UEE 104 Elektronik Devreler I Deney Föyleri
advertisement
Bölüm 1 Diyot Karakteristikleri DENEY 1-1 PN-Jonksiyon Diyot Karakteristikleri DENEYİN AMACI 1. PN-jonksiyon diyotlarının karakteristiklerini anlamak. 2. Farklı diyot tiplerinin kendine özgü özelliklerini tanımak. 3. Çeşitli ölçü aletleri yardımıyla farklı türde diyotların karakteristiklerinin nasıl test edileceğini öğrenmek. GENEL BİLGİLER Katkılama Bir yarıiletkenden daha yüksek elektrik akımı iletebilmek için, üç valans elektronuna sahip elementler (boron, galyum veya indiyum gibi) ya da beş valans elektronuna sahip elementler (antimon, arsenik veya fosfor gibi), daha fazla delik yada serbest elektron elde etmek amacıyla, saf yarıiletken içerisine eklenirler. Bu işleme katkılama adı verilirken, ifade edilen üç yada beş valans elektronlu elementler katkı elementi olarak adlandırılır. İyon Eğer bazı nedenlerden dolayı, atomun en dış yörüngesine bir veya daha fazla elektron katılırsa ya da en dış yörüngesinden bir veya daha fazla elektron ayrılırsa, bu atom bir "iyon"a dönüşür. Üç valans elektronuna sahip bir elemente, yeni bir elektron eklenirse, bu element Şekil 1-1-1'de gösterildiği gibi negatif bir iyona dönüşür. 1-1 Beş valans elektronuna sahip bir element bir elektron kaybederse, bu element de Şekil 1-1-2'de gösterildiği gibi pozitif bir iyona dönüşür. Negatif iyon Nötr üç valans elektronlu atom Şekil 1-1-1 Üç valans elektronlu element Nötr beş valans elektronlu atom Pozitif iyon Şekil 1-1-2 Beş valans elektronlu element Kısaca ifade etmek gerekirse, diyot p-tipi ve n-tipi yarıiletkenlerin birleşiminden oluşur. Bir takım p yada n-tipi yarıiletken parçalarının uygun kombinasyonuyla, farklı elektriksel karakteristikler ortaya çıkacak ve farklı fonksiyonlara sahip yarıiletken elemanlar elde edilecektir. Diyot karakteristiklerinin tam olarak anlaşılabilmesi için, atom, valans elektronu ve yarıiletken gibi kavramlar hakkında bilgi sahibi olunmalıdır. Atomun Yapısı Şekil 1-1-3, atomun yapısını göstermektedir. Atom çekirdeği, pozitif yüklü protonlardan ve yüksüz nötronlardan oluşmuştur. Şekil 1-1-3 Atom yapısı Çevre yörüngelerde bulunan ve atom çekirdeğinin etrafında dönen elektronlar, negatif yüke sahiptir. Atom çekirdeğindeki protonlar tarafından taşınan yük miktarı, çevre yörüngelerdeki elektronlar tarafından taşınan yük miktarına eşit olduğu için, atomun kendisi elektriksel olarak nötrdür. 1-2 Valans Elektronu Atomik yörüngedeki elektronların sayısı 2n2 şeklinde hesaplanır. Burda n ilgili yörüngenin katman numarasıdır. Şekil 1-1-4’te, bu şekilde düzenlenmiş elektronlar gösterilmektedir. En dış yörüngede bulunan elektronlar, valans elektronları olarak adlandırılırlar. Malzemelerin elektriksel karakteristikleri, valans elektronlarının sayısına göre açıklanabilir. Yalıtkan: Çoğunlukla 8 valans elektronuna sahiptir, elektronlarını serbest bırakması (serbest elektron) ve iletken hale gelmesi çok zordur. İletken: Çoğunlukla 1 valans elektronuna sahip olması bakımından, elektronlarını serbest bırakması ve iletken hale gelmesi en kolay olan malzeme türüdür. Yarıiletken: Bir yarıiletkenin valans elektronu sayısı, iletken ve yalıtkanın valans elektron sayıları arasında bir değerdir ve tipik olarak 4’tür. Yarı iletkenin iletkenlik düzeyi de iletken ile yalıtkan arasında yer almaktadır. 2n2, n: katman numarası c 2×12=2 d 2×22=8 e en-dış katmanda 4 Toplam 14 elektron. Şekil 1-1-4 Yörüngelerde yer alan elektronlar Saf Yarı İletken Saf yarıiletkene hiçbir katkı eklenmemişken, en dış yörüngedeki dört elektron komşu atomlarla birleşerek, Şekil 1-1-5'te gösterildiği gibi, bir sekiz-yüzeyli (octahedron) oluştururlar. Burada, ilgili elektron çiftleri bir kovalent bağ oluşturmaktadır. Kovalent bağ sonrasında, elektronlar atomlara bağlandığı için, saf yarıiletken iletmeyen durumdadır. Bununla birlikte, ortam sıcaklığı mutlak sıfırdan (-2730C) büyük olduğunda, yüksek sıcaklığın etkisiyle bazı elektronların hareketi artacak ve sonuç olarak bu elektronlar kovalent bağdan kurtularak, Şekil 1-1-6'da gösterildiği gibi, serbest elektron gibi davranacaklardır. 1-3 Elektron kovalent bağdan koptuktan sonra, yerinde "delik" olarak adlandırılan bir boşluk bırakır. Normalde elektriksel olarak nötr olan atomdan bir elektronun ayrılmasıyla, bu atom pozitif yüklü pozitif bir iyona dönüşür. Oda sıcaklığında, silisyum ve germanyumda birkaç serbest elektron bulunduğu için (ve buna eşit sayıda delik, n=p), saf yarıiletken tam olarak yalıtkan değildir. Şekil 1-1-5 Sekiz-yüzeylinin (octahedron) yapısı Şekil 1-1-6 Kovalent bağdan kopan elektron N-Tipi Yarı İletken Beş valans elektronuna sahip elementlerin, düzgün dağılımlı olarak, germanyum yada silisyuma eklenmesi sonucunda, valans elektronları birbirleriyle kovalent bağ oluştururlar. Bu şekilde, her beş valans elektronlu elementin, komşu dört valans elektronlu elementlerle (germanyum, silisyum) kovalent bağ yapması, Şekil 1-1-7'de gösterildiği gibi, fazladan bir elektronla sonuçlanır. Bu şekilde oluşan yarıiletkene, Ntipi yarıiletken denir. (N: elektriksel olarak negatif; elektron negatif yüke sahip olduğu için). 1-4 Eklenen katkı atomu, yarıiletken malzemeye elektron katkısında bulunduğu için, beş valans elektronuna sahip katkı maddesine “katkı atomu” yada “donör atomu” adı verilir. Beş valans elektronuna sahip elementlerin saf yarıiletkene eklenmesiyle, serbest elektron sayısı oldukça artar. Elektronlar, deliklere göre çoğunlukta oldukları için, "çoğunluk taşıyıcıları" olarak adlandırılırken, delikler "azınlık taşıyıcıları" olarak adlandırılırlar. Şekil 1-1-7 N-tipi yarıiletkenin yapısı P-Tipi Yarı İletken Üç valans elektronuna sahip elementlerin (Boron, Galyum yada İndiyum), düzgün dağılımlı olarak, germanyum yada silisyuma eklenmesi sonucunda, valans elektronları birbirleriyle kovalent bağ oluştururlar. Bu şekilde, her üç valans elektronlu elementin, komşu dört valans elektronlu elementlerle (germanyum, silisyum) kovalent bağ yapması, yeterli elektron bulunmamasından dolayı, bir boşlukla sonuçlanır. Şekil 1-1-8’de gösterilen bu boşluk, delik olarak adlandırılır. Üç valans elektronlu elementin eklenmiş olduğu yarıiletkene, P-tipi yarıiletken denilir (P: Pozitif, delik elektriksel olarak pozitif kabul edilir). Saf yarıiletkene üç valans elektronlu elementlerin eklenmesiyle ortaya çıkan boşluklar, serbest elektronları almaya hazır olduğundan, üç valans elektronlu katkı elementleri, alıcı (akseptör) atomlar olarak adlandırılır. 1-5 Şekil 1-1-8 P-tipi yarıiletkenin yapısı Üç valans elektronuna sahip elementlerin saf yarıiletkene eklenmesiyle, delik sayısı oldukça artar. Delikler, elektronlara (serbest elektronlar) göre çoğunlukta oldukları için, "çoğunluk taşıyıcıları" olarak adlandırılırken, elektronlar "azınlık taşıyıcıları" olarak adlandırılırlar. Genellikle delik, elektriksel olarak pozitif kabul edilir. Bir valans elektronu kovalent bağını koparmaya yetecek enerjiyi alır ve komşu atomlardaki herhangi bir deliği doldurursa, bu durumda elektronu bırakan kovalent bağda bir boşluk oluşur. Bu yeni boşluk da, başka bir kovalent bağdaki bir elektronla doldurulmaya hazırdır. Bu işlem sürekli tekrarlanır ve bu şekilde delik, elektron hareketinin ters yönünde hareket eder. Şekil 1-1-9'da gösterildiği gibi, tam bir kovalent bağdaki elektron, boşluğu doldurmak için kovalent bağını kopardığında, bu elektron, 1. ve 2. satırda görüldüğü gibi, sağdan sola doğru hareket eder. Delik ise, elektronun aksine, soldan sağa doğru hareket eder. Başka bir ifadeyle, elektron akış yönü, delik akış yönünün tersidir. Negatif yük taşıyan elektron bir deliği doldurabilir, çünkü deliğin bulunduğu kovalent bağ, bir oktahedron oluşturabilmek için diğer elektronları çekmektedir. Elektron ve delik arasındaki ilişki, pozitif ve negatif yükler arasındaki çekim ilişkisine benzemektedir. Elektron negatif yüklü olduğu için, deliğin de pozitif yüke sahip olduğu kabul edilir. 1-6 Şekil 1-1-9 Elektronların hareketi PN-Jonksiyon Dİyodu Şekil 1-1-10'da gösterildiği gibi, P-tipi bir yarıiletkenin, N-tipi yarıiletkenle birleştiğini kabul edelim. P-tipi yarıiletkende çok sayıda delik, N-tipi yarıiletkende ise çok sayıda elektron bulunduğundan, P-N birleşimi durumunda, jonksiyona yakın olan elektronlar, jonksiyona yakın olan delikleri, Şekil 1-1-10(a)’da gösterildiği gibi, doldurur. N-tipi yarıiletkenin jonksiyona yakın olan kısmı elektron kaybettiği için pozitif iyona dönüşürken, P-tipi yarıiletken ise delik kaybettiği için negatif iyona dönüşür (Şekil 1-110(b) ). (a) (b) Şekil 1-1-10 P- ve N-tipi yarıiletkenlerin birleşimi Böylece, jonksiyona yakın bölgede taşıyıcılar (elektronlar ya da delikler) azalırken, sadece pozitif yada negatif yüklü iyonlar mevcut olur ve bu bölge boşaltılmış bölge olarak adlandırılır. Boşaltılmış bölgedeki pozitif yüklü iyonlar delikleri, negatif yüklü iyonlar da elektronları ittiği için, elektron ve delikler arasındaki bu birleşimin devam etmesi engellenmiş olur. 1-7 Boşaltılmış bölgedeki iyonların, elektron ve deliklerin jonksiyondan geçmesini engelleyen etkisi, engel (eşik) gerilimi olarak adlandırılır. Germanyum (Ge) için P-N jonksiyonundaki tipik engel gerilim değeri 0.2~0.3V, silisyum (Si) için P-N jonksiyonundaki tipik engel gerilimi ise 0.6~0.7V civarındadır. İleri Öngerilimleme Şekil 1-1-11'de gösterildiği gibi, güç kaynağının artı ve eksi uçları sırasıyla P ve N'ye bağlanırsa, bu bağlantı "ileri öngerilimleme" olarak adlandırılır. Eğer ileri öngerilimlemede uygulanan gerilim, engel gerilimini aşmak için yeterliyse, elektronlar güç kaynağının artı ucu tarafından çekilirken, eksi ucu tarafından da itilirler. N-tipi yarıiletkendeki elektronlar böylece P-N jonksiyonunu geçerek, deliklerle birleşmek için P-tipi yarıiletkene girerler. Harici güç kaynağı (E) tarafından üretilen elekronlarla birlikte, elektronların iyonizasyonu sonucu N-tipi yarıiletkende çok sayıda delik oluşur. Elektronlar, güç kaynağının (E) etkisiyle sürekli olarak, E'nin eksi ucundan artı ucuna doğru bir elektron akışı oluşturacak şekilde, hareket ederler. Bu elektron akış yönü, geleneksel elektrik akım yönüne gore terstir. Diyodun P-N jonksiyonuna uygulanan ileri öngerilim, IF ile gösterilen bir ileri yön akımı oluşturur. IF'nin değeri harici güç kaynağı (E) ile doğru orantılı ve diyodun iç direnci (r) ile ters orantılıdır. Şekil 1-1-11 İleri öngerilimleme Difüzyon Kapasitesi: Enjekte edilen yüklerin, gerilime göre değişim hızı olarak tanımlanılır. Cd = dQ dI =τ dV dV ( Q = Iτ ) 1-8 Difüzyon kapasitesi, I akımı ile doğru orantılıdır. Tersine Öngerilimleme Şekil 1-1-12'de görüldüğü gibi, eğer güç kaynağının artı ve eksi uçları sırasıyla N ve P'ye bağlanırsa, hem elektronlar hem de delikler E tarafından çekilirler ve jonksiyon bölgesinden uzaklaşırlar. Bunun sonucunda da boşaltılmış bölge genişler ve hiçbir elektron yada delik jonksiyonu geçip birleşemez. Harici gerilimi bu şekilde uygulamak "tersine öngerilimleme" olarak adlandırılır. Şekil 1-1-12 Tersine öngerilimleme P-N jonksiyonuna ters öngerilim uygulandığında, ideal durumda ters yönde hiç akım akmaz. Fakat sıcaklık etkisinden dolayı, ısı enerjisi yarıiletkende azınlık elektron-delik çiftleri meydana getirir. P-N jonksiyonuna ters öngerilim uygulandığında; P-tipi yarıiletkendeki azınlık elektronları, N-tipi yarıiletkendeki azınlık taşıyıcıları olan deliklerle birleşebilmek için P-N jonksiyonun geçebilirler. Pratikte P-N jonksiyonuna ters öngerilim uygulandığında, çok küçük bir akım akar. Bu akım, kaçak akım veya ters doyma akımı olarak adlandırılır ve IR veya IS ile gösterilir. IR, ters öngerilim değerinden bağımsızdır, ancak sıcaklık ile ilişkilidir. Germanyum ya da silisyum olmasından bağımsız olarak, her 100C'lik sıcaklık artışında IR iki katına çıkar. Aynı sıcaklık koşullarında, silisyum diyodun IR (IS) değeri, germanyum diyodunkinin sadece %1-%0.1’i kadardır. 25℃ oda sıcaklığında, ters öngerilim uygulanmış germanyum diyodun IR değeri 1~2 μA’dir ve bu durumda diyot açık devre kabul edilir. 1-9 Ters öngerilim sonucu, boşaltılmış bölgenin genişliği artar ve bunun sonucunda geçiş kapasitesi ( C = ε A ) küçülür. Diğer bir ifadeyle, daha yüksek ters öngerilim değeri, d daha büyük d ve daha küçük kapasite değerine sebep olur. Kırılma (Breakdown) İdeal PN-jonksiyon diyoduna ters öngerilim uygulandığı durumda, IR akımı çok küçük olur. Ancak, uygulanan ters öngerilim çok yüksek olursa (nominal değerden daha yüksek), azınlık taşıyıcıları, çarpışma ve kovalent bağları koparma yoluyla, önemli miktarda elekton-delik çifti oluşturmaya yetecek enerjiye sahip olurlar. Bu yeni üretilen elektron ve delikler de, yüksek ters öngerilimden aldıkları enerjiyle diğer kovalent bağları koparırlar. Serbest elektronların hareketinin hızlanmasıyla, ters yönde akan akım önemli ölçüde artmış olur. Bu olay "kırılma" olarak adlandırılır. Diyotta, artan ters öngerilim nedeniyle, kırılma olayı ortaya çıktığında akım sınırlanmazsa, diyot yanar. Kırılma olayı gerçekleşmeyecek şekilde diyoda uygulanabilecek maksimum ters öngerilim değerine, ters tepe gerilimi (PIV yada PRV) adı verilir. Diyodun Montajı ve Sembolü Diyodun üretimi, P-N jonksiyon gövdesine iki kurşun tel eklenmesi ve daha sonra da gövdenin seramik veya cam ile kaplanmasıyla tamamlanır (yüksek güçlü diyotlara, ısı yayılımını sağlamak için, demir muhafaza da eklenir). Diyodun, PN-jonksiyon yapısı Şekil 1-1-13(a)'da, devre sembolü 1-1-13(b)'de ve katot ucunun bir band ile işaretlenmesi de 1-1-13(c)'de gösterilmiştir. Şekil 1-1-13 PN-jonksiyon diyodu için devre sembolleri 1-10 Diyodun Karakteristik Eğrisi (V-I Eğrisi) Şekil 1-1-14 Diyotların karaktersitik eğrileri İleri öngerilim karakteristik eğrisi, Şekil 1-1-14(b)'nin birinci bölgesinde gösterilmiştir. Karakteristik eğriden, diyoda uygulanan ileri öngerilim değeri eşik geriliminden (Vr) küçük olduğunda, akımın çok küçük olduğu görülmektedir. İleri öngerilim değeri, eşik gerilimini aştığında (germanyum diyot için 0.2V, silisyum diyot için 0.6V), IF akımı çok hızlı bir şekilde artar, bir anlamda diyot kısa devre gibi çalışır (VF, yaklaşık 0.7V olacak şekilde). Diyodun eşdeğer devresi şekil 1-1-15'te gösterilmiştir. 1-11 Şekil 1-1-15 İdeal diyodun karakteristik eğrisi Şekil 1-1-14’teki devre için ileri öngerilim akımı IF şu şekilde hesaplanır. IF = E − VF E − 0.7V = , Burada r, diyodun iç direncidir. R+r R+r Sıcaklığın artması durumunda, diyot üzerinde ileri yöndeki gerilim düşümü azalır ve bu azalma miktarı şu şekilde hesaplanır; ΔVF = K × ΔT Δ T: Sıcaklıktaki değişim (artış) K = -2.5mV/℃ (silisyum) ve -1.3mV/℃ (germanium) Diyodun ters öngerilim karakterisitk eğrisi, Şekil 1-1-14(b)'nin 3. bölgesinde gösterilmiştir ve aşağıdaki şekilde ifade edilir: (1) Kırılmadan önceki ters yön akımı çok küçüktür ve diyot açık-devre olarak değerlendirilebilir. (2) Oda sıcaklığında 25℃, germanyum diyodun IR değeri birkaç μA iken, silisyum diyot için IR değeri, germanyum diyodununkinin %1~%0.1'i kadardır. (3) Silisyum yada germanyum olmasından bağımsız olarak, diyodun IR değeri, her 10℃’lik sıcaklık artışında, ikiye katlanır. (4) Ters öngerilim değeri kırılma gerilimine ulaştığında, IR büyük bir hızla artar. 1-12 Silisyum ve Germanyum Diyotların Karşılaştırması Aynı üretim şartları altında, silisyum ve germanyum diyotlar arasındaki bir karşılaştırma Tablo 1-1-1’de gösterilmiştir. Özellik PIV Sıcaklık Aralığı Eşik Gerilimi (Vr) Sızıntı Akımı (Ir) Silisyum Yüksek 200℃ 0.7V (0.6V) Germanyumun %1~%0.1'i Germanyum Düşük 100℃ 0.3V (0.2V) Birkaç μA Tip Tablo 1-1-1 Diyot karakteristiklerinin Karşılaştırılması Diyodun Karakteristik Parametreleri Doğrultucu diyodun temel parametreleri şu şekilde tanımlanır: (1) Nominal Akım : Yük olarak direnç kullanıldığında diyottan geçebilecek “ortalama akım”dır ve üretici kataloglarında genellikle Io ile gösterilir. (2) Ters Tepe Gerilimi (PIV) : Üretici kataloglarında genellikle VR ile gösterilir. Diyodun İsimlendirilmesi (1) 1Sxxx : Japon standardı, örneğin 1S1604 (2) OAxxx : Avrupa standardı, örneğin OA200 (3) 1Nxxx : Amerikan standardı, örneğin 1N4001 Bunlar arasında en bilineni ve en çok kullanılanı 1N diyotlarıdır. Diğer isimlendirme standartları için mevcut ticari kataloglara bakılabilir. Sık kullanılan bazı diyotlara ilişkin parametreler Tablo 1-1-2’de gösterilmiştir. İsimlendirme Parametre İsimlendirme Parametre 1N4001 1A/50V 1N5400 3A/50V 1N4002 1A/100V 1N5401 3A/100V 1N4003 1A/200V 1N5402 3A/200V 1N4004 1A/400V 1N5403 3A/300V 1N4005 1A/600V 1N5404 3A/400V 1S1905 1A/100V 1S1996 3A/200V 1S1906 1A/200V 1S1997 3A/400V 1S1907 1A/400V 1S1998 3A/600V Tablo 1-1-2 Sık kullanılan bazı diyotlara ilişkin parametreler 1-13 KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25001 Diyot, Kırpıcı ve Kenetleyici modülü 3. Osiloskop 4. Multimetre DENEYİN YAPILIŞI A. Si Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi (I) - Osiloskop Yöntemi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 1-1-16’daki devre ve Şekil 1-1-17’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR2 potansiyometresini devreye bağlayın. 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, IN ucuna 1KHz, 20 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 4. Osiloskobun CH2(Y), GND ve CH1(X) girişlerini sırasıyla TP1, TP2 ve TP3’e bağlayın. Bu durumda CH1(X) girişi diyodun gerilimini ölçmek ve göstermek için kullanılrken, CH2(Y) girişi diyodun akımını ölçmek ve göstermek için kullanılır. 5. Osiloskobu X-Y moduna ve DC giriş bağlantı konumuna Osiloskoptaki grafiği gözleyin ve Şekil 1-1-18’e kaydedin. 6. VR2(10K)’yi ayarlayın ve eğrideki değişimi gözleyin. 1-14 ayarlayın. Şekil 1-1-16 V-I eğrisinin ölçüm devresi Şekil 1-1-17 Bağlantı diyagramı (KL-25001 blok a) Şekil 1-1-18 Ölçülen V-I eğrisi 1-15 B. Si Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi (II) – Voltmetre-Ampermetre Yöntemi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 1-1-19’daki devre ve Şekil 1-1-20(a)’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR2 potansiyometresini devreye bağlayın. 3. KL-22001 Düzeneğindeki sabit 12VDC güç kaynağını, KL-25001 modülüne bağlayın. 4. VR2 (10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına 0.1V’luk aralıklarla, 0.1V ile 0.7V arasında gerilimler uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IF ileri yön akımını ölçün ve Tablo 1-1-3’e kaydedin. 5. Şekil 1-1-19’daki devre ve Şekil 1-1-20(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın(ters bağlantı), voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. 6. VR2 (10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına 1V’luk aralıklarla, 1V ile 5V arasında VR gerilimleri uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IR akımını ölçün ve Tablo 1-1-4’e kaydedin. 7. Tablo 1-1-3 ve 1-1-4’teki değerleri kullanarak, V-I eğrisini Şekil 1-1-21’de çizin. Şekil 1-1-19 1-16 (a) İleri öngerilimleme (b) Ters öngerilimleme Şekil 1-1-20 Bağlantı diyagramları (KL-25001 blok a) VF (V) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 IF (µA) Tablo 1-1-3 VR (V) 1 2 3 IR (µA) Tablo 1-1-4 1-17 4 5 Şekil 1-1-21 Ölçülen V-I eğrisi C. Ge Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi (I) – Voltmetre-Ampermetre Yöntemi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 1-1-22’deki devre ve Şekil 1-1-23(a)’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR2 potansiyometresini devreye bağlayın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit 12VDC güç kaynağını, KL-25001 modülüne bağlayın. 3. VR2(10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına 0.1V’luk aralıklarla, 0.1V ile 0.7V arasında gerilimler uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IF ileri yön akımını ölçün ve Tablo 1-1-5’e kaydedin. 4. Şekil 1-1-22’deki devre ve Şekil 1-1-23(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın(ters bağlantı), voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. 5. VR2(10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına 1V’luk aralıklarla, 1V ile 5V arasında VR gerilimleri uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine (kırılmanın olmadığı) karşılık gelen IR akımını ölçün ve Tablo 1-1-6’ya kaydedin. 6. Tablo 1-1-5 ve 1-1-6’daki değerleri kullanarak, V-I eğrisini Şekil 1-1-24’te çizin. 1-18 Şekil 1-1-22 IF ve IR’yi ölçme devresi (a) İleri öngerilimleme (b) Ters öngerilimleme Şekil 1-1-23 Bağlantı diyagramları (KL-25001 blok a) VF (V) 0.1 0.2 0.3 0.4 IF (µA) Tablo 1-1-5 1-19 0.5 0.6 0.7 VR (V) 1 2 3 4 5 IR (µA) Tablo 1-1-6 Şekil 1-1-24 Ölçülen V-I eğrisi D. Ge Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi (II) - Osiloskop Yöntemi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 1-1-25’deki devre ve Şekil 1-1-26’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR2 potansiyometresini devreye bağlayın. 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, IN ucuna 1KHz, 20 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 4. Osiloskobun CH2(Y), GND ve CH1(X) girişlerini sırasıyla TP1, TP2 ve TP3’e bağlayın. Bu durumda CH1(X) girişi diyodun gerilimini ölçmek ve göstermek için kullanılrken, CH2(Y) girişi diyodun akımını ölçmek ve göstermek için kullanılır. 5. Osiloskobu X-Y moduna ve DC giriş bağlantı konumuna Osiloskoptaki grafiği gözleyin ve Şekil 1-1-27’ye kaydedin. 1-20 ayarlayın. 6. VR2(10K)’yi ayarlayarak eğrideki değişimi gözleyin. Şekil 1-1-25 Şekil 1-1-26 Bağlantı diyagramı (KL-25001 blok a) Şekil 1-1-27 Ölçülen V-I eğrisi 1-21 SONUÇLAR Genel diyotlar, kullanılan malzemeye göre silisyum ve germanium diyotlar olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Deney sonuçlarından, gerçek silisyum ve germanyum diyotlar için eşik gerilimleri belirlenebilir. Kırılma gerilimi testi, aşırı ters yön gerilimi diyoda zarar vereceği için gerçekleştirilmemiştir. Sadece karakteristik eğri içeriğinde IR testi gerçekleştirilmiş ve tipik olarak birkaç µA’lik sonuçlar elde edilmiştir. Kırılma sonrası akacak akım, devredeki harici gerilim kaynağına ve dirence bağlıdır ve tipik olarak birkaç Amper düzeylerindedir. 1-22 DENEY 1-2 Zener Diyot Karakteristikleri DENEYİN AMACI 1. Zener diyodun karakteristiklerini anlamak. 2. Zener diyodun karakteristiklerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Zener diyot, gerilim düzenleyici (reglatör) diyot olarak da adlandırılır. Zener diyodun devre sembolü Şekil 1-2-1’de ve karakteristik eğrisi Şekil 1-2-2’de gösterilmiştir. (a) Görünüm (b) Sembol Şekil 1-2-1 Zener diyot Şekil 1-2-2 Zener diyodun V-I karakteristik eğrisi Yarıiletkene uygulanan ters öngerilim VZ değerine ulaştığında, akım oldukça hızlı bir şekilde artar (akımı sınırlamak için devreye direnç eklenmelidir), gerilim ise sabit kalır. Bu karakteristiğe sahip diyot Zener diyot olarak adlandırılır ve gerilimin sabit kalmasını sağlayan regülatör devrelerinde yaygın olarak kullanılır. VZ değeri, katkılama düzeyi değiştirilerek kontrol edilebilir. Katkılama düzeyi arttırılırsa, eklenen katkı maddesi artacak ve VZ değeri azalacaktır. Regüle gerilimi 3V ile birkaç yüz volt arasında bulunan ve 200 mW ile 100W arasında güç değerlerine sahip olan zener diyotlar mevcuttur. 1-23 Şekil 1-2-2’den, zener diyodun ileri öngerilim bölgesindeki davranışının, normal diyot ile aynı olduğu görülmektedir. Bununla birlikte, ters öngerilim bölgesinde, ters öngerilim değeri, kırılma geriliminin aşağısında (VBR), zener gerilimine (VZ) ulaştığında, diyottan akan ters yöne akımı oldukça hızlı bir şekilde artar. Bu akım IZ ile gösterilir. IZ, IZmin’den küçük olduğu zaman, karakteristik eğrinin eğimli kısmında çalışan diyot, gerilim regüle etmek için kullanılamaz. IZ, IZmax’tan daha büyük olursa diyot yanacağı için, zener diyoda seri olarak bir direnç bağlanmalı ve gerilim regülasyonunun gerçekleşmesi için IZ değerinin IZmin ve IZmax arasında olması sağlanmalıdır. Şekil 1-23’te temel zener diyot devresi gösterilmiştir. Şekil 1-2-3 Temel zener diyot devresi Zener Diyodun Karaktersitik Parametreleri VZ : Zener gerilimi (regüle edilmiş gerilim) PZmax : Harcanan maksimum güç IZmin : Regülatör özelliğinin çalıştığı minimum zener akımı IZmax : Zenerin dayanabileceği maksimum akım Herhangi bir zener diyoda ait parametreleri, üretici kataloglarından edinilebilir. Eğer PZmax ve VZ biliniyorsa, bu durumda IZmax hesaplanabilir. PZmax = VZ x IZmax IZmax = PZmax/VZ KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25001 Diyot, Kırpıcı ve Kenetleyici modülü 1-24 DENEYİN YAPILIŞI A. Zener Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi(I) -Voltmetre-Ampermetre Yöntemi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 1-2-4’teki devre ve Şekil 1-2-5(a)’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR2 potansiyometresini devreye bağlayın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit 12VDC güç kaynağını, KL-25001 modülüne bağlayın. 3. VR2(10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına 0.1V’luk aralıklarla, 0V ile 0.7V arasında gerilimler uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IF ileri yön akımını ölçün ve Tablo 1-2-1’e kaydedin. 4. Şekil 1-2-4’teki devre ve Şekil 1-2-5(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın(ters bağlantı), voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. 5. VR2(10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına 1V’luk aralıklarla, 1V ile 4V arasında ters gerilimler uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IR akımını ölçün ve Tablo 1-2-2’ye kaydedin. 6. Tablo 1-2-1 ve 1-2-2’deki değerleri kullanarak, V-I eğrisini Şekil 1-2-6’da çizin. Şekil 1-2-4 1-25 (a) İleri öngerilimleme (b) Ters öngerilimleme Şekil 1-2-5 Bağlantı diyagramları (KL-25001 blok a) VF (V) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 IF (µA) Tablo 1-2-1 VR (V) 1 2 3 IR (µA) Tablo 1-2-2 1-26 4 5 Şekil 1-2-6 Ölçülen V-I eğrisi B. Zener Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi (II) - Osiloskop Yöntemi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 1-2-7’deki devre ve Şekil 1-2-8’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR2 potansiyometresini devreye bağlayın. 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, IN ucuna 1KHz, 20 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 4. Osiloskobun CH2(Y), GND ve CH1(X) girişlerini sırasıyla TP1, TP2 ve TP3’e bağlayın. Bu durumda CH1(X) girişi diyodun gerilimini ölçmek ve göstermek için kullanılrken, CH2(Y) girişi diyodun akımını ölçmek ve göstermek için kullanılır. 5. Osiloskobu X-Y moduna ve DC giriş bağlantı konumuna Osiloskoptaki grafiği gözleyin ve Şekil 1-2-9’a kaydedin. 6. VR2(10K)’yi ayarlayın ve eğrideki değişimi gözleyin. 1-27 ayarlayın. Şekil 1-2-7 Zener diyot için ölçüm devresi Şekil 1-2-8 Bağlantı diyagramı (KL-25001 blok a) Şekil 1-2-9 Ölçülen V-I eğrisi 1-28 SONUÇLAR Zener diyodun ileri öngerilim karakteristiği normal diyotlara benzerken, ters öngerilim karakteristiği, Zener diyot Zener bölgesinde çalışacağı için, farklıdır. Deney sonuçlarından görüldüğü gibi, Zener diyoda uygulanan ters gerilim Zener değerini (regüle gerilimi) aşarsa, Zener diyodun uçları arasındaki gerilim sabit kalır. Uygulanan ters gerilim arttıkça IZ akımı da artar, ancak eğer IZ>IZmax olursa zener diyot zarar görür. 1-29 DENEY 1-3 LED Karakteristikleri DENEYİN AMACI 1. LED’in karakteristiklerini anlamak. 2. LED’in karakteristiklerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Işık-yayan diyot (LED), galyum arsenik fosfit yada galyum fosfitten yapılan bir tür PNjonksiyon diyodudur. İleri öngerilimleme durumunda LED’in elektron ve delikleri birleştiğinde, serbest elektronlar tarafından taşınan enerji, görülebilir ışık spektrumunda olan ışık enerjisine dönüştürülür. Eğer malzeme olarak silisyum veya germanyum kullanılırsa, enerji ısı enerjisine dönüştürülür, ancak görülebilir bir ışık üretilmez. Tipik olarak, LED’lerin çalışma gerilimi 1.7V ~ 3.3V düzeylerindedir. Güç tüketimleri 10 ile 150mW civarında olup, çalışma ömürleri 100 bin saati aşmaktadır. LED’ler seçilen malzemeye bağlı olarak, kırmızı, beyaz, sarı, yeşil vs. ışık üretebilirler. İletim yönünde minimum 1.5V’luk gerilim uygulandığında, LED’ler ışık yaymaya başlar. Akım arttıkça, LED’in parlaklığı da artar. Bununla birlikte, akım 10mA’i aştıktan sonra parlaklıkta önemli bir artış olmaz. Eğer LED’in üzerinden sürekli yüksek akım akıtılırsa, LED yanar. LED’in kırılma gerilimi çok küçük olduğu için, uygulanan ters gerilim 3V’u aşmamalıdır. 1-30 KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25001 Diyot, kırpıcı ve kenetleyici modülü DENEYİN YAPILIŞI A. IF ile parlaklık arasındaki ilişkinin belirlenmesi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve e bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 1-3-1’deki devre ve Şekil 1-3-2’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR2 potansiyometresini devreye bağlayın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit 12VDC güç kaynağını, KL25001 modülüne bağlayın. Voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. 3. VR2(10K)’yi maksimuma ayarlayın. Ampermetrede ölçülen IF ve voltmetrede ölçülen VF değerleri ile LED’in parlaklığını Tablo 1-3-1’e kaydedin. 4. VR2(10K)’yi minimuma ayarlayın ve 3. adımı tekrarlayın. 5. VR2(10K)’yi, 10mA’lik IF akımı okuyacak şekilde ayarlayın. Voltmetrede ölçülen VF değerini ve LED’in parlaklığını Tablo 1-3-1’e kaydedin. VR2 Maksimum Minimum IF (mA) Ayar değeri 10 Parlaklık VF (V) Tablo 1-3-1 1-31 Şekil 1-3-1 LED için ölçüm devresi Şekil 1-3-2 Bağlantı diyagramı (KL-25001 blok e) B. LED’lerin IF değerlerinin ölçülmesi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve e bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 1-3-3’teki devre ve Şekil 1-3-4’teki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit 12VDC güç kaynağını, KL25001 modülüne bağlayın. 3. Ampermetreyi bağlayın ve kırmızı LED’in (CR5,yüksek-verimli tip) IF değerini ölçüp Tablo 1-3-2’ye kaydedin. 4. Güç kaynağını kapatın. Şekil 1-3-3’teki devre ve Şekil 1-3-5’teki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın (CR6 genel tip LED’İ devereye bağlayın). Güç kaynağını açın. 1-32 5. Ampermetreyi bağlayın ve CR6 kırmızı LED’in (genel tip) IF değerini ölçüp Tablo 1-3-2’ye kaydedin. 6. Güç kaynağını kapatın. Şekil 1-3-3’teki devre ve Şekil 1-3-6’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın (CR7 yeşil LED’i devereye bağlayın). Güç kaynağını açın. 7. Ampermetreyi bağlayın ve yeşil LED’in (genel tip) IF değerini ölçüp Tablo 1-32’ye kaydedin. Şekil 1-3-3 IF ölçümleri için devre Şekil 1-3-4 CR5 ölçümü için bağlantı diyagramı (KL-25001 blok e) 1-33 Şekil 1-3-5 CR6 ölçümü için bağlantı diyagramı (KL-25001 blok e) Şekil 1-3-6 CR7 ölçümü için bağlantı diyagramı (KL-25001 blok e) LED Yüksek Verimli CR5 IF (mA) Tablo 1-3-2 1-34 Kırmızı CR6 Yeşil CR7 SONUÇLAR LED’in parlaklığı ve uygulanan gerilim (akım) arasındaki ilişki, Tablo 1-3-1’deki deney sonuçlarından görülmektedir. Tipik olarak, üzerinden akan akım 10mA’e ulaştığı zaman LED’in parlaklığı tam olarak görülebilir hale gelir. Daha yüksek akım değerleri LED’in parlaklığını önemli ölçüde artırmamakla birlikte, LED’in çalışma ömrünü kısaltacaktır. Ayrıca farklı LED tipleri için ileri yön akımları hemen hemen aynıdır. 1-35 DENEY 1-4 Fotodiyot Karakteristikleri DENEYİN AMACI 1. Fotodiyot karakteristiklerini anlamak. 2. Fotodiyot karakteristiklerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Foto-diyot, çalışma bölgesi ters öngerilim bölgesiyle sınırlı olan jonksiyon tipi bir yarıiletken elemandır. Fotodiyodun temel yapısı, öngerilimlenmesi ve sembolleri Şekil 1-4-1’de gösterilmiştir. Şekil 1-4-1 Fotodiyodun öngerilimlenmesi ve sembolleri Fotodiyodun ters öngerilim durumundaki akımı, şekil 1-4-2’de gösterildiği gibi, ışık şiddetiyle doğru orantılıdır. Şekil 1-4-2 Fotodiyodun karakteristik eğrileri 1-36 Transistöre benzeyen fototransistörün de emetör akımı ışık şiddetiyle doğru orantılıdır. Fotodiyot ve fototransistörlerde kullanılan ışık kaynakları arasında görünür ışık, kızılötesi ve lazer ışınları yer almaktadır. KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25001 Diyot, kırpıcı ve kenetleyici modülü DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve e bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 1-4-3(a)’daki devre ve Şekil 1-4-3(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit 12VDC güç kaynağını, KL-25001 modülüne bağlayın. 3. Ampermetreyi bağlayın ve sırasıyla şu koşullar altında IR değerlerini ölçün: (1) Fotodiyot ışık alırken, (2) ışık engellenmişken. Daha sonra sırasıyla en parlak ışık ve en düşük ışık durumlarındaki IR değerlerini kaydedin. 4. Ölçülen IR değerlerini ve I R = 12V denklemini kullanarak, RD direnç 470 Ω + RD değerini hesaplayın. Fotodiyot Parlak ışık IR=___________ , RD=___________ Düşük ışık IR=___________ , RD=___________ 5. Şekil 1-4-4(a)’daki devre ve Şekil 1-4-4(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 1-37 6. Ampermetreyi bağlayın ve sırasıyla şu koşullar altında IE değerlerini ölçün: (1) Fototransistör ışık alırken, (2) ışık engellenmişken. Daha sonra sırasıyla en parlak ışık ve en düşük ışık durumlarındaki IE değerlerini kaydedin. Fototransistör Parlak ışık IE=___________ Düşük ışık IE=___________ (a) Devre (b) Bağlantı diyagramı (KL-25001 blok e) Şekil 1-4-3 Fotodiyot ölçümleri için devreler (a) Devre (b) Bağlantı diyagramı (KL-25001 blok e) Şekil 1-4-4 Fototransistör ölçümleri için devreler 1-38 SONUÇLAR Fotodiyodun, ileri öngerilim ve ışık almadığı durumlardaki ters öngerilim karakteristikleri, genel diyodunkine benzemektedir. Işık olduğu zaman, genel diyottan farklı olarak, ters yöndeki akım ışığın şiddetiyle doğru orantılı olur. Bu olgu 1-5 deneyinden öğrenilebilir. Pratikte, ışık dönüşümü ile elde edilen akım, direkt olarak bir yükü sürmek için kullanılamaz. Yükü sürebilmek için, bu akımın bir tranzistör veya IC tarafından kuvvetlendirilmesi gerekir. 1-39 Bölüm 2 Doğrultucular ve Filtreler DENEY 2-1 Yarım-Dalga Doğrultucu DENEYİN AMACI 1. Yarım-dalga doğrultucu devrenin çalışma prensibini anlamak. 2. Yarım-dalga doğrultucu devrenin çıkış gerilimini ve dalgacık gerilimini ölçmek. GENEL BİLGİLER DC Güç Kaynağı Elektronik cihazlar, güç kaynağı olarak DC güce gereksinim duyarlar. Piller dışında, DC güç elde etmek için en sık kullanılan yöntem AC gerilimin DC gerilime dönüştürülmesidir. Tam bir DC güç kaynağı, Şekil 2-1-1’de gösterilen bloklardan oluşur. AC gerilim, transformatör yardımıyla istenilen gerilim düzeyine dönüştürülür, daha sonra doğrultucu ile darbeli DC gerilim elde edilir. Darbeli DC gerilim, filtre devresiyle minimum dalgacıklı saf DC gerilime haline getirilir. Eğer DC gerilim, yüksek doğruluk gereksinimi olan bir yüke uygulanacaksa, sisteme bir gerilim regülatörü de eklenir. En sık kullanılan doğrultucu devreler: (1)yarım-dalga doğrultucu, (2)tam-dalga doğrultucu, (3)köprü doğrultucu. VAC Gerilim Dönüştürme Doğrultma Filtereleme Gerilim VDC Regülasyonu Şekil 2-1-1 Dc güç kaynağının blok diyagramı Kondansatör Filtresiz Yarım-Dalga Doğrultucu Yarım-dalga doğrultucu Şekil 2-1-2(a)’da gösterilmiştir. Şekil 2-1-2(b)’de gösterilen Vi giriş geriliminin pozitif alternansında diyot iletimde olur ve Şekil 2-1-2(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre VO=Vi olur. 2-1 Negatif alternans süresince diyot kesimdedir ve bu durumda eşdeğer devre Şekil 2-12(d)’de gösterildiği gibidir. Şekil 2-1-2(b)’de gösterildiği gibi, VO sadece pozitif alternansta ortaya çıkmaktadır. Vdc= Vav= 0.9Vrms/2= 0.45Vrms. (a) Devre (b) Giriş ve çıkış dalga şekilleri (c) Diyot ON (d) Diyot OFF Şekil 2-1-2 Kondansatör filtresiz yarım-dalga doğrultucu Kondansatör Filtreli Yarım-Dalga Doğrultucu Kondansatör filtresiz yarım dalga doğrultucunun çıkış dalga şekli Şekil 2-1-2(b)’de gösterilmişti. Kondansatör filtreli yarım-dalga doğrultucu devresi, şarj ve deşarj durumları için, sırasıyla Şekil 2-1-3(a) ve (b)’de gösterilmiştir. RL=1KΩ ve RL=∞ durumları için çıkış dalga şekilleri, sırasıyla Şekil 2-1-3(c) ve (d)’de gösterilmiştir. Daha büyük RL değeri, deşarj süresinin artmasına ve böylece çıkış geriliminin daha pürüzsüz olmasına neden olur. 2-2 (c) RL=1KΩ iken çıkış dalga şekli (d) RL= ∞ iken çıkış dalga şekli Şekil 2-1-3 Kondansatör filtreli yarım-dalga doğrultucu KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25002 Doğrultucu, Türev & İntegral Modülü 3. Osiloskop 4. Multimetre DENEYİN YAPILIŞI A. Kondansatör Filtresiz Yarım-Dalga Doğrultucu 1. KL-25002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 2-1-4’teki devre ve Şekil 2-1-5’teki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 2-3 3. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, Vac giriş uçları TP1 ve TP2 arasına 9VAC gerilim uygulayın. 4. Multimetreyi kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve Vdc çıkış gerilimini (DC konumda) ölçün ve Tablo 2-1-1’e kaydedin. 5. Osiloskobu kullanarak, Vac giriş gerilimini ve OUT (TP3) ucundan, Vdc çıkış gerilimi (DC bağlantı konumu) ile Vr dalgacık gerilimini (AC bağlantı konumu) ölçün ve Tablo 2-1-1’e kaydedin. Şekil 2-1-4 Kondansatör filtresiz yarım-dalga doğrultucu Şekil 2-1-5 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) B. Kondansatör Filtreli Yarım-Dalga Doğrultucu 1. Şekil 2-1-6’daki devre ve Şekil 2-1-7’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR4 potansiyometresini devreye bağlayın. 2-4 2. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, Vac giriş uçları TP1 ve TP2 arasına 9VAC gerilim uygulayın. VR4(1MΩ)’ü maksimuma ayarlayın. 3. Multimetreyi kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve Vdc çıkış gerilimini (DC konumda) ölçün ve Tablo 2-1-1’e kaydedin. 4. Osiloskobu kullanarak, Vac giriş gerilimini ve OUT (TP3) terminalinden, Vdc çıkış gerilimi (DC bağlantı konumu) ile Vr dalgacık gerilimini (AC bağlantı konumu) ölçün ve Tablo 2-1-1’e kaydedin. 5. VR4(1MΩ)’ü minimuma ayarlayın ve 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 6. Şekil 2-1-6’daki devre ve Şekil 2-1-8’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Böylece C6 (220µF) filtre kondansatörü C5 (10µF) ile, R yük direnci R7 (1KΩ) ile değiştirilmiş olur. 7. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. Şekil 2-1-6 Kondansatör filtreli yarım-dalga doğrultucu 2-5 Şekil 2-1-7 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) Şekil 2-1-8 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) 2-6 Vrms / Vpp Test noktası Yarım-Dalga Doğrultucu Devre Multimetre Osiloskop IN OUT IN Vac Vdc Vac OUT Vdc Vr C yok C6 : 220µF VR4 : MAX C6 : 220µF VR4 : MIN C5 : 10µF R : 1K Tablo 2-1-1 SONUÇLAR Yarım-dalga doğrultucu devresinde, filtre kondansatörü ve yük direncinin değeri arttıkça çıkış gerilim artmakta dalgacık gerilimi ise azalmaktadır. 2-7 DENEY 2-2 Tam-Dalga Doğrultucu DENEYİN AMACI 1. Tam-dalga doğrultucu devrenin çalışma prensibini anlamak. 2. Tam-dalga doğrultucu devrenin çıkış gerilimini ve dalgacık gerilimini ölçmek. GENEL BİLGİLER Kondansatör Filtresiz Tam-Dalga Doğrultucu Tam-dalga doğrultucu devresi Şekil 2-2-1(a)’da gösterilmiştir. Bu devrede merkezbağlantılı bir transformatör kullanılmalıdır (Vac1=Vac2). Şekil 2-2-1 Kondansatör filtresiz tam-dalga doğrultucu devresi 2-8 Pozitif alternans süresince, Vac1 giriş gerilimi Şekil 2-2-1(b)’de gösterilmiştir. Vac1’in üst ucu poizitif, alt ucu negatif olduğu için D1 diyodu iletimde, D2 diyodu ise kesimde olur. Bu durumda eşdeğer devre Şekil 2-2-1(c)’de ve VO gerilimi Şekil 2-2-1(d)’de gösterilmiştir. Negatif alternans süresince, Vac2 giriş gerilimi Şekil 2-2-1(e)’de gösterilmiştir. Vac1’in üst ucu negatif, alt ucu pozitif olduğu için D2 diyodu iletimde, D1 diyodu ise kesimde olur. Şekil 2-2-1(f)’de gösterilen eşdeğer devrede, RL üzerinden akan akımın yönü pozitif alternanstaki ile aynıdır. VO gerilimi de Şekil 2-2-1(g)’de gösterilmiştir. Kondansatör Filtreli Tam-Dalga Doğrultucu Kondansatör filtreli, merkez bağlantılı tam-dalga doğrultucu Şekil 2-2-2’de gösterilmiştir. Çıkış ve dalgacık gerilimi dalga şekilleri, Deney 2-1’de ele alınan kondansatör filtreli yarım-dalga doğrultucununkilere benzemektedir. İkisi arasındaki temel farklar: (1) tam-dalga doğrultucunun çıkış gerilimi, yarım-dalga doğrultucuya göre daha büyüktür, (2) tam-dalga doğrultucunun dalgacık gerilimi, yarım-dalga doğrultucuya göre daha küçüktür. Şekil 2-2-2 Kondansatör filtreli tam-dalga doğrultucu devresi KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25002 Doğrultucu, Türev & İntegral Modülü 3. Osiloskop 4. Multimetre 2-9 DENEYİN YAPILIŞI A. Kondansatör Filtresiz Tam-Dalga Doğrultucu 1. KL-25002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 2-2-3’teki devre ve Şekil 2-2-4’teki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 3. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki Vac1 ve Vac2 giriş uçlarına (TP1, GND ve TP2), sırasıyla AC 9V-0V ve 0V-9V uygulayın. 4. Vac1 ve Vac2 gerilimlerini sırasıyla multimetre (AC konumda) ve osiloskop kullanarak (AC bağlantı konumunda) ölçün ve Tablo 2-2-1’e kaydedin. 5. Multimetre (DC konumda) ve osiloskop (DC bağlantı konumu) kullanarak, OUT (TP3) çıkış terminalini ölçün. Burada, osiloskop DC bağlantı konumundayken Vdc ve AC bağlantı konumundayken dalgacık gerilimi ölçülmüş olur. Sonuçları Tablo 2-2-1’e kaydedin. Şekil 2-2-3 2-10 Şekil 2-2-4 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) B. Kondansatör Filtreli Tam-Dalga Doğrultucu 1. Şekil 2-2-5’teki devre ve Şekil 2-2-6’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR4 potansiyometresini devreye bağlayın. 2. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki Vac1 ve Vac2 giriş terminallerine (TP1, GND ve TP2), sırasıyla AC 9V-0V ve 0V-9V uygulayın. VR4(1MΩ)’ü maksimuma ayarlayın. 3. Multimetreyi kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini (AC konumda) ve OUT ucundan Vdc çıkış gerilimini (DC konumda) ölçün ve Tablo 2-2-1’e kaydedin. 4. Osiloskobu kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini ve OUT (TP3) ucundan, Vdc çıkış gerilimi (DC bağlantı konumu) ile Vr dalgacık gerilimini (AC bağlantı konumu) ölçün ve Tablo 2-2-1’e kaydedin. 5. VR4(1MΩ)’ü minimuma ayarlayın ve 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 6. Şekil 2-2-5’teki devre ve Şekil 2-2-7’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Böylece C6 (220µF) filtre kondansatörü C5 (10µF) ile, R yük direnci R7 (1KΩ) ile değiştirilmiş olur. 2-11 7. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. Şekil 2-2-5 Merkez-bağlantılı tam-dalga doğrultucu devresi Şekil 2-2-6 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) Şekil 2-2-7 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) 2-12 Vrms / Vpp Test noktası Tam-Dalga Doğrultucu Devre Multimetre Osiloskop IN OUT IN Vac Vdc Vac OUT Vdc Vr C yok C6 : 220µF VR4 : MAX C6 : 220µF VR4 : MIN C5 : 10µF R : 1K Tablo 2-2-1 SONUÇLAR Tam-dalga doğrultucu devresinde, filtre kondansatörü ve yük direncinin değeri arttıkça çıkış gerilim artmakta dalgacık gerilimi ise azalmaktadır. 2-13 DENEY 2-3 Köprü Doğrultucu DENEYİN AMACI 1. Köprü doğrultucu devresinin çalışma prensibini anlamak. 2. Köprü doğrultucu devrenin çıkış gerilimini ve dalgacık gerilimini ölçmek. GENEL BİLGİLER Dört diyodun kullanıldığı köprü doğrultucu devresi, Şekil 2-3-1(a)’da gösterilmiştir. VAC giriş geriliminin pozitif alternansında, D1 ve D2 diyotları iletimde, D3 ve D4 diyotları ise kesimde olur. Eşdeğer devre ve VO çıkış gerilimi Şekil 2-3-1(b)’de gösterilmiştir. VAC giriş geriliminin negatif alternansında, D1 ve D2 diyotları kesimde, D3 ve D4 diyotları ise iletimde olur. Eşdeğer devre ve VO çıkış gerilimi Şekil 2-3-1(c)’de gösterilmiştir. (a) Köprü doğrultucu devresi 2-14 (b) Giriş geriliminin pozitif alternansında (c) Giriş geriliminin negatif alternansında Şekil 2-3-1 Köprü doğrultucu devresinin çalışması Şekil 2-3-2, kondansatör filtreli köprü doğrultucu devresini göstermektedir. Çıkış ve dalgacık gerilimleri, Deney 2-2’de ele alınan merkez-bağlantılı kondansatör filtreli tam-dalga doğrultucununkilere benzemektedir. Şekil 2-3-2 Kondansatör filtreli köprü doğrultucu devresi KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25002 Doğrultucu, Türev & İntegral Modülü 3. Osiloskop 4. Multimetre 2-15 DENEYİN YAPILIŞI A. Kondansatör Filtresiz Köprü Doğrultucu 1. KL-25002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 2-3-3’teki devre ve Şekil 2-3-4’teki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 3. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki VAC girişlerine, bir 9V ucunu TP1’e diğer 9V ucunu TP2’ye bağlayarak, 18VAC gerilim uygulayın. 4. Multimetre kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve OUT ucundan Vdc çıkış gerilimini (DC konumda) ölçün ve Tablo 2-3-1’e kaydedin. 5. Osiloskop kullanarak, Vac giriş gerilimini ve OUT (TP3) terminalinden Vdc çıkış gerilimi (DC bağlantı konumu) ile Vr dalgacık gerilimini (AC bağlantı konumu) ölçün ve Tablo 2-3-1’e kaydedin. Şekil 2-3-3 Köprü doğrultucu devresi 2-16 Şekil 2-3-4 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) B. Kondansatör Filtreli Köprü Doğrultucu 1. Şekil 2-3-5’teki devre ve Şekil 2-3-6’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR4 potansiyometresini devreye bağlayın. 2. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki VAC girişlerine, bir 9V ucunu TP1’e diğer 9V ucunu TP2’ye bağlayarak, 18VAC gerilim uygulayın. VR4(1MΩ)’ü maksimuma ayarlayın. 3. Multimetre kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve OUT ucundan Vdc çıkış gerilimini (DC konumda) ölçün ve Tablo 2-3-1’e kaydedin. 4. Osiloskop kullanarak, Vac giriş gerilimini ve OUT (TP3) terminalinden Vdc çıkış gerilimi (DC bağlantı konumu) ile Vr dalgacık gerilimini (AC bağlantı konumu) ölçün ve Tablo 2-3-1’e kaydedin. 5. VR4(1MΩ)’ü minimuma ayarlayın ve 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 6. Şekil 2-3-5’teki devre ve Şekil 2-3-7’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Böylece C7 (100µF) filtre kondansatörü C5 (10µF) ile, R yük direnci R7 (1KΩ) ile değiştirilmiş olur. 2-17 7. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. Şekil 2-3-5 Kondansatör filtreli köprü doğrultucu devresi Şekil 2-3-6 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) Şekil 2-3-7 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) 2-18 Vrms / Vpp Test noktası Devre Multimetre Osiloskop IN OUT IN Vac Vdc Vac OUT Vdc Vr Köprü Doğrultucu C yok C7 : 100µF VR4 : MAX C7 : 100µF VR4 : MIN C5 : 10µF R : 1K Tablo 2-3-1 SONUÇLAR Yarım-dalga ve tam-dalga doğrultuculara benzer şekilde, köprü doğrultucularda da, filtre kondansatörü ve yük direncinin değeri arttıkça çıkış gerilim artmakta dalgacık gerilimi ise azalmaktadır. 2-19 DENEY 2-4 İki Güç Kaynaklı Doğrultucu DENEYİN AMACI 1. İki güç kaynaklı doğrultucunun çalışma prensibini anlamak. 2. İki güç kaynaklı doğrultucu devresinin giriş ve çıkış gerilimlerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Bir merkez-bağlantılı transformatör ve dört diyodun kullanıldığı iki güç kaynaklı doğrultucu devresi, Şekil 2-4-1(a)’da gösterilmiştir. (a) (b) (c) (d) Şekil 2-4-1 İki güç kaynaklı doğrultucunun çalışması 2-20 Pozitif alternans süresince, VAC1 ve VAC2 giriş gerilimleri Şekil 2-4-1(b)’de gösterilmiştir. D1 ve D2 diyotları iletimde, D3 ve D4 diyotları ise kesimdedir. Eşdeğer devre ve akım çevrimi Şekil 2-4-1(c)’de gösterilmiştir. C1 ve C2 kapasiteleri, sırasıyla i1 ve i2 akımları tarafından şarj edilir ve böylece C1 kapasitesinin uçlarında pozitif bir çıkış gerilimi VO1 ve C2 kapasitesinin uçlarında negatif bir çıkış gerilimi VO2 oluşur. Negatif alternans süresince, D3 ve D4 diyotları iletimde, D1 ve D2 diyotları ise kesimde olur. Eşdeğer devre ve akım çevrimi Şekil 2-4-1(d)’de gösterilmiştir. C1 ve C2 kapasiteleri, i1 ve i2 akımları ile aynı şarj çevrimine sahip, i3 ve i4 akımları tarafından şarj edilir. Böylece çıkış gerilim polariteleri pozitif alternanstaki ile aynı olur. Yani, C1 kapasitesinin uçlarında pozitif bir çıkış gerilimi VO1 ve C2 kapasitesinin uçlarında negatif bir çıkış gerilimi VO2 oluşur. KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25002 Doğrultucu, Türev & İntegral Modülü 3. Osiloskop 4. Multimetre DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 2-4-2’deki devre ve Şekil 2-4-3’teki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 3. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki Vac1 ve Vac2 giriş terminallerine (TP1, GND ve TP2), sırasıyla AC 9V-0V ve 0V-9V uygulayın. 4. Multimetre kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini (AC konumda) ve Vdc1=VC7 ve Vdc2=VC8 çıkış gerilimlerini (DC konumda) ölçün ve Tablo 2-4-1’e kaydedin. 2-21 5. Osiloskop kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini ve Vdc1=VC7 ve Vdc2=VC8 çıkış gerilimlerini (DC bağlantı konumunda) ölçün ve Tablo 2-4-1’e kaydedin. Şekil 2-4-2 Çift güç kaynaklı doğrultucu devresi Şekil 2-4-3 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c) Aygıt Multimetre Osiloskop Test noktası Vac1 Vac2 Vdc1 Vdc2 Vac1 Vac2 Vdc1 Vdc2 Devre V V V Çift Güç Kaynağı t Vpp Tablo 2-4-1 2-22 V t t Vpp Vdc t Vdc SONUÇLAR Çift güç kaynaklı doğrultucu, bir tam-dalga doğrultucu uygulamasıdır. Çift güç kaynaklı doğrultucu devresi, yüklere eşit genlikli fakat ters polariteli iki güç kaynağı sağlar. Işlemsel yükselteçlerde ve OCL yüselteçlerde yaygın olarak kullanılır. 2-23 DENEY 2-5 Gerilim Çiftleyici DENEYİN AMACI 1. Gerilim çiftleyici ve gerilim katlayıcının çalışma prensibini anlamak. 2. Gerilim çiftleyici ve gerilim katlayıcının giriş ve çıkış gerilimlerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Gerilim çiftleyici doğrultucular, tam-dalga gerilim çiftleyici doğrultucu ve yarım-dalga gerilim çiftleyici doğrultucu olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Yarım-dalga gerilim çiftleyici doğrultucu geliştirilerek gerilim katlayıcı elde edilebilir. Tam-Dalga Gerilim Çiftleyici Tam-dalga gerilim çiftleyici Şekil 2-5-1’de gösterilmiştir. 1. Pozitif alternans süresince, Vac giriş gerilimi Şekil 2-5-2(a)’da gösterilmiştir. D1 diyodu iletimde D2 diyodu ise kesimdedir. Eşdeğer devre Şekil 2-5-2(b)’de gösterilmiştir. C1 kondansatörü, Vac’nin tepe değeri Vm ile şarj olur ve polaritesi C1 ile gösterilir. VDC1 çıkış gerilimi Şekil 2-5-2(c)’de gösterilmiştir. 2. Negatif alternans süresince, Vac giriş gerilimi Şekil 2-5-2(d)’de gösterilmiştir. D2 diyodu iletimde D1 diyodu ise kesimdedir. Eşdeğer devre Şekil 2-5-2(e)’de gösterilmiştir. C2 kondansatörü, Vac’nin tepe değeri Vm ile şarj olur ve polaritesi C2 ile gösterilir. VDC2 çıkış gerilimi Şekil 2-5-2(f)’de gösterilmiştir. 3. Vout = VDC1 + VDC2 = 2 Vm = 2 gösterilmiştir. 2-24 2 olur ve dalga şekli Şekil 2-5-2(g)’de Şekil 2-5-1 Tam-dalga gerilim çiftleyici (a) VAC1’in pozitif alternansı (b) Eşdeğer devre (pozitif alternans için) (d) VAC1’in negatif alternansı (c) VDC1 2-25 (e) Eşdeğer devre (negatif alternans için) (f) VDC2 (g) Sonuç Vout Şekil 2-5-2 Tam-dalga gerilim çiftleyicinin çalışması Yarım-Dalga Gerilim Çiftleyici Yarım-dalga gerilim çiftleyici Şekil 2-5-3’te gösterilmiştir. 1. Negatif alternans süresince, Vac giriş gerilimi Şekil 2-5-4(a)’da gösterilmiştir. D1 diyodu iletimde D2 diyodu ise kesimdedir. Eşdeğer devre Şekil 2-5-4(b)’de gösterilmiştir. C1 kondansatörü, Vac’nin tepe değeri Vm ile şarj olur ve polaritesi C1 ile gösterilir. 2. Pozitif alternans süresince, Vac giriş gerilimi Şekil 2-5-4(c)’de gösterilmiştir. D2 diyodu iletimde D1 diyodu ise kesimdedir. Eşdeğer devre Şekil 2-5-4(d)’de gösterilmiştir. C2 kondansatörü, 2Vm ile şarj olur. 3. Vout = Vc2 = 2Vm (R2 maksimum iken) olur ve dalga şekli Şekil 2-5-4(e)’de gösterilmiştir. 2-26 Şekil 2-5-3 Yarım-dalga gerilim çiftleyici (a) VAC1’in negatif alternansı (b) Eşdeğer devre (negatif alternans için) (c) VAC1’in pozitif alternansı (d) Eşdeğer devre (pozitif alternans için) (e) Vout Şekil 2-5-4 Yarım-dalga gerilim çiftleyicinin çalışması 2-27 Gerilim Katlayıcı Şekil 2-5-5, gerilim katlayıcı doğrultucu devresini göstermektedir. Bu devre, yarımdalga gerilim çiftleyici doğrultucu devresinin genişletilmiş halidir ve çalışma prensibi yarım-dalga gerilim çiftleyici doğrultucu ile aynıdır. Çıkış gerilimi ve polaritesi Şekil 25-5’te gösterilmiştir. Şekil 2-5-5 Gerilim katlayıcı KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25002 Doğrultucu, Türev & İntegral Modülü 3. Osiloskop 4. Multimetre DENEYİN YAPILIŞI 1. KL-25002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b bloğunun konumunu belirleyin. 2. Şekil 2-5-6’daki devre ve Şekil 2-5-7’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 3. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki Vac giriş uçları arasına 9VAC gerilim uygulayın. 2-28 4. Multimetre kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve kondansatör uçlarındaki VC1, VC2, VC3 ve VC4 çıkış gerilimlerini (DC konumda) ölçün ve Tablo 25-1’e kaydedin. 5. Osiloskop kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve kondansatör uçlarındaki VC1, VC2, VC3 ve VC4 çıkış gerilimlerini (DC bağlantı konumu) ölçün ve Tablo 2-5-1’e kaydedin. 6. R6(50K)’yı minimuma ayarlayın ve 4. ve 5. adımdaki işlemleri tekrarlayın. C1=C2=C3=C4=100μ/50V Şekil 2-5-6 Gerilim katlayıcı Şekil 2-5-7 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok b) 2-29 Aygıt Test noktası Multimetre Vac(ACV) VC1 VC2 VC3 VC4 VRL Devre R6 MAX. Gerilim Çiftleyici R6 MIN. Osiloskop V V V V V V R6 MAX. t V R6 MIN. t V t t V t t V t t V t t V t t Tablo 2-5-1 SONUÇLAR Gerilim çiftleyici doğrultucu, bir yarım-dalga doğrultucu uygulamasıdır. İki diyot ve iki kondansatöre sahip olan bir gerilim çiftleyici, ac giriş geriliminin tepe değerinin 2 katı (2Em) bir dc gerilim sağlar. Gerilim katlayıcı, bir merdiven düzenlemesi yardımıyla, gerilim çiftleyici devrenin genişletilmiş halidir ve N düzeyli bir gerilim katlayıcı, toplam NEm voltluk bir yük gerilimi sağlar. 2-30 Bölüm 3 Diyot Kırpma ve Kenetleme Devreleri DENEY 3-1 Kırpma Devreleri DENEYİN AMACI 1. Diyot kırpma devresinin çalışma prensibini anlamak. 2. Öngerilim eklenmesi durumunda, diyot kırpma devresinin dalga şeklinde meydana gelen değişimi anlamak. GENEL BİLGİLER Kırpma devresi, giriş sinyalinin bazı kısımlarını kırpar ve çıkış sinyali olarak kırpılmış bu sinyali kullanır. Kırpıcı olarak da adlandırılır. Şekil 3-1-1’de gösterildiği gibi, diyodun iletim yönünde kutuplanması bir anahtarın kapalı durumuna, kesim yönünde kutuplanamsı ise anahtarın açık durumuna karşılık gelmektedir. Şekil 3-1-1 İletim yada kesim durumunda diyot Seri Diyot Kırpma Devresi Şekil 3-1-2(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-2(b)’de gösterilmiştir. Pozitif alternans süresince (Ei>0), diyot kısa-devre durumundadır ve Şekil 3-1-2(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei’dir. Negatif alternans süresince (Ei<0), diyot açık-devre durumundadır ve Şekil 3-1-2(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=0’dır. EO’ın dalga şekli Şekil 3-1-2(b)’de gösterilmiştir. 3-1 Şekil 3-1-2 Seri diyot kırpma devresi Şekil 3-1-3(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-3(b)’de gösterilmiştir. Pozitif alternans süresince (Ei>0), ters kutuplanmış diyot açık-devre durumundadır ve Şekil 3-1-3(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=0’dır. Negatif alternans süresince (Ei<0), iletim yönünde kutuplanmış diyot kısa-devre durumundadır ve Şekil 3-1-3(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO= Ei’dir. EO’ın dalga şekli Şekil 3-13(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-1-3 Seri diyot kırpma devresi 3-2 Öngerilimli Seri Diyot Kırpma Devresi Giriş geriliminin istenilen bir seviyede kırpılması isteniyorsa, devreye bir DC gerilim eklenebilir. Eklenen dc gerilimin polaritesi, genliği ve bağlanma yeri, giriş dalga şeklinin hangi kısımlarının kırpılacağını belirlemektedir. Şekil 3-1-4 Ters öngerilim eklenmiş seri diyot kırpma devresi Şekil 3-1-4(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-4(b)’de gösterilmiştir. Ei>E iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-4(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei’dir. Ei<E iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-4(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=E’dir. EO’ın dalga şekli Şekil 31-4(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-1-5 Ters öngerilim eklenmiş seri diyot kırpma devresi 3-3 Şekil 3-1-5(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-5(b)’de gösterilmiştir. Ei>E iken (E negatif gerilim), diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-15(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei-E’dir. Ei<E iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-5(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=0’dır. EO’ın dalga şekli Şekil 3-1-5(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-1-6 İleri öngerilim eklenmiş seri diyot kırpma devresi Şekil 3-1-6(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-6(b)’de gösterilmiştir. (Ei+E)>0 iken (E negatif gerilim), diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-16(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei’dir. (Ei+E)<0 iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-6(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=0’dır. EO’ın dalga şekli Şekil 3-1-6(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-1-7(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-7(b)’de gösterilmiştir. (Ei+E)>0 iken (E pozitif gerilim), diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-17(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei+E’dir. (Ei+E)<0 iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-7(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=0’dır. EO’ın dalga şekli Şekil 3-1-7(b)’de gösterilmiştir. 3-4 Şekil 3-1-7 İleri öngerilim eklenmiş seri diyot kırpma devresi Paralel Diyot Kırpma Devresi Paralel diyot kırpma devresi, seri diyot kırpma devresi ile aynı fonksiyona sahiptir ve pozitif yada negatif alternansı algılama devresi olarak kullanılabilir. Şekil 3-1-8 Paralel diyot kırpma devresinin çalışması 3-5 Şekil 3-1-8(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-8(b)’de gösterilmiştir. Ei>0 iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-8(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=0’dır. Ei<0 iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-8(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei’dir (RL>>RS). EO’ın dalga şekli Şekil 3-1-8(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-1-9 Paralel diyot kırpma devresinin çalışması Şekil 3-1-9(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-9(b)’de gösterilmiştir. Ei>0 iken, diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-9(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei’dir (RL>>RS). Ei<0 iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-9(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=0’dır. EO’ın dalga şekli Şekil 3-1-9(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-1-10(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-10(b)’de gösterilmiştir. Ei>(Vz+0.6V) iken, Şekil 3-1-10(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO= Vz+0.6V olur. -(Vz+0.6V)<Ei<(Vz+0.6V) iken, Şekil 3-1-10(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei olur. Ei<(Vz+0.6V) iken, Şekil 3-1-10(e)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=-(Vz+0.6V) olur. EO’ın dalga şekli Şekil 3-1-10(b)’de gösterilmiştir. 3-6 Şekil 3-1-10 Zener diyot kırpma devresi Öngerilimli Paralel Diyot Kırpma Devresi Şekil 3-1-11(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-11(b)’de gösterilmiştir. Ei>E iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-11(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei’dir. Ei<E iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-11(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei’dir (RL>>RS). EO’ın dalga şekli Şekil 3-1-11(b)’de gösterilmiştir. (a) (b) 3-7 (c) (d) Şekil 3-1-11 Ters öngerilim eklenmiş paralel diyot kırpma devresi Şekil 3-1-12(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-1-12(b)’de gösterilmiştir. Ei>E iken (E negatif gerilim), diyot kesim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-12(c)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Ei’dir (RL>>RS). Ei<E iken, diyot iletim yönünde kutuplanmış olur ve Şekil 3-1-12(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=E’dir. EO dalga şekli Şekil 3-1-12(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-1-12 Ters öngerilim eklenmiş paralel diyot kırpma devresi 3-8 KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25001 Diyot, Kırpıcı ve Kenetleyici modülü 3. Osiloskop DENEYİN YAPILIŞI A. Seri Diyot Kırpma Devresi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b bloğunun konumunu belirleyin. 2. Tablo 3-1-1(a)’daki devre ve Şekil 3-1-13(a)’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, TP2 giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 4. Osiloskop kullanarak, TP2’den giriş gerilimini ve OUT’dan çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 3-1-1(a)’ya kaydedin. 5. Tablo 3-1-1(b)’deki devre ve Şekil 3-1-13(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 6. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, TP1 giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 7. Osiloskop kullanarak, TP1’den giriş gerilimini ve OUT’dan çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 3-1-1(b)’ye kaydedin. 3-9 (a) (b) Şekil 3-1-13 Bağlantı diyagramı (KL-25001 blok b) Tablo 3-1-1 3-10 B. Öngerilimli Seri Diyot Kırpma Devresi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b bloğunun konumunu belirleyin. 2. Tablo 3-1-2(a)’daki devre ve Şekil 3-1-14(a)’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit güç kaynağından devreye -5VDC gerilim bağlayın. 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, TP2 giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 4. Osiloskop kullanarak, TP2’den Vi giriş gerilimini ve OUT’dan VO çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 3-1-2’ye kaydedin. 5. Tablo 3-1-2(b)’deki devre ve Şekil 3-1-14(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit güç kaynağından devreye +5VDC gerilim bağlayın. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 6. Tablo 3-1-2(c)’deki devre ve Şekil 3-1-14(c)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit güç kaynağından devreye -5VDC gerilim bağlayın. 7. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, TP1 giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 8. Osiloskop kullanarak, TP2’den Vi giriş gerilimini ve OUT’dan VO çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 3-1-2’ye kaydedin. 9. Tablo 3-1-2(d)’deki devre ve Şekil 3-1-14(d)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit güç kaynağından devreye +5VDC gerilim bağlayın. 7. ve 8. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 3-11 (a) (b) (c) (d) Şekil 3-1-14 Bağlantı diyagramları (KL-25001 blok b) Tablo 3-1-2 3-12 C. Paralel Diyot Kırpma Devresi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Tablo 3-1-3(a)’daki devre ve Şekil 3-1-15(a)’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, TP1 giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 4. Osiloskop kullanarak, TP1’den Vi giriş gerilimini ve OUT’dan VO çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 3-1-3’e kaydedin. 5. Tablo 3-1-3(b)’deki devre ve Şekil 3-1-15(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 6. Tablo 3-1-3(c)’deki devre ve Şekil 3-1-15(c)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. (a) (b) 3-13 (c) Şekil 3-1-15 Bağlantı diyagramları (KL-25001 blok c) Tablo 3-1-3 D. Öngerilimli Paralel Diyot Kırpma Devresi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve c bloğunun konumunu belirleyin. 2. Tablo 3-1-4(a)’daki devre ve Şekil 3-1-16(a)’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit güç kaynağından devreye +5VDC gerilim bağlayın. 3-14 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, TP1 giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 4. Osiloskop kullanarak, TP1’den Vi giriş gerilimini ve OUT’dan VO çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 3-1-4’e kaydedin. 5. Tablo 3-1-4(b)’deki devre ve Şekil 3-1-16(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit güç kaynağından devreye -5VDC gerilim bağlayın. 6. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 7. Tablo 3-1-4(c)’deki devre ve Şekil 3-1-16(c)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit güç kaynağından devreye -5VDC gerilim bağlayın. 8. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 9. Tablo 3-1-4(d)’deki devre ve Şekil 3-1-16(d)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki sabit güç kaynağından devreye +5VDC gerilim bağlayın. 10. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. (a) (b) 3-15 (c) (d) Şekil 3-1-16 Bağlantı diyagramları (KL-25001 blok c) Tablo 3-1-4 SONUÇLAR Diyot kırpma devreleri, seri kırpma devresi ve paralel kırpma devresi olarak iki gruba ayrılmasına rağmen, iki devrenin de çalışma prensibi aynıdır. Diğer bir ifadeyle, her iki devre düzenlemesi de, diyodun iletim ve kesim durumu karakteristiklerini kullanır. Kırpma devrelerinin çalışması aşağıdaki gibi özetlenebilir: 1. Seri kırpma (öngerilim yok) Eğer 1) diyot iletimdeyse, VO=Vi. 2) diyot kesimdeyse, Vo=0. 3-16 2. Paralel kırpma (öngerilim yok) Eğer 1) diyot iletimdeyse, VO=0. 2) diyot kesimdeyse, VO=Vi (RL>>RS). 3. Seri kırpma (öngerilimli) Eğer 1) diyot iletimdeyse, VO=Vi. 2) diyot kesimdeyse, VO=E. 4. Paralel kırpma (öngerilimli) Eğer 1) diyot iletimdeyse, VO=E. 2) diyot kesimdeyse, VO=Vi (RL>>RS) 3-17 DENEY 3-2 Kenetleme Devreleri DENEYİN AMACI 1. Diyot kenetleme devresinin çalışma prensibini anlamak. 2. Öngerilim eklenmesi durumunda, diyot kenetleme devresinin dalga şeklinde meydana gelen değişimi anlamak. GENEL BİLGİLER Kenetleme devresi, kenetleyici olarakta adlandırılır ve çıkış sinyalinin genliğini giriş sinyali ile aynı tutarken, sadece dc seviyesini değiştirir. Kenetleyici, çıkış dalga şeklinin pozitif yönde (yukarıya doğru) kaymasını sağlıyorsa pozitif kenetleyici olarak adlandırılırken, tersi durumda ise (aşağıya doğru) negatif kenetleyici olarak adlandırılır. Kenetleyici devrede, çıkış sinyali ile giriş sinyalinin genliği ve dalga şekli aynı olmakla birlikte, sadece çıkış sinyaline bir dc seviye eklenmektedir. Bu yüzden bu devre, dc yenileyici olarakta adlandırılmaktadır. Diyot Kenetleme Devresi Şekil 3-2-1(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-2-1(b)’de gösterilmiştir. Pozitif alternans süresince, diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em maksimum değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 3-2-1(c)’deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda EO=0’dır. Negatif alternans süresince, diyot kesimdedir ve Şekil 3-2-1(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO= - (Em+Ei) olur. EO’ın dalga şekli Şekil 3-2-1(b)’de gösterilmiştir. 3-18 Şekil 3-2-1 Diyot kenetleme devresinin çalışması (Ei>0) Şekil 3-2-2(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-2-2(b)’de gösterilmiştir. Negatif alternans süresince, diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em maksimum değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 3-2-2(c)’deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda EO=0’dır. Pozitif alternans süresince, diyot kesimdedir ve Şekil 3-2-2(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO=Em+Ei olur. EO’ın dalga şekli Şekil 3-2-2(b)’de gösterilmiştir. (a) (b) 3-19 (c) (d) Şekil 3-2-2 Diyot kenetleme devresinin çalışması (Ei<0) Öngerilimli Diyot Kenetleme Devresi Şekil 3-2-3(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-2-3(b)’de gösterilmiştir. (Ei+EC)>E iken (EC’nin ilk değeri 0’dır), diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em-E değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 3-2-3(c)’deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda EO=E’dir. (Ei+EC)<E iken (EC=Em-E), diyot kesimdedir ve Şekil 3-2-3(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO= EC+Ei olur. EO’ın dalga şekli Şekil 3-2-3(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-2-3 Ters öngerilim eklenmiş diyot kenetleme devresinin çalışması 3-20 Şekil 3-2-4(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-2-4(b)’de gösterilmiştir. (Ei+EC)>E iken (EC’nin ilk değeri 0’dır), diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em+E değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 3-2-4(c)’deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda EO=E’dir (E negatif gerilim). (Ei+EC)<E iken (Ei , EC ve E negatif), diyot kesimdedir ve Şekil 3-2-4(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO= Ei+EC olur. EO’ın dalga şekli Şekil 3-2-4(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-2-4 İleri öngerilim eklenmiş diyot kenetleme devresinin çalışması Şekil 3-2-5(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-2-5(b)’de gösterilmiştir. (Ei+EC)<E iken (EC’nin ilk değeri 0’dır), diyot iletimdedir ve C kondansatörü Em+E değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 3-2-5(c)’deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda EO=E’dir. (Ei+EC)>E iken, diyot kesimdedir ve Şekil 3-25(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO= Ei+EC olur. EO’ın dalga şekli Şekil 3-25(b)’de gösterilmiştir. Şekil 3-2-6(a)’da gösterilen devre için, Ei giriş gerilimi Şekil 3-2-6(b)’de gösterilmiştir. (Ei+EC)<E iken (EC’nin ilk değeri 0’dır), diyot iletimdedir ve C kondansatörü -Em+E değeri ile şarj olur. Kondansatörün polaritesi, Şekil 3-2-6(c)’deki eşdeğer devrede gösterilmiştir ve bu durumda EO=E’dir (E negatif gerilim). (Ei+EC)>E iken, diyot kesimdedir ve Şekil 3-2-6(d)’de gösterilen eşdeğer devreye göre EO= Ei+EC olur. EO’ın dalga şekli Şekil 3-2-6(b)’de gösterilmiştir. 3-21 Şekil 3-2-5 İleri öngerilim eklenmiş diyot kenetleme devresinin çalışması Şekil 3-2-6 Ters öngerilim eklenmiş diyot kenetleme devresinin çalışması 3-22 KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-25001 Doğrultucu, Türev & İntegral Modülü 3. Osiloskop DENEYİN YAPILIŞI A. Diyot Kenetleme Devresi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve d bloğunun konumunu belirleyin. 2. Tablo 3-2-1(a)’daki devre ve Şekil 3-2-7(a)’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, IN giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 4. Osiloskop kullanarak, IN’den Vi giriş gerilimini ve OUT’dan VO çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 3-2-1’e kaydedin. 5. Tablo 3-2-1(b)’deki devre ve Şekil 3-2-7(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 6. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 3-23 (a) (b) Şekil 3-2-7 Bağlantı diyagramı (KL-25001 blok d) Tablo 3-2-1 B. Öngerilimli Diyot Kenetleme Devresi 1. KL-25001 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve d bloğunun konumunu belirleyin. 2. Tablo 3-2-2(a)’daki devre ve Şekil 3-2-8(a)’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Düzeneğindeki Ayarlı Güç kaynağından, KL-25001 modülündeki V+ ve V- girişlerine, +3VDC ve -3VDC gerilimlerini bağlayın. 3-24 3. KL-22001 Düzeneğinin üzerindeki Fonksiyon Üretecini kullanarak, IN giriş ucuna 1KHz, 10 Vpp’lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. 4. Osiloskop kullanarak, IN’den Vi giriş gerilimini ve OUT’dan VO çıkış gerilimini ölçün ve Tablo 3-2-2’ye kaydedin. 5. Tablo 3-2-2(b)’deki devre ve Şekil 3-2-8(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 6. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 7. Tablo 3-2-2(c)’deki devre ve Şekil 3-2-8(c)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 8. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. 9. Tablo 3-2-2(d)’deki devre ve Şekil 3-2-8(d)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 10. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın. (a) (b) 3-25 (c) (d) Şekil 3-2-8 Bağlantı diyagramı (KL-25001 blok d) Tablo 3-2-2 SONUÇLAR Kenetleyici, bir giriş sinyalinin DC seviyesini geri kazanmak için kullanılabilir. Başlangıçta DC bileşen içeren bir AC sinyal, kaskat yükseltme sonucunda, muhtemelen sadece AC bileşene sahip olacaktır. Başlangıçtaki DC bileşeni geri kazanmak için, kenetleyici devre kullanılmalıdır. Şüphesiz, saf bir AC sinyale DC bileşen eklenmesi gerekiyorsa, yine kenetleyici devre kullanılabilir. 3-26
