Transistör yükselteç devresi hakkında yardım

[ferda]

Merhaba arkadaşlar,

Bir süredir bu başarılı siteyi üye olmadan takip ediyordum, şimdi hem soru sormak hemde birilerine cevap verebilmek amacıyla üye oldum.

Resimdeki transistör devresi ne işe yarar onu sormak istiyorum.
Tahminime göre "tersleyen frekans yükselteci" devresi ama emin değilim.

Sorularım:
Bu devre girişindeki sinyali tersler mi?
Bu devre girişindeki sinyali yükseltir mi? Evet ise ne kadar yükseltir? Nasıl hesaplayabiliriz?
Girişe transistöre zarar vermeyecek şekilde en çok kaç voltluk sinyal uygulanabilir?
Devre hangi frekanslar arasında çalışır?
Emiterdeki 1k direnç ne işe yarar?
Beyzde seri direnç olmaması transistörün güvenliğini etkiler mi?
Mesela bu devrenin yükseltme katsayısını arttırmak istesek ne yapmalıyız?
LM358 benzeri bir opamp kullanarak bu devrenin yaptığı işi yapan bir devre tasarlayabilir miyiz? Hangisi daha verimli olur?



Devrede kondansatörler 10 nano Farad, R1=33k, R2=1k, R3=150k, R4=10k, Q1=BC547 dir. Resimde pek seçilmiyor.

Bu soruları hobi amaçlı elektronikle ilgilendiğim için soruyorum, eğer ustalar vakit ayırıp yanıtlarsa çok memnun olurum zira kitapları okuyacak vaktim kalmıyor. Hem size de alıştırma olur diye düşünüyorum

Herkese selamlar

[Ankaralı]

Merhaba Hoş geldin....Aslında forumda bu tip sorulara cevap veren çıkmaz ama genede yardımcı olmaya çalışrız.
Öncelikle bu tip devreleri anlaman için Transistörlerin DC ve AC analiz konularının iyi bilinmesi gerekir.İster tekniker olun ister mühendis bu konunun bilinmesi çok önemlidir.Bu devre evrensel öngerilimli yükselteç devresidir.
Sorularınıza gelecek olursak;

1.Çıkışta sinyal terslenir.Nedenini ise AC analizden anlarsınız.Çünkü çıkış C den alınmıştır.Eğer emiterden alsaydınız çıkışı gerilim kazancınız yaklaşık 1 olup çıkış terslenmezdi.

2.Kazanç vardır.

3.Girişe Vcc ye yakın değerlere kadar giriş verebilirsin.Böylelikle verim artar.Vcc den fazla voltaj verirsen çıkışındaki sinyal üstten ve alttan kesilir.Data kaybı olur.

4.Frekans analizini C1 ve C2 kondansatörlerine göre thevenin direncini bulup ayrı ayrı hesaplanabilir.

5.Emiterdeki direnç kararlılığı arttırmak için kullanılır.Bir pot takarak çıkış voltajını ayarlayabilirsin.

6.Yükseltme katsayısından kastınız hfe ise hfe si büyük olan transistör yada Emiterdeki direnç yerine pot takın.

7.Opamp lar bu işler için vardır yanlız çıkış akımı zayftır çıkışı bir transistör ile kuvvetlendirmeniz gerekir.

Kolay gelsin.

[floresan]

yükseltme katsayısı demekle kazancı kastediyor galiba arkadaş. besleme gerilimini arttırdığımızda çıkış voltajıda yükselmez mi? tabi bu durumda r1 ve r3 drençlerinide değiştirmek lazım. devrede şu haliyle beyz emiter arasına 0,9v düşüyor. bu 0,7 olması gerekmezmiydi? fazladan güç kaaybı var galiba bu devrede.

[CLR]

Merhaba arkadaşlar,

Bir süredir bu başarılı siteyi üye olmadan takip ediyordum, şimdi hem soru sormak hemde birilerine cevap verebilmek amacıyla üye oldum.

Resimdeki transistör devresi ne işe yarar onu sormak istiyorum.
Tahminime göre "tersleyen frekans yükselteci" devresi ama emin değilim.

Sorularım:
Bu devre girişindeki sinyali tersler mi?
Bu devre girişindeki sinyali yükseltir mi? Evet ise ne kadar yükseltir? Nasıl hesaplayabiliriz?
Girişe transistöre zarar vermeyecek şekilde en çok kaç voltluk sinyal uygulanabilir?
Devre hangi frekanslar arasında çalışır?
Emiterdeki 1k direnç ne işe yarar?
Beyzde seri direnç olmaması transistörün güvenliğini etkiler mi?
Mesela bu devrenin yükseltme katsayısını arttırmak istesek ne yapmalıyız?
LM358 benzeri bir opamp kullanarak bu devrenin yaptığı işi yapan bir devre tasarlayabilir miyiz? Hangisi daha verimli olur?

(Resim gizlendi görmek için tıklayın.)

Devrede kondansatörler 10 nano Farad, R1=33k, R2=1k, R3=150k, R4=10k, Q1=BC547 dir. Resimde pek seçilmiyor.

Bu soruları hobi amaçlı elektronikle ilgilendiğim için soruyorum, eğer ustalar vakit ayırıp yanıtlarsa çok memnun olurum zira kitapları okuyacak vaktim kalmıyor. Hem size de alıştırma olur diye düşünüyorum

Herkese selamlar

Merhaba,

Mühendislikte 1 yılda anlatılanları tek soruda sormuşsun. Milli eğitimin "Devre elemanları ve devre teorisi" diye bir kitabı vardı, kahverengi kitap diye geçer, yabancı kaynaktan çeviri, sorularının tümünün yanıtını orada bulabilirsin.

[Ankaralı]

yükseltme katsayısı demekle kazancı kastediyor galiba arkadaş. besleme gerilimini arttırdığımızda çıkış voltajıda yükselmez mi? tabi bu durumda r1 ve r3 drençlerinide değiştirmek lazım. devrede şu haliyle beyz emiter arasına 0,9v düşüyor. bu 0,7 olması gerekmezmiydi? fazladan güç kaaybı var galiba bu devrede.

Merhaba;

Aslında bu tür yükselteç devrelerinde Re nin üzerine kabaca %10 Vcc düşürmek gerekir.Icq noktasını tam ortada ayarlamak için.Yada Vo=Vcc/2 olarak ayarlanmalı...

[OG]

-Bu devre girişindeki sinyali tersler mi?
Evet

-Bu devre girişindeki sinyali yükseltir mi? Evet ise ne kadar yükseltir? Nasıl hesaplayabiliriz?
Polarmalandırmalarında problem yoksa yükseltir. Kabaca yükseltme oranı Kv=R4/R2 dir. İnce hesabı arkadaşların dediği gibi uzun iş.

-Girişe transistöre zarar vermeyecek şekilde en çok kaç voltluk sinyal uygulanabilir?
-Devre hangi frekanslar arasında çalışır?
Hesabı biraz uzun ve karışık

-Emiterdeki 1k direnç ne işe yarar?
Birçok işe yarar, kazanç ayarlar, giriş empedansına etki eder, polarmalandırma / çalışma sınıfına etki eder vs.

-Beyzde seri direnç olmaması transistörün güvenliğini etkiler mi?
Küçük sinyal yükseltecidir, sinyal kaynağının da bir çıkış empedansı olur (genelde) bu sebeple problem olmaz.

-Mesela bu devrenin yükseltme katsayısını arttırmak istesek ne yapmalıyız?
R4 ve R2 ile oynanır ama bu durumda diğer polarma dirençleri de değiştirmek gerekir.
Veya R2 ye paralel kondansatör atılır. Bu durumda kazanç çook yükselir.
Veya R2, 2 parçaya bölünür, birisine paralel kapasite atılır.

-LM358 benzeri bir opamp kullanarak bu devrenin yaptığı işi yapan bir devre tasarlayabilir miyiz? Hangisi daha verimli olur?
Opampına bağlı.

[eseneren]

Proteus diye bir sımulasyon programı var yerınde olsam denerdım.Girisine sınyal jenaratoru cıkısına osıloskop baglama sansın da var.
Hem eglenmıs hem ogrenmıs olursun...

[ferdem]

Devre hangi frekanslar arasında çalışır?
- Girişteki kapasite INPUT sinyalinden gelebilecek DC bileşeni engeller. INPUT tan gelebilecek 0.1V luk DC değer kutuplamayı bozacağından devrenin yükseltme işlevi kalmaz, yükseltme için transistörün aktif modda olması gerekiyor. Yani oraya bilinçli olarak bir yüksek geçiren filtre koyuyoruz, çıkışta da DC bileşeni süzmek için yüksek geçiren filtre koyuyoruz, 2. katta başka bir yükseltici yoksa bu filtrenin hayati önemi yok. Alçak kesim frekansı biz belirledik, yüksek kesim frekansını ise transistörün içinde üretimden kaynaklanan istemdışı oluşan "kapasitans" lar, (intrinsic capacitances) belirler.

Emiterdeki 1k direnç ne işe yarar?
-Ben tecrübe etmedim ancak emiter direncinin bjt transistörlü yükselticilerde sıcaklık kompanzasyonu yaptığını söylerler... detaylı bilgim yok.

Arkadaşın da söylediği gibi PSpice veya Proteus ta simülasyon yaparak daha güzel öğrenebilirsiniz, benim Spice da açıktı ben bir örnek koyayım.
Öncelikle DC sweep analiz yaparak bazı nerde(kaç V da) kutuplayacağımıza karar veriyoruz (gerçekte pot yardımıyla arıyoruz). PSpice da DC sweep ayarı:
[IMG]http://img602.imageshack.us/img602/413/76619246.gif[/img]
Baza ikinci probu ekledim, aşağıdaki sonuçtan görüyoruz ki giriş geriliminin(kırmızı, bazdaki) 0.6V ile 1V arasındaki değişimi çıkışta(yeşil, kollektor) daha büyük bir değişime sebep oluyor (5V-0.5V)... bu prensibe dayanarak yükseltme işlemi yapabiliriz. En temel örnek ve olay Kazancımız yeşil eğrinin eğimi kadardır. Burdaki yeşil eğriye transfer karakteristiği denir, giriş-çıkış arasındaki ilişkiyi gösteriyor. Gerçekte bu işi böyle yapmıyoruz, transistöre göre değişir baz gerilimini 0.6V-1V civarındandan daha yukarı zorlamayız. Simülasyonda yanma gibi bir dert olmadığından 3V a kadar taradım.

[IMG]http://img9.imageshack.us/img9/8261/86162623.gif[/img]
Baz gerilimini 0.6-1V arasında tutarsak giriş çıkışa yükselmiş olarak yansır. Daha dik bir eğri de 0.6-1 aralığı daralacaktır(Şu yazıya bir göz atılır). 0.65 te tutacak bir kutuplama devresi yapalım, en kolay ve yaygın kutuplama yöntemi R1 R2 iki direnç kullanarak gerilim bölücü yapmaktır, aşağıda dirençleri seçtik:
[IMG]http://img443.imageshack.us/img443/5373/90564831.gif[/img]
Sonra da bir yüksek geçiren filtreden geçirerek Vpp si 0.4V tan küçük sinyalleri bozulmadan yükseltebiliriz(bozulmadan derken yeşil eğri tabiki tam doğrusal değil, bozulma olacaktır, ne kadar küçük Vpp olursa o kadar lineer görür ve o kadar az bozulmaya uğrar). Ben Vpp 0.2V seçtim, yaklaşık 3-4 katlık kazanç var:
[IMG]http://img27.imageshack.us/img27/7248/31740203.gif[/img]

Son olarak frekans cevabına bakabiliriz:
[IMG]http://img196.imageshack.us/img196/3054/66273245.gif[/img]
[IMG]http://img337.imageshack.us/img337/3074/12202749.gif[/img]
Burdan görüyoruz ki 1Khz-1MHz arasında yaklaşık 4 katlık kazancımız var.

Bu konuyla ilgili bir yazı yazmak istiyordum şimdiye nasip oldu, daha sonra temize geçmek ümidiyle, herkese iyi çalışmalar.
PSpice Dosya: http://www.4shared.com/file/gRWes6CD/pspice_bjt_yukseltici.html

[ferda]

Detaylı analiz için teşekkür ederim.

Sıradaki sorum şöyle:
[IMG]http://img232.imageshack.us/img232/3387/devref.png[/img]

Aslında bunu yeni konu açarak sormuştum ama nedense moderator onaylamamış ve konu silinmiş. Ne gibi bir zararlı içerik barındırıyor diye sormak istiyorum?

[SpeedyX]

Öncelikle formüllerimizi çıkaralım,
R2 direncinden transistörlerin emiterlerine doğru akan akıma It, T1 ve T2 nin emiterlerinin birleştiği noktaya Ve diyelim
Bu tip devrede Ve gerilimi -Vbe ye eşittir. Pnp transistörler için Vbe=-0,6V civarı olduğundan Ve pozitiftir.
R2 direncinden akan akım,
It = (Vcc+Vbe)/R2 olur.
-It = Ic1+Ic2 = 2*Ic1 = 2*Ic2 olduğundan transistörlerin (çalışma noktası) collector akımları,
Ic1 = Ic2 = -(Vcc+Vbe)/(2*R2) olur.
Tansistörlerin collector gerilimleri ise,
Vc1 = Vc2 = -Vee+R4/(2*R2)*(Vcc+Vbe) şeklindedir. Burada R4 ve R3 eşit olduklarından herhangi biri alınmıştır(R4), zaten bu devrelerde genelde bu iki direnç eşit seçilir.

re = Vt/|Icq| formülü ile çalışma noktası akımı cinsinden yaklaşık olarak hesaplanan base-emiter jonksiyonunun değişken işaret direncidir. Bu konu ortak emiter yükselteçlerin transistör yük doğruları konusunda anlatılır, açıklamak için biraz daha formül ve çizim eklemek gerekiyor, ben onu size bırakıyorum... Kağıt üzerinde hibrid transistör modeli kullanarak yaptığım çözümü temiz bir şekilde buraya yazıyorum.

a şıkkı:

T1 ve T2 devresinin denklemini yazarsak,
R1*Ib1+Vbe1+2*R2(Ic1+Ib1)+Vcc = 0
Ic1 i yalnız bırakırsak,
Ic1 = -hfe1*(Vcc+Vbe1)/(R1+2*(hfe1+1)*R2) = -250*(10-0,6)/(20+251*47) = -0,1mA (re1 = re2 = 250ohm) olur.

T3 ün base çevriminden,
R3*(Ic1+Ib3)+Vbe3+(R8+R9)*(Ic3+Ib3) = 0
Ic3 = -hfe3*(R3*Ic1+Vbe3)/(R3+(hfe3+1)*(R8+R9) = 1mA (re3 = 25ohm)

R5 ve R6 dan oluşan β devresinin geribesleme fonksiyonu ile yükleme etkisini belirleyen dirençlere riβ ve roβ diyelim,
β = -R5/(R5+R6) = -1/21
riβ = R5+R6 = 21kohm
roβ = R5||R6 = 0,95kohm

Yükseltecin yükleme etkisiyle açık çevrim gerilim kazancı için katların kazançları,
Kv3 = -(R7||Ry||riβ)/(re3+R8) = -5060/(25+300) = -15,6
ri3 = hfe3*(re3+R8) = 81,25kohm
Kv1 = -(R3||ri3)/(2*re1+roβ/hfe1) = -29776/(2*250+952/250) = -59

buradan kaskat yükseltecin gerilim kazancıda,
Kv = Kv1*Kv3 = 920

Yükseltecin açık çevrim giriş ve çıkış dirençleri,
ri' = 2*hfe1*re1+roβ = 126kohm
r0 = R7||riβ = 6,77kohm

Yükseltecin geribeslemeli gerilim kazancı ise,
Kvf = Kv/(1-β*Kv) = 920/(1+920/21) = 20,5 dir.

b şıkkı
C1 ve C3 ün kutup frekanslarını hesaplayabilmemiz için geribeslemeli giriş-çıkış dirençlerini hesaplamalıyız,
yükseltecin geribeslemeli giriş direnci rif olsun,
rif = R1||ri'*(1-β*Kv) = 20||(126*(1+920/21)) = 19,9kohm

Geribeslemeli çıkış direnci (rof) için yüksüz gerilim kazancına (Kv') gerek duyulur, Ry yükü açık devre edilirse sadece T3 ün gerilim kazancı değişecektir. Bu transistörün sağladığı gerilim kazancı,
Kv3' = -(riβ||R7)/(re3+R8) = -6770/325 = -20,85
Kv' = 59*20,85 = 1229,7
rof = ro/(1-β*Kv') = 6770/(1+1229,7/21) = 113,78ohm

C1 ve C3 den kaynaklanan kutup frekansları asymptote eğiminin 40dB/dekat olabilmesi için eşit olmalıdır,
fk = f1*sqrt(2^(1/2)-1) = 25,74Hz olmalıdır.
Bu kutup frekansına göre C1 ve C3 değerleri,
ω = 2*pi*fk olsun.
C1 = 1/(ω*rif) = 0,32uF
C3 = 1/(ω*(rof+Ry)) = 0,308uF olur

geçmiş olsun.

[OG]

Burdan görüyoruz ki 1Khz-1MHz arasında yaklaşık 4 katlık kazancımız var.

Çıkışındaki yükü sökerek deneyin, yüke göre kazanç değişir. Çıkış empedansı değişeceği için.

[ferda]

Çok çok teşekkürler!! bu konuya daha sonra baksam iyi olacak galiba zormuş.

Şimdi kolay olan birşey soruyorum, seri, paralel dirençleri yapıyorum ama bu devreyi çözemedim. Burada Vo voltajını nasıl bulabiliriz? Dirençleri eşdeğer tek dirence çeviremedim, mümkünse gösterebilirmisiniz?
[IMG]http://img402.imageshack.us/img402/9392/spzsyn.png[/img]

[its]

gerekli hesaplamaları yapınca devrenin eşdeger direnci 14/3k oluyor.ana koldan akan akım 1,28mA oluyor.6klık direncin üzerine 0,42mA akım düşüyor.böylece üzerindeki gerilimi 2,56v dur diyebiliriz. paralel kolların eşitliğinden aradığın voltaj degeri de yaklaşık 2,56v tur diyebiliriz.

[elektronikhobi]

Düğüm yöntemiyle çözünce tam olarak 2.57142857145 olmuş oluyor.

Soru da bu arada bir sene önce sorulmuş