9-2 Bölüm 9 Çok Katlı Yükselteç Devreleri 9.1 DENEYİN AMACI (1) Çeşitli kuplaj tiplerine sahip yükselteçlerin çalışma prensiplerini anlamak. (2) OTL yükselteç devresinin çalışma prensibini anlamak. (3) OCL yükselteç devresinin çalışma prensibini anlamak. (4) Yaygın şekilde kullanılan ses yükselteç tümdevrelerini anlamak. 9.2 GENEL BİLGİLER 9.2.1 Yeni Terimler: (1) OTL Yükselteç: (Output Transformer Less AMP), Çıkış ucunda çıkış transformatörü bulunmayan yükselteç. (2) OCL Yükselteç: (Output Capacitor Less AMP), Çıkış ucunda çıkış kondansatörü bulunmayan yükselteç. (3) Frekans tepkisi: Bir yükseltecin, farklı frekans bölgelerinde yükseltme yapabilme yeteneğini ifade eder. Yükselteçlerin genellikle yüksek ve alçak frekanslardaki yükseltme yetenekleri zayıftır. (4) Isıl döngü zararı: Yarıiletken transistörün iletim akımı, sıcaklık artışıyla birlikte artacaktır. Bununla birlikte, akımın artışı da sıcaklığın artmasına neden olacak ve böylece bir sıcaklık-akım döngüsü ortaya çıkacaktır. Sonuç olarakta transistör zarar görecektir.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
9-2
Bölüm 9 Çok Katlı Yükselteç Devreleri
9.1 DENEYİN AMACI
(1) Çeşitli kuplaj tiplerine sahip yükselteçlerin çalışma prensiplerini anlamak.
(2) OTL yükselteç devresinin çalışma prensibini anlamak.
(3) OCL yükselteç devresinin çalışma prensibini anlamak.
(4) Yaygın şekilde kullanılan ses yükselteç tümdevrelerini anlamak.
9.2 GENEL BİLGİLER
9.2.1 Yeni Terimler:
(1) OTL Yükselteç: (Output Transformer Less AMP), Çıkış ucunda çıkış
transformatörü bulunmayan yükselteç.
(2) OCL Yükselteç: (Output Capacitor Less AMP), Çıkış ucunda çıkış
kondansatörü bulunmayan yükselteç.
(3) Frekans tepkisi: Bir yükseltecin, farklı frekans bölgelerinde yükseltme
yapabilme yeteneğini ifade eder. Yükselteçlerin
genellikle yüksek ve alçak frekanslardaki yükseltme
yetenekleri zayıftır.
(4) Isıl döngü zararı: Yarıiletken transistörün iletim akımı, sıcaklık artışıyla
birlikte artacaktır. Bununla birlikte, akımın artışı da
sıcaklığın artmasına neden olacak ve böylece bir
sıcaklık-akım döngüsü ortaya çıkacaktır. Sonuç olarakta
transistör zarar görecektir.
9-3
(5) Verim: Yükselteç tarafından dönüştürülen AC gücün, bu yükselteç
tarafından harcanan DC güce oranıdır.
% ή
100%
Daha yüksek verimli yükselteç, daha çok enerji tasarruf eder.
9.2.2 Temel Prensip:
Yükselteçlerde üç tür kuplaj (bağlantı) yaygın olarak kullanılır:
1. RC bağlantı.
2. Transformatör bağlantı.
3. Doğrudan bağlantı.
(1) RC bağlantı
1) Şekil 9.1(a), iki katlı RC kuplajlı yükselteç devresini göstermektedir.
Birinci katın yükü Rc1 direncidir ve Cc kondansatörü, birinci katın
çıkış sinyalini, ikinci kata bağlamak için kullanılmaktadır.
2) Cc Kuplaj Kondansatörünün İşlevi: Cc, DC gerilim için açık devre gibi
davranır ve DC bileşenler engellenmiş olur. (XC = 1/(2πfC ve ≅ 0
olduğu için XC sonsuza yaklaşır). Diğer yandan Cc, AC işaret için kısa
devre gibi davranır, çünkü AC için f daha büyük ve buna uygun olarak
XC daha küçüktür. Cc kondansatörünün değeri genellikle 2 ~ 50 μF
aralığındadır. DC bileşenler bu kondansatörler tarafından yalıtıldığı
için, öngerilim devreleri birbirlerinden bağımsız olurlar.
3) Avantajları:
Bu kuplaj türü basit ve ucuz olup, küçük hacimli devre elde etmeye
elverişlidir ve en yaygın kullanılan kuplajlama yöntemidir.
Bu kuplaj türünün frekans tepkisi mükemmeldir.
Bu kuplaj türünde gürültü ve manyetik indüksiyonun sebep olduğu
vınlama daha düşüktür.
Dezavantajları:
Düşük frekans bölgesindeki kuvvetlendirme, kuplaj kondansatörü
tarafından sınırlanır (Xc = 1/(2πfC olduğu için, düşük frekansta çok
büyük XC, işaretin önemli derecede zayıflamasına yol açar).
Yük direnci büyük miktarda DC güç tüketeceğinden, bu kuplaj türü
yalnızca düşük-güçte kuvvetlendirme yada gerilim kuvvetlendirme
için uygundur.
Bu kuplaj türünde verim düşüktür, çünkü biribirini takip eden
katlardaki transistör empedanslarını eşleştirmek kolay değildir.
9-4
(2) Transformatör bağlantı
Şekil 9.3'te gösterildiği gibi transformatör, iki katın DC öngerilimlerini
yalıtmak için kullanılırken, aynı zamanda sinyal aktarıcı ve empedans
uydurucu olarak da görev yapar.
1) Transformatörün temel karakteristikleri Şekil 1.de gösterilmiştir.
Sarım sayısı gerilimle doğru orantılıdır:
V1 / V2 = N1 / N2
Sarım sayısı akımla ters orantılıdır:
I2 / I1 = N1 / N2
Empedans oranı, sarım sayıları oranının karesine eşittir.
Z1 / Z2 = (N1 / N2)2
Şekil 1
2) Avantajları:
Bu kuplaj türünde empedansları denkleştirmek kolaydır ve gerilim
artırıcı veya gerilim düşürücü olarakta görev yapabilir.
Bu kuplaj türü, yüksek verim ve yüksek güç özelliklerine sahiptir.
Bu kuplaj türünde, ardışık iki katın DC gerilim etkileşimlerini ortadan
kaldırmak kolaydır.
Dezavantajları:
Çıkış transformatörü kullanıldığı için, RC kuplajlı yükseltece göre
daha fazla yer kaplar.
Çıkış transformatörünün endüktif bir eleman olması ve bobinler
arasında kondansatör bulunması nedeniyle frekans tepkisi zayıftır.
RC kuplajlı yükseltece göre daha pahalıdır.
(3) Doğrudan bağlantı
Şekil 9.2’de gösterildiği gibi, önde gelen katın çıkışı, bir sonraki katın
girişine doğrudan bağlanmıştır.
1) Doğrudan kuplaj yöntemi aşağıdaki iki prensibe uymak durumundadır:
DC öngerilimleme uyumlu olmalıdır.
Birbirini takip eden iki katın akım yönleri uyumlu olmalıdır.
9-5
Giriş sinyal dönüştürücü
Çıkış sinyal dönüştürücü
Büyük sinyal
yükselteci
Küçük sinyal
yükselteci
GİRİŞ ÇIKIŞ
2) Güç kaynağının gerilimi kararlı olmalıdır. Silisyum transistörler, düşük
sızıntı akımı ve yüksek kararlılık özelliklerine sahip olduğu için,
silisyum transistörler kullanmak daha uygundur. Aksi takdirde ardışık
katlar arasında zincirleme tepkimeler meydana gelerek devre
bozulabilir.
3) Avantajları:
Kuplaj devresinin kayıplarını azaltabilir.
L ve C elemanlarının neden olduğu faz kaymasını azaltabilir.
Bu kuplaj türü, L (XL) ve C (XC)’nin etkisi olmadan, alt frekansı
neredeyse sıfır Hz’e kadar uzanan çok geniş bir frekans tepkisine
sahiptir. Bundan dolayı bu devre, DC’ye yakın çok düşük frekanslı
işaretleri kuvvetlendirmek için kullanılabilir.
Dezavantajları:
Yükselteçteki ardışık kat sayısı sınırlanmalıdır. Çünkü, sıcaklık
değişimine bağlı olarak, herhangi bir kattaki IB değişimi, devrenin
tamamında önemli ölçüde kararsızlığa neden olur.
Seçilen elemanların karakteristik değerleri, mümkün olduğunca
doğru olmalıdır. Aksi takdirde kolaylıkla gürültü ve güç zayıflaması
ortaya çıkar.
Yükselteç ve Kazanç
(1) Yükselteç sisteminin blok diyagramı
1)
Giriş sinyal dönüştürücü: fiziksel sinyali (ses....) elektriksel sinyale
çevirir.
Küçük-sinyal yükselteci: giriş sinyali için uygun doğrusal güç
yükseltmesi sağlar ve gerilim
kazancını artırır.
Büyük-sinyal yükselteci: çıkış aygıtlarını sürmek amacıyla, küçük
sinyal yükseltecin çıkışı için güç
kuvvetlendirmesi sağlar.
Çıkış sinyal dönüştürücü: büyük sinyal yükseltecinin çıkışındaki
sinyali, çıkış aygıtının empedansı ile
uyumlu hale getirir.
9-6
2) Büyük sinyal yükseltecine aynı zamanda güç yada akım yükselteci de
denir.Bu yükselteç ile ilgili değerlendirmeler çoğunlukla güç verimliliği,
maksimum güç kapasitesi ve çıkış empedans eşlemesi hakkındadır.
(2) Yükseltecin kazancı: Yükseltme faktörü, çıkış sinyalinin giriş sinyaline
oranıdır.
1) AV (gerilim kazancı): Çıkış geriliminin giriş gerilimine oranıdır.
AV=VO/Vİ
2) Ai (akım kazancı): Çıkış geriliminin giriş gerilimine oranıdır.
Ai=IO/Iİ
3) AP (güç kazancı): Çıkış geriliminin giriş gerilimine oranıdır.
İ İ
İ
(3) Desibel: Desibel, kulağın sese karşı hassasiyetini belirten logaritmik bir
ölçüdür ve dB ile gösterilir.
1) 0 dB : 600Ω’luk yük üzerinde tüketilen güç 1mW iken, uygulanan
gerilimin 0.77V olmasına karşılık gelir.
2) | | 10 İ⁄
3) | | 20 İ⁄
4) | İ| 20 İ⁄
5) dBm : 600Ω’luk direnç referans yük ve 1mW’lık güç referans seviye