı 2 adet,
Diyot için ; Diodes ana grubundan Diodes_Vittual alt grubundan Diode_Virtual elemanı 2 adet,
Transformatör için ; Basic ana grubundan Transformator alt grubundan TS_Auido_VirtuaL elemanı 1 adet,
Osilaskop için ; Instrument Toolbar araç çubuğundan seçilip,
çalışma masa üstüne getirilmesi,
Şekil 321: Seçilen malzemeler
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi ve simülasyon,
Şekil 322: Tam Dalga Doğrultmaç devre bağlantısı
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
47
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
3.Aşama ; Osilaskop’un Channal 1 ve 2 problarını (uçlarını)
devredeki A ve B ve düğümlerine
bağladığımızda orta uçlu transformatör çıkış uçlarında 180 derece faz farkı olduğunu osilaskop ekranından
gözlemleyebiliriz.
Timebase :10ms/div
Channel 1 : 5v/div, Y position : 1
Channel 2 : 5v/div, Y position : -1
Şekil 323: Orta uçlu transformatör çıkış uçları
4.Aşama ; Osilaskop’un Channal 1 ve 2 problarını (uçlarını)
devredeki C ve B ve düğümlerine
bağladığımızda 1 kohm’luk direnç üzerindeki DC gerilim değeri osilaskoptan aşağıdaki gibi gözlemlenir.
Timebase :10ms/div
Channel 1 : 5v/div, Y position : 1
Channel 2 : 5v/div, Y position : -1
Şekil 324: TamDalga Doğrultmaç devre osilaskop ekranı
Bu devrede, girişin pozitif alternanslarında D1 diyotu, negatif alternanslarında D2 diyotu iletime
geçmektedir. Her iki alternansta yük direnci üzerinden akım aynı yöndedir. Bu durumda 1 kohm’luk yük
direnci üzerindeki DC gerilim VRy (ort) yarım dalga doğrultmacın iki misli olacaktır.
VRy (ort) = 0,9*Vgr (rms)
13.5. TASARIM - 28 : Köprü Tipi Tam Dalga Doğrultmaç Tasarımı
Bu tip doğrultmaçlar, orta uçlu transformatör gerektirmezler. Çıkış özellikleri diğer tam dalga
doğrultmaçlarla aynıdır. AC gerilim kaynağının her iki alternansını da kullandıkları için tam dalga doğrultma
işlemini gerçekleştirirler.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan AC_Power kaynağı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 1.0KOhm_5% direnç,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan Ground topraklama elemanı 2 adet,
Köprü Diyot için ; Diodes ana grubundan FWB alt grubundan 1B4B42 elemanı,
Osilaskop için ; Instrument Toolbar araç çubuğundan seçilip,
çalışma masa üstüne getirilmesi,
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
48
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Şekil 325: Seçilen malzemeler
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi ve simülasyon,
Şekil 326: Tam Dalga Doğrultmaç devre bağlantısı
3.Aşama ; Osilaskop’un Channal 1 ve 2 problarını (uçlarını)
devredeki A ve B ve düğümlerine
bağladığımızda
köprü doğrultucu giriş ve çıkış (yük ucu) gerilim değişimini osilaskop ekranından
gözlemleyebiliriz.
Timebase : 10ms/div
Channel 1 : 10v/div, Y position : 1
Channel 2 : 10v/div, Y position : -1.6
Şekil 327: Tam Dalga Köprü Doğrultmaç devre osilaskop ekranı
13.6. TASARIM - 29 : Kondansatörlü Filtre (Süzgeç) Tasarımı
Bundan önceki yarım ve tam dalga doğrultmaç devre tasarımlarında görüldüğü gibi doğrultmaç çıkışı dalgalı
doğru gerilimdir. Bu dalgalanmayı ortadan kaldırmak için filtre (süzgeç) devreleri kullanılır.
Filtre devrelerinde kondansatör, bobin yada her ikiside kullanılabilir. Akım ve gerilim yükselirken
kondansatör (veya bobin) üzerinde enerji depolanır, akım ve gerilim düşmesi esnasında ise kondansatör
(veya bobin) depo ettiği enerjiyi yük üzerine verir. (burada sözü edilen gerilim yada akım değişimi sinüs
dalgasındaki değişimdir) Dolayısıyla yük uçlarındaki gerilim daha düzgün bir DC gerilim olur.
Filtre yapılırken kullanılacak olan kondansatör büyük kapasiteli olması doğrultma işleminin daha düzgün
olmasını da sağlar. Kabul edilebilir dalgalanma gerilimi 100 mv dur. Tam dalga doğrultmaçlar, yarım dalga
doğrultmaçlara göre daha iyi filtre ederler. Çünkü yarım dalga DC gerilimler de alternans arası boşluğun
kondansatörle doldurulması zordur hemde daha büyük kapasiteler gerektirir.
Bu tasarımda 28. tasarımda yaptığımız Köprü Tipi Tam Dalga Doğrultmaç Tasarımı kullanılarak yük
direnci üzerindeki DC voltajdaki dalgalanmayı 100 microfarad’ lık paralel kondansatör ekleyerek filtreleme
gerçekleştirilmiştir.
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
49
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Devre elemanları ve bağlantı şekli aynı olup ek olarak kondansatör eklenmiştir. Eklenen kondansatörü ;
Malzemeler Select a Component
penceresinden, Basic ana grubunun CAP_ELEKTR.. alt grubundan
100mF_POL bulabilirsiniz,
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi ve simülasyon,
Şekil 328: Tam Dalga Doğrultmaç ve FİLTRE devre bağlantısı
3.Aşama ; Osilaskop’un Channal 1 ve 2 problarını (uçlarını) devredeki düğümlere bağladığımızda
doğrultucu giriş ve çıkış (yük ucu) gerilim değişimini osilaskop ekranından gözlemleyebiliriz.
Timebase :10ms/div
köprü
Channel 1 : 10v/div, Y position : 1.2
Channel 2 : 10v/div, Y position : -2.4
Şekil 329: Tam Dalga Doğrultmaç ve FİLTRE devresinin Osilaskop ekranı
4.Aşama ; Eğer kondansatör değerini 10 kat düşürmüş olsaydık yani 1000mF yapmış olsaydık (kapasitesini
büyüttük) çıkış eğrisindeki dalgalanma daha da azalacaktı.
Şekil 330: 1000mf kondansatör kullandığımız taktirde yeni osilaskop ekranı
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
50
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
13.7. TASARIM - 30 : Gerilim Çoklayıcılar Tasarımı
Gerilim çoklayıcılar (katlayıcılar) girişine uygulanan gerilimi çıkışında birkaç katı daha büyük doğru gerilim
olarak veren devrelerdir. Bu tip doğrultuculardan alınan çıkış geriliminin filtre edilmesi çıkış geriliminin
kararlı olmasını sağlar. En çok kullanılan gerilim çoğaltıcı devreler ikileyici, üçleyici, dörtleyici olan tiplerdir.
Bu tasarımda gerilim ikileyici ele alınmıştır. Gerilim ikileyiciler uygulanan alternatif gerilimin maksimum
değerinin iki katına eşit doğrultulmuş gerilim verirler. Gerilim ikileyici iki diyot ve iki kondansatörden oluşur.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan AC_Power kaynağı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 1.0KOhm_5% direnç,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan Ground topraklama elemanı,
Diyot için ; Diodes ana grubundan Diodes_Vittual alt grubundan Diode_Virtual elemanı 2 adet,
Kondansatör için ; Basic ana grubunun CAP_ELEKTR.. alt grubundan 2 adet 330mF_POL bulabilirsiniz,
Osilaskop için ; Instrument Toolbar araç çubuğundan seçilip, masa üstüne getirilmesi,
Şekil 331: Seçilen malzemeler
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi ve simülasyon,
Şekil 332: Gerilim ikileyici devre bağlantısı
3.Aşama ; Osilaskop’un Channal 1 ve 2 problarını (uçlarını) devredeki düğümlere bağladığımızda gerilim
ikileyici giriş ve çıkış (yük ucu) gerilim değişimini osilaskop ekranından gözlemleyebiliriz.
Timebase : 20ms/div
Channel 1 : 20v/div, Y position : 0 Channel 2 : 20v/div, Y position : 0
Şekil 333: Gerilim ikileyici tasarımının osilaskop ekranı
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
51
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Osilaskoptaki eğriyi incelersek, çıkış DC değerinin giriş efektif değerinin iki katı kadar olduğu görülmektedir.
Alınan bu doğru gerilim kullanışlı ve faydalı olabilmesi için filtre edilmesi gerekir.
Alternatif gerilim negatif alternansında şasede pozitif olduğundan D2 diyotu iletime geçer ve C2
kondansatörü görülen polaritede alternatif gerilimin max. değerine yakın şarj olur. Pozitif alternansta ise,
D1 diyotunun anodu hem girişteki alternatif gerilimden hemde C2 nin şarjından gelen pozitif polarma ile D1
diyotu iletken olur. Bu esnada D2 yalıtkan durumdadır. D1 diyotunun iletime geçmesi ile C1
kondansatörünün, C2 üzerindeki şarj gerilimi ile ve alternatif akım maksimum pozitif değerlerinin toplamı
ile şarj olur. Böylece girişteki alternatif gerilimin maksimum değerinin iki katına eşit bir DC gerilim çıkıştan
alınır.
4.Aşama ; Osilaskop ekranından aldığımız gerilimin değişimini istersek Analysis Graps penceresinden daha
ayrıntılı olarak alabiliriz. Analysis Graps menüsünü Standart Toolbar’ dan bulabilirsiniz.
Şekil 334: Gerilim ikileyici tasarımının Analysis Graps ekranı
13.8. TASARIM - 31 : Zener Diyotla Yapılan Regüle Devreleri
Doğru polarmada normal diyot gibi davranan, ters polarma gerilimi Uz değerine ulaştığı anda akım geçiren
ve üzerindeki Uz gerilimini sabit tutarak gerilim regülasyonu yapabilen P-N birleşmeli bir yarı iletken
elemandır. Zener diyot çalışma alanı, normal diyotların kırılma alanındadır.
Zener diyotun en sık görülen kullanımı, akımın belirli bir gerilimden sonra başlaması (zener seri kullanılır) ve
karşılaştırma işlemleri için sabit bir referans gerilimi sağlamasıdır. (zener paralel kullanılır.)
Zener’in paralel kullanılması ile çıkış gerilimini belli bir değerde tutabilen regüle devre tasarımı aşağıdaki
gibidir.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan DC_Power kaynağı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 1.0KOhm_5% ve 330.0Ohm_5% direnç,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan Ground topraklama elemanı,
Zener Diyot için ; Diodes ana grubundan Zener alt grubundan 1ZB8.2 elemanı ,
Ölçü aletleri için ; İndicators ana grubundan Voltmeter ve Ampermeter alt grubundan 1 adet voltmetre ve
3 adet ampermetreler, seçilmelidir.
Şekil 335: Seçilen malzemeler
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
52
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi ve simülasyon,
Şekil 336: Zener diyotlu regüle devresi ve simülasyon
3.Aşama ; Devrenin regüle devresi olarak çalıştığını anlamak için devre DC kaynak değerini aşağıdaki
tabloda belirtilen değerlere ayarlayıp, yük üzerindeki gerilimi ölçtüğümüzde aşağıdaki değerler elde edilir.
U
Kaynak Gerilimi
15 V
16 V
20 V
25 V
U (ölçülen)
R2 Üzerindeki Gerilim
8,221 V
8,242 V
8,300 V
8,344 V
Tablo 1: Çeşitli U değerlerine göre çıkış değerleri
Ölçüm değerlerinde görüldüğü gibi kaynak gerilimi artışına karşılık R2 gerilimi çok az değişmektedir. Devre
R2 yük direncindeki gerilimi 8.25 V civarında sabit tutmaya çalışarak regülatör olarak görev yapmaktadır.
Kaynak geriliminde ki artışlar R2 geriliminde fazla artış ortaya çıkarmadığına göre gerilim fazlası R1 direnci
üzerine düşmektedir. V1 artışı ile zener den geçen akım zenerin max taşıması gereken akımı geçmemesi
gerekir. Aksi takdirde zener bozulabilir. Veya daha güçlü zener kullanılmalıdır.
13.9. TASARIM - 32 : Beyzi Şase Yükselteç Tasarımı
Beyzi şase yükselteçler de giriş işareti emiter ucundan uygulanır. Çıkış sinyali ise bir kondansatör yardımı ile
kollektörden alınır. Bu tür devrelerde beyz-emiter arasına doğru yön polarması, beyz-kollektör arasına ise
ters yön polarma uygulanır.
Beyzi şase yükselteçlerin özellikleri şunlardır ;
-Gerilim kazancı yüksektir
-Giriş empedansları çok küçüktür
-Çıkış empedansları çok yüksektir
-Akım kazancı 1’ den küçüktür.
-Güç kazancı yüksektir
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan DC_Power kaynağı,
Direnç için ;Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 100.0kOhm_5% ve 2 adet 10.0kOhm_5% direnç,
Kondansatör için ; Basic ana grubunun CAP_ELEKTR.. alt grubundan 1microF_POL , ve Capacitor alt
grubundan 100nf kondansatörden 2 adet,
Transistor için ; Transistors ana grubundan Transistors alt grubundan BJT_NPN_VIRTUAL elemanı,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan Ground topraklama elemanı,
Osilaskop ve Sinyal Jeneratörü için ; Instrument Toolbar araç çubuğundan seçilip, çalışma masa üstüne
getirilmesi,
Şekil 337: Seçilen malzemeler
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
53
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi,
Şekil 338: Beyzi şase yükselteç devresi bağlantı şeması
3.Aşama ; Simülasyonun yapılması için test cihazlarının ayarlanması,
Sinyal Jeneratörü : 100 mV , frekansı 5 KHrz, Sinüzoidal dalga,
Osilaskop : Timebase :100 microsn/div
Channel 1 : 100 mV/div, Y position : 0
Channel 2 : 1 V/div, Y position : 0
4.Aşama ; Simülasyonun yapılması, osilaskop ekranı
Şekil 339: Devrenin gerilim kazancının osilaskoptan incelenmesi
Gerilimdeki kazanç değeri, osilaskop A ve B kanallarındaki genlik değerlerinin ayarlarına dikkat ederek
yorumlayınız.
Channel 1 : 100 mV/div,
Channel 2 :
1 V/div
13.10. TASARIM - 33 : A Sınıfı Yükselteç Tasarımı
Transistörün çalışma noktasının bulunduğu yere göre çalışma türü A, B, AB, C şeklinde sınıflandırılır.Giriş
işaretinin çıkıştan alınma oranına göre sınıflandırmalar yapılır.Bu tasarımda A sınıfı ele alınmıştır ve emiteri
ortak devre olarak tasarlanmıştır.
A sınıfı çalışmanın en önemli özelliği giriş işaretine olan bağımlığıdır. Girişten verilen işaretin distorsiyona
uğramadan alınması ancak verimin düşük olması söz konusudur.
Bu tip yükselteçlerde Ic (kollektör akımı) ve Vc (kollektör gerilimi) yardımı ile çizilen grafiklerden yük
doğrusu ve çalışma noktası bulunur. Bu çalışmada giriş sinyali bulunmasa bile kollektörden sürekli bir akım
geçer. Bu yüzden verimi çok düşük ancak distorsiyon yoktur.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
54
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan DC_Power kaynağı,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan Ground topraklama elemanı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 33.0KOhm_5%, 6.2kOhm_5% , 1.5kOhm_5% ve
270kOhm_5% direnç,
Kondansatör için ; Basic ana grubunun Capacitor alt grubundan 100nf kondansatörden 1 adet,
Transistor için
; Transistors ana grubundan Transistors alt grubundan BJT_NPN_VIRTUAL elemanı,
Osilaskop ve Sinyal Jeneratörü için ; Instrument Toolbar araç çubuğundan seçilip,
masa üstüne getirilmesi,
Şekil 340: Seçilen malzemeler
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi,
Şekil 341: A sınıfı yükselteç devresi bağlantı şeması
3.Aşama ; Simülasyonun yapılması
için test cihazlarının ayarlanması,
Sinyal Jeneratörü :
500 mV (P_P),
frekansı : 5 KHrz,
Sinüzoidal dalga
A ve B kanalalrını sinyal jeneratörünü
ve çıkış gerilimini ölçebilecek uygun
genlik ve zaman konumuna alınız,
Değerler aşağıdaki gibidir ;
Osilaskop :
Timebase : 500 microsn/div
Channel 1 : 2 V/div, Y position : 0
Channel 2 : 2 V/div, Y position : 0
Şekil 342: Devrenin gerilim kazancının osilaskoptan incelenmesi
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
55
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Giriş ve çıkış işaretlerinden görüldüğü gibi, sinyaller arasında 180 derece faz farkı vardır. Distorsiyon yoktur.
Gerilim kazancı yüksektir.
13.11. TASARIM - 34 : OP-AMP: Evirmeyen Yükselteç Olarak Kullanılması
Operasyonel amplifikatörler (fark yükselteçler) transistor veya alan etkili transistörler, diyotlar, dirençler ve
kondansatörler içeren IC devreler şeklinde üretilirler.Giriş empedansları çok yüksek 500 Mohm, çıkış
empedansları düşüktür. Güç kazancı veya empedans dönüştürme işlemi yapabilirler. İki girişi vardır.Bu
girişler (+) ve (-) olarak gösterilir. Bu girişler besleme girişleri değildir. IC devrenin sembol üzerinde
gösterilen uçlardan başka iki adet besleme girişi vardır. Çıkış 0ff-set gerilimini sıfıra yaklaştırmak için, iki
adet off-set kontrol girişi vardır. (Off-set gerilim, sinyal girişlerinin genlik değerleri aynı olduğu anda çıkışta
oluşabilecek +/- gerilim değerleridir. Bu istenmeyen durumdur.)
(+) giriş ucu, eviren giriştir.Bu girişe uygulanan sinyal çıkışa terslenerek aktarılır.
(-) giriş ucu, evirmeyen giriştir. Bu girişe uygulanan sinyal çıkışa evirilmeden (aynı polaritede) aktarılır.
Her iki girişe gerilim uygulanması durumunda çıkış, büyük genlikli gerilime sahip olan girişin etkisindedir.
Evirmeyen yükselteç tasarımında; giriş evirmeyen uçtan yapılmaktadır. Op-amp’ ların bir özelliğide eviren ve
evirmeyen girişlerin potansiyellerinin aynı olmasıdır. Yani (-) ve (+) girişlerine bir voltmetre bağlanırsa
ölçülen gerilim sıfır olur.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 2 adet DC_Power kaynağı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 20.0KOhm_5%, 10.0kOhm_5% direnç,
Op-Amp için ; Analog ana grubundan OPAMP alt grubundan 741 elemanı,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 2 adet Ground topraklama elemanı,
Osilaskop ve Sinyal Jeneratörü için ; Instrument Toolbar araç çubuğundan seçilip,
masa üstüne getirilmesi,
Şekil 343: Seçilen malzemeler
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi,
Şekil 344: Op-Amp evirmeyen yükselteç devresi bağlantı şeması
3.Aşama ; Simülasyonun yapılması için test cihazlarının ayarlanması,
Sinyal Jeneratörü : Vpp=1 V (P_P), frekansı 1 KHrz, Sinüzoidal dalga,
A ve B kanalalrını sinyal jeneratörünü ve çıkış gerilimini ölçebilecek uygun genlik ve zaman konumuna
alınız, Değerler aşağıdaki gibidir ;
Osilaskop : Timebase :500 microsn/div
Channel 1 : 2 V/div, Y position : 0
Channel 2 : 2 V/div, Y position : 0
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
56
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Şekil 345: Osilaskop
ekranı ; R1=10kohm R2=20kohm
Çıkış gerilimini Uç=Ug.(1+(R2/R1)) hesaplayabiliriz. Uç=1.(1+(20/10)=3Vpp dir.
Osiloskoptan ölçülen değerler Vg (p-p)=3.996 V ,
Vç (p-p)=11,989 V
dir.
4.Aşama ; R2= 30 Kohm yapılarak simülasyonun yapılması,
Osilaskop : Timebase :500 microsn/div
Channel 1 : 5 V/div, Y position : 0
Channel 2 : 5 V/div, Y position : 0
Şekil 346: Osilaskop
ekranı ; R1=10kohm R2=30kohm
Çıkış gerilimini Uç=Ug.(1+(R2/R1)) hesaplayabiliriz. Uç=1.(1+(30/10)=4Vpp dir.
Osiloskoptan ölçülen değerler Vg (p-p)=3.996 V , Vç (p-p)==15,974 V dur.
5.Aşama ; R2= 150 Kohm yapılarak simülasyonun yapılması,
Osilaskop : Timebase :500 microsn/div
Channel 1 : 5 V/div, Y position : 0
Channel 2 : 5 V/div, Y position : 0
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
57
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Şekil 347: Osilaskop
ekranı ; R1=10kohm R2=30kohm
Çıkış gerilimini Uç=Ug.(1+(R2/R1)) hesaplayabiliriz. Uç=1.(1+(150/10)=16Vpp dir.
Osiloskoptan ölçülen değerler Vg (p-p)=3.994 V ,
Vç (p-p)=22,257 V
dur.
R2=150 kohm yaptığımızda çıkış sinyali kırpılmıştır. Bunun sebebi ; çıkışta elde edilen gerilim besleme
kaynağına bağlıdır. Çıkış gerilimin besleme geriliminden yüksek olması beklenmemelidir. Çıkış gerilimi en
fazla besleme geriliminin 1.5 V altında bir değere kadar elde edilebilir. Besleme gerilim sınırından dolayı
kazanç kontrol edilmelidir. Çıkış gerilimi besleme gerilimi ile sınırlı olduğundan , çıkışta elde edilecek
sinyalde kırpılmalar olacaktır.
13.12. TASARIM - 35 : OP-AMP: Karşılaştırıcı Olarak Kullanılması
Operasyonel amplifikatörlerin çeşitli uygulamalarından biri olan karşılaştırıcı olarak kullanılmasında; Ompamp Girişine gelen Ug1 ile Ug2 gerilimlerini karşılaştırır. Bu tür bağlantıda geri besleme yoktur.
Ug1>Ug2 olduğunda ; eviren giriş gerilimin evirmeyen giriş geriliminden daha büyük olacağından, op-amp
eviren giriş gerilimini tersleyerek çıkışa aktarır. Öıkış gerilimi negatif kaynağa yakın değer alır.
Ug1<Ug2 olursa; Ug2 gerilimi terslenmeden çıkışa aktarılır.Çıkış gerilimi pozitif kaynağa yakın bir değer alır.
Ug1=Ug2 olduğunda ise ; çıkış gerilimi sıfır olur.
Giriş gerilimlerinden biri veya ikisi negatif olabilir. Bu durumda gerilimlerin sayı değerleri karşılaştırılır.
Örneğin Ug1=-2 V , Ug2=-1.8 V olsun. Bu durumda Ug1>Ug2 olur. Ug1 gerilimi terslenerek çıkışa aktarılır.
Çıkış gerilimi pozitif kaynağa yakın bir değerdedir.
Tasarımda Ug1 gerilimi zener diyot ile elde edilmiştir.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 2 adet DC_Power kaynağı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 10.0KOhm_5% iki adet, 2.2KOhm_5% ve
Potentiometer alt grubundan 10K_LIN
Op-Amp için ; Analog ana grubundan OPAMP alt grubundan 741 elemanı,
Zener Diyot için ; Diodes ana grubundan Zener alt grubundan 02BZ2.2 elemanı ,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 1 adet Ground topraklama elemanı,
Multimeter için ; Instrument Toolbar araç çubuğundan 3 adet seçilip,masa üstüne getirilmesi,
Şekil 348: Seçilen malzemeler
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
58
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi,
Şekil 349: Op-Amp ; karşılaştırıcı devre olarak devre bağlantı şeması
3.Aşama ; Çeşitli Ug2 gerilim değerleri için ölçümlerin yapılması,
Ug2 giriş gerilim değeri R4=10 kohm potansiyometresi ile değiştirilmektedir Bu direnç değerini klavyeden
atanan her hangi bir tuş ile artırılıp azaltılarak Ug2 gerilim değeri multimetreden takip edilerek Ug1
değerinden küçük, büyük ve eşit değerlere ayarlayınız ve çıkış gerilimin pozitif ve negatifliğini takip ediniz.
Direnç artırım yüzde değerini Increment :%5 seçiniz, zener diyot gerilimine eşit gerilimi getirirken (bu
değere yaklaşıldığında) ise hassas artım için Increment değerini %0.001 yapınız..
Şekil 350: Simülasyon sonuçları
Çeşitli Ug2 değerleri için Ug1 ile karşılaştırma esnasında ölçülen değerler aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Ug1 (Volt)
2.081
2.081
2.081
2.081
2.081
Ug2 (Volt)
12 microvolt
1.57
2.081
2.4
5.4
Uçıkış (Volt)
-11.118
-11.118
0
11.118
11.118
Tablo 2: Çeşitli Ug2 değerlerine göre karşılaştırma sonuçları
13.13. TASARIM - 36 : OP-AMP: Tam Dalga Doğrultmaç Olarak Kullanılması
Op-Amp’ların bir başka uygulaması da yarım ve tam dalga doğrultma işlemleridir. Diyotların 0.3 V tan küçük
gerilimlerde iletime geçmemesi nedeniyle bu devrelere ihtiyaç duyulur. Yapılacak uygulamalarda
görülmektedir ki maksimum değeri
100 mV olan sinyaller dahi rahatça doğrultulabilmektedir.
Bu tasarımda tam dalga doğrultma amaçlanmıştır. Devre gerilim izleyici olarak çalışır. Bu nedenle herhangi
bir yükseltme yapmaz.
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
59
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 2 adet DC_Power kaynağı,
Direnç için ; Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 10.0KOhm_5% üç adet,
Op-Amp için ; Analog ana grubundan OPAMP alt grubundan 3 adet 741 elemanı,
Diyot için ; Diode ana grubundan Diodes_ alt grubundan 1N4001GP elemanı 2 adet,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 1 adet Ground topraklama elemanı,
Sinyal Jeneratörü ve Osilaskop için ; Instrument Toolbar araç çubuğundan seçilip, masa üstüne getirilmesi,
Şekil 351: Seçilen malzemeler
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi
Şekil 352: Op-Amp ; Tam dalga doğrultmaç olarak devre bağlantı şeması
3.Aşama ; Simülasyonun yapılması için test cihazlarının ayarlanması,
Sinyal Jeneratörü : Vpp=100 mV (P_P), frekansı 50 Hrz, Sinüzoidal dalga
A ve B kanallarını sinyal jeneratörünü ve çıkış gerilimini ölçebilecek uygun genlik ve zaman konumuna
alınız, Değerler aşağıdaki gibidir ;
Osilaskop : Timebase :5 msn/div Channel 1 : 100 mV/div, Y position : -0.8
Channel 2 : 100 mV/div, Y position : 0
Osilaskop ekranında görüldüğü gibi giriş ve çıkış işaretlerinin genlikleri aynı olup , 100 mV dur.
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
60
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
Şekil 353: Osilaskop ve Multimeter ekranı
13.14. TASARIM - 37 : Tristörün İletime ve Kesime Götürme Uygulaması
Tristör, PNPN bileşimde tek yönlü akım geçiren, bir yarı iletken devre elemanıdır. Üç uçludur. Bunlar Anot,
Katot ve Geyt uçlarıdır. Anot ucuna pozitif, katot ucuna negatif gerilim uygulanır. Geyt ucuna ise katoda
göre pozitif gerilim uygulandığında tristör iletime geçer. Anot –katot kısa devre olarak ,küçük bir direnç
gösterir.
Tristör DC gerilimde bir kere tetiklendiğinde daima iletimde kalır, tetikleme gerilimi kesilse bile iletim devam
eder.DC gerilimde iletimde kalmasının tek şartı anot akımının tristörü iletimde tutacak değerin üstünde
olmasıdır. Tristörü iletimde tutacak en küçük akıma Tutma Akımı denir.
Tristör AC gerilimde tek yönlü , anaduna pozitif alternans geldiğinde ve geyt ucuna tetikleme yapılırsa
iletime geçer. Alternans bittiğinde akım kesileceğinden kesime gider. Yeni bir pozitif alternans geldiği
zaman tekrar tetiklenirse iletime geçecektir.
Tristörün bu özelliği ile özellikle Güç Elektroniği uygulamalarında en önemli eleman olmasını sağlar.
Kontrollü doğrultma devreleri, AC kıyıcılar, DC kıyıcılar, eviriciler en önemli uygulamalıdır.
Bu tasarımda Tristörü iletime geçirme ve kesime sokma uygulaması yapılarak çalışmasının öğrenilmesinin
pekiştirilmesi amaçlanmıştır.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 1 adet DC_Power kaynağı,
Direnç için ;Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 100Ohm_5%, 10.0KOhm_5% ve 820 Ohm_5%
dirençlerini,
Tristör için ; Diodes ana grubundan SCR alt grubundan 2N6399 elemanı,
Lamba için ; Indicators ana grubundan Lamp alt grubundan 12V_25W elemanı ,
Toprak için ; Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 1 adet Ground topraklama elemanı,
Anahtar için ; Basic ana grubundan Switch alt grubundan 4 adet SPST anahtar elemanı,
Kondansatör için ; Basic ana grubundan Capacitor alt grubundan 1 adet 10 microF kondansatörünü seçip,
masa üstüne getirilmesi.
Şekil 354: Seçilen malzemeler
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
61
Sakarya Üniversitesi / İDÖ / HMYO/ Elektrik ve Endüstriyel Elektronik Prog.
2.Aşama ; Devre bağlantısının gerçekleştirilmesi,
Şekil 355: Tristör’ün iletime ve kesime sokma deney bağlantı şeması
3.Aşama ; Simülasyonun yapılması , anahtarlar açıp kapatılarak tristör’ün iletime ve kesime sokulması,
dolayısıyla lambanın yanması ve sönmesi,
A,B ve C anahtarları
çalıştırmalısınız.
Anahtar
A
Açık
Kapanıp/Açılıyor
Açık
Açık
Kapanıp/Açılıyor
Açık
Kapanıp/Açılıyor
Açık
kullanılırken o an açıp kapatılmalıdır, yani kalıcı tip olarak değil ani temaslı
Anahtar
B
Açık
Açık
Açık
Açık
Açık
Kapanıp/Açılıyor
Açık
Açık
Anahtar
C
Açık
Açık
Açık
Açık
Açık
Açık
Açık
Kapanıp/Açılıyor
Anahtar
D
Kapalı
Kapalı
Kapalı
Açık
Kapalı
Kapalı
Kapalı
Kapalı
Tristör
Lamba
Kesimde
İletimde
İletimde
Kesimde
İletimde
Kesimde
İletimde
Kesimde
Yanmıyor
Yanıyor
Yanıyor
Yanmıyor
Yanıyor
Yanmıyor
Yanıyor
Yanmıyor
Tablo 3: Tristör’ün iletime ve kesime sokma anahtarlama tablosu
13.15. TASARIM - 38 : Bir Fazlı Yarım Dalga Kontrollü Doğrultucu
Tristör’ü iletime geçirecek gerilimi 0 ile 180 derece kadarki artı alternansta vererek yarım dalga kontrollü
doğrultulmuş gerilim elde edilir. Bu devrede tristör üzerinde oluşacak maksimum ters gerilimin değeri Vm
dır.
1.Aşama ; Malzemenin tasarım alanına getirilmesi. Malzemeler Select a Component penceresinden,
Kaynak için
Direnç için
Tristör için
Lamba için
Anahtar için
Osilaskop için
Toprak için
;
;
;
;
;
;
;
Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 1 adet AC_Power kaynağı,
Basic ana grubunun Resistor alt grubundan 1.0KOhm_5% direnci,
Diodes ana grubundan SCR alt grubundan 2N6399 elemanı,
Indicators ana grubundan Lamp alt grubundan 12V_25W elemanı ,
Basic ana grubundan Switch alt grubundan 1 adet SPST anahtar elemanı,
Instrument Toolbar araç çubuğundan seçilip,
Sources ana grubundan Power_Sources alt grubundan 1 adet Ground topraklama
elemanı, masa üstüne getirilmesi,
Şekil 356: Seçilen malzemeler
Bilgisayar Destekli Tasarım Uygulamaları / Hzr : H. Atabek
62