T.C.
SAKARYA ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Elektronik Devre
Tasarım
Laboratuarı
-IGrup No:__ __
Adı
:
Soyadı
:
Öğrenci No
:
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
2
İçindekiler
Laboratuar Tüzüğü ......................................................... 3
Elektronik Devre Elemanları .......................................... 5
Deney No: 1 ..................................................................... 9
LABORATUAR GEREÇLERİNİN TEMEL ELEMANLAR
ÜZERİNDEKİ UYGULAMALARLA TANITILMASI .......... 9
ÖNBİLGİ ............................................................................................................................ 9
1.- Doğru Gerilim Kaynakları .......................................................................................................9
2.- Voltmetre ve Ampermetreler ...................................................................................................9
3.- İşaret Üreteçleri (Osilatörler) .................................................................................................10
4.- Osiloskoplar ........................................................................................................................... 10
TEORİK............................................................................................................................ 11
PRATİK ............................................................................................................................ 17
Deney No: 2 ................................................................... 19
YARI İLETKEN DİYODUN İNCELENMESİ ................... 19
ÖN BİLGİ ......................................................................................................................... 19
TEORİK............................................................................................................................ 21
PRATİK ............................................................................................................................ 26
PRATİK ............................................................................................................................ 27
Deney No: 3 ................................................................... 29
BJT ELEMAN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ ............ 29
ÖNBİLGİ .......................................................................................................................... 29
TEORİK: .......................................................................................................................... 31
PRATİK ............................................................................................................................ 43
Deney No: 4 ................................................................... 47
MOSFET ELEMAN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ .... 47
ÖNBİLGİ .......................................................................................................................... 47
TEORİK: .......................................................................................................................... 49
PRATİK:........................................................................................................................... 61
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
3
Laboratuar Tüzüğü
1) Daha önceki senelerde laboratuar dersini almış ve devam etmiş olanlar yıliçi
çalışmalara katılmayacak, bunun yerine farklı yıliçi çalışma yaparak buna göre
not alacaklardır. Vize ve final sınavlarıtüm öğrenciler için ortaktır.daha önce
dersi aldığı ve devam ettiği halde, tekrar devam etmek isteyen öğrenci varsa,
dönem başında bildirmelidir.
2) Deneye ait teorik çözümler deney sonrasında toplanır. Geç getirilen teorik
çözümler KESİNLİKLE kabul edilmez. Deney sırasında Teorik çözümle
uğraşan öğrenci hem deneyden hem teorik çözümdem “0” alır.
3) Telafi deneyi yapılmayacaktır. 2 yoklamaya girmeyen devamsızlıktan kalır.
Yoklamalar 4 deneye ait birer laboratuar olmak üzere 4 tanedir.
4) Deney esnasında ciddiyet ve dikkat şarttır. Deneylerde şebeke gerilimi ile
çalışma yapıldığı için yapılan hatalarda hasar oluşabilir. Gözetmenden izin
almadan yapılan çalışmalarda veya deney konusu dışında yapılacak
denemelerden doğacak hasarlarda sorumluluk öğrenciye aittir.
5) Laboratuarda yüksek sesle konuşulmaz.
6) Öğrenciler deneye 5 dakika erken geleceklerdir. Geç gelenler deneye
alınmayacaktır. Deneyi tam zamanında bitirmeyenler # (-) puan# alacaktır.
7) Deney başında her öğrencinin davranış notu 100 dür. süresince öğrenci yaptığı
hatalar ve eksiklikleri sebebiyle alacağı #(-) puan#larla deney notunu düşürür.
8) Deneylere her öğrencinin bir kurşun kalem, silgi, cetvel ve hesap makinesi
getirmesi zorunludur.
9) Deneylerdeki devreler önceden hazırlanıp laboratuara getirilemez.
10) Deneyin başında 10 dakikalık bir test yapılır. Bu testler yıl içi notunda etkili
olacaktır. Testten sonra deneye başlamadan önce ilk 10 dakika içerisinde deney
elemanları ve multimetre test edilir (edile biliniyorsa). # test hatalı ise (-) #.
11) Deney board üzerine kurulur ve doğruluğu kontrol edildikten sonra gözetmen
çağrılır, gözetmen multimetreyi ve deney devresini board üzerinde kontrol eder.
# eksiklik varsa (-) #.
12) Gözetmen nezaretinde enerji verilir. # deney çalışmıyorsa (-) #.
13) Gözetmen board üzerinde hata bulursa, öğrenci 10 dk. süreyle gözetmeni tekrar
çağıramaz.
14) Gerekli ölçümler yapıldıktan sonra gözetmen çağırılarak grup yoklama ve
puanlama kağıdını imzalatırlar ve diğer deneye geçmeye hak kazanırlar.
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
4
15) Yapılamayan deneyler için #(–)# puan alınır.
16) Deney bitimine 10 dk kala multimetre, deney seti, eleman testleri yapılarak
deneyden izin alınarak çıkılmalıdır.
17) Föydeki teorik çözümleri hazırlamayan veya %50’den az hazırlayan öğrenci
deneye alınmayacaktır (üç tane soru varsa en az iki tanesi cevaplanmalıdır).
18) Deneye öncesi testte %40 başarı gösteremeyen öğrenci teorik hesaplamalardan
“0” alır.
19) Deney föyündeki deneylere ait teorik çözümler öğrenci numarasının son iki
hanesine göre düzenlenir.
20) Teorik çözümler sadece belirlenmiş alan içine yapılır. Alan dışına, başka bir
kağıda veya kağıt arkasına çözüm yapılamaz.
21) Teorik çözüler okunabilir bir yazı ile yazılmalıdır. Karalama şeklindeki
çözümler değerlendirmeye alınmaz.
22) Çözümler sadece el yazısı ve kurşun kalem kullanılarak yapılacaktır. Ancak
grafiklerde renkli kalemler kullanılabilir
23) Grafikler ve şekiller çizilirken mutlaka cetvel kullanılmalıdır (Grafiklerdeki iki
nokta arası birleştirilmesini sadece ve sadece cetvel yardımıyla yapılmalıdır).
24) Teorik çözümler yapılırken ilk önce sayısal değer içermeyen ifade yazıldıktan
sonra sayısal değerler yerine yazılarak çözüm yapılır.
Örnek:
V=IR
V=110-3100102
25) Teorik hesaplamalarda virgülden sonra 3 haneye kadar değer alınır. Üçüncü
haneden sonrası yuvarlanır. Hesaplamalarda bu hassasiyet gösterilmediği
takdirde teorik çözümler değerlendirilmez.
Örnek:
9,3524789=9,352
9,3525789=9,353
26) Virgülden önce sıfırdan farklı herhangi bir sayı olmalı ve 10-x çarpanındaki x
sayısı 3 veya 3’ün katı olmalıdır. Hesaplamalarda bu hassasiyet gösterilmediği
takdirde teorik çözümler değerlendirilmez.
Örnek: 0,0096=9,610-3
0,0001354457=135,445710-6=135,44610-6
NOT: Laboratuar kurallarına uymayanlar deneyden uzaklaştırılır.
Teorik çözümlere ait şart ve koşullara uymayan teorik çözüler
değerlendirmeye alınmayacaktır.
(-) Olumsuz deney hata puanı.
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
5
Elektronik Devre Elemanları
1)
Direnç Renk Tablosu:
Tablo I.1 Direnç renk tablosu.
Şekil I.1. Direnç şekli.
Örnek: Kahverengi Yeşil Kahverengi Altın
1
5
x10
%5
=150 Ohm, %5
Örnek: Kahverengi Yeşil Kahverengi Kırmızı Altın
1
5
1
x100
%5 =15100 Ohm, %5
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
6
1
3
2
Şekil I.2 Ayarlı direnç (potansiyometre) şekli.
2)
Tranzistor:
a
b
Şekil I.3 Tranzistor şekilleri.
3 -C-
2 -C-
NPN
2 -B-
NPN
1 -B-
1 -E-
3 -E-
BC238, BC547, BC548
BD135
Şekil I.4 Tranzistor bağlantı şekilleri.
NMOS
1 -G-
3 -DB
PMOS
D
G
2 -SK583, 2SK583
Şekil I.5 MOSFET bağlantı şekilleri.
B
S
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
3)
7
Kondansatör:
2
+
a
1
b
Şekil I.5 Elektrolyt Kondansatör şekilleri.
1'
a
b
Şekil I.6 Polyester Kondansatör şekilleri.
4)
Diyot:
1
2
1
2
1
2
Şekil I.7 Diyot şekli.
1
1
2
Şekil I.8 Zener Diyot şekli.
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
8
5)
Bread Board:
Kısa Devre
Eleman
Yerleştirme
aralığı
Güç
Yolları
Eleman
Yolları
Board üzerinde iki çeşit yol vardır. Bunlardan birincisi Güç Yollarıdır. Bu yollardaki
birleşim noktaları yatay yönde birbiri ile Kısa Devre, düşey yönde ise
açıkdevredirler. Genel olarak devrelerin besleme gerilimi ve toprak hatları için
kullanılırlar.
İkinci çeşit yol ise Eleman Yollarıdır. Bu yollar birbiri ile düşey yönde Kısa Devre,
yatay yönde ise açıkdevredirler. Genelde bir sırada 5 adet birleşim noktası bulunur.
Bu beş nokta birbiri ile Kısa Devredir. Diğer eleman yolları ile aralarında bir boşluk
vardır (Eleman Yerleştirme aralığı). Bu boşluk entegre devrelerin bacak aralığına
uygun şekilde dizayn edilmiştir.
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
9
Deney No: 1
LABORATUAR GEREÇLERİNİN TEMEL ELEMANLAR
ÜZERİNDEKİ UYGULAMALARLA TANITILMASI
ÖNBİLGİ
TEMEL LABORATUAR GEREÇLERİ:
1.- Doğru Gerilim Kaynakları
Laboratuar deneylerinde devrelerin beslenmesi için kullanılan doğru gerilim
kaynakları genellikle gerilimi belirli aralıklarda ayarlanabilen türden kaynaklardır.
Bunun yanında elektronik devrelerde en çok kullanılan gerilimler olan 5V , 12V
ve 15 V besleme gerilimleri için sabit değerli, yani sadece bu değerleri veren
gerilim kaynakları da mevcuttur. İdealde gerek sabit değerli olanların ve gerekse
ayarlanabilen değerlikli olanların gerilim değerlerini şebeke gerilimi değişimi vb gibi
etkilerden bağımsız olarak değiştirmeden devreye verebilmeleri yani kararlı olmaları
gereklidir. Ayrıca gerilim verdikleri devreye bağlı olarak farklı yükleme etkilerine
(yani çekilebilecek farklı akımlara) karşı da idealde duyarsız olmaları beklenir.
Ancak gerçekte bütün DC kaynakların akıtabilecekleri akımda bir üst sınırları vardır.
Bu değerden daha büyük akım çekilmeye çalışıldığında ise koruma devreleri
yardımıyla devreden çok büyük akımların akması dolayısıyla kaynağın veya
devrenin zarar görmesi engellenir.
2.- Voltmetre ve Ampermetreler
Gerilim ve akım ölçmek için kullanılırlar. İdeal bir voltmetrenin iç direnci sonsuzdur,
yani üzerinden akım akmaz. İdeal bir ampermetrenin ise iç direnci sıfırdır, yani
üzerinde gerilim düşümü olmaz. Voltmetre devre üzerinde aralarındaki gerilim farkı
ölçülmek istenen iki nokta arasına paralel bağlanır. Ampermetre ise akım ölçülmek
istenen hatta içinden akım geçecek şekilde, yani seri bağlanmalıdır. Ampermetreler
ve voltmetreler kademeli cihazlardır. Akımın ve gerilimin farklı değerleri ancak
farklı kademelerde ölçülebilir. Bu nedenle ölçüm yaparken uygun kademenin
seçilmesine ve polariteye uygun olarak bağlantı yapılmasına dikkat edilmelidir.
Ölçülen işaret alternatif bir işaret olduğunda efektif değer ölçümü devreye girer.
Efektif değer ölçen aletlerin bazıları RMS değerini hesaplayarak, bazıları ise tepe
değerini 2 ile bölerek ölçüm yaparlar. İdeal sinüs işaretlerde iki yöntem arasında bir
fark yoktur. Fakat eğer sinüs işaret bir DC bileşen üzerine bindirildiyse 2 ile bölme
yöntemi hatalı sonuç verecektir. Bunun gibi kare dalga veya üçgen dalgaların
10
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
ölçümünde de hatalı sonuç verir. Zira kare dalganın efektif değeri tepe değerine
eşittir ve üçgen dalganın efektif değeri genliğinin 1/3 katıdır. Ölçü aletleri ile ölçüm
yaparken bu hususlara dikkat edilmesi gerekir.
3.- İşaret Üreteçleri (Osilatörler)
Değişken işaretler osilatör kullanılarak elde edilir. En çok kullanılan periyodik
işaretler sinüs kare ve üçgen dalgalardır. İşaretin şekli, genliği ve frekansı osilatör
üzerinden ayarlanabildiği gibi bazılarında DC seviye ayarı da bulunmaktadır.
4.- Osiloskoplar
Osiloskop ekranı bir analitik düzleme benzetilebilir. İki eksen vardır. Yatay eksen
zaman ekseni ve dikey eksen gerilim ekseni olarak adlandırılır. Bu eksenler çeşitli
değerlerde ölçeklemdirilmiş olduklarından oldukça geniş aralıklardaki işaretlerin
incelenmesine imkan tanırlar. Örneğin yatay ekseni, yani zaman ekseni 0.2s den
0.5s ye kadar değiştirilebilen bir osiloskop frekansı 2Hz ile 5MHz arasında olan
işaretleri inceleyebilir. Aynı şey dikey eksen için de söz konusudur. Ayrıca gerilim
ekseninin AC ve DC konumları sayesinde bu bileşenlerin birlikte ve ayrı ayrı
incelenmesine imkan tanınmış olur.
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
Adı, Soyadı:
No:
11
İmza:
Grubu:
TEORİK
1.- Şekil 1.1 deki devre için
 Ohm kanununu sınayınız. Dirençler üzerindeki gerilimleri ve üzerlerinden
akan akımları bulunuz.
 Kirchhoff gerilimler yasasını yazınız ve devre için doğrulayınız.
 Kirchhoff akımlar yasasını yazınız ve A düğümü için uygulayınız. Referans
aldığınız akım yönlerini gösteriniz.
V gerilim kaynağının değeri, XY numaranızın son iki rakamı olmak üzere, 1X.Y
Volt olacaktır. (örnek olarak numarasının son iki rakamı 24 olan kişi için gerilim
kaynağının değeri 12.4 Volt olacaktır).
Şekil 1.1
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
12
Öğrenci No:
V
I
Kirchhoff Gerilimler Yasası:
Kirchhoff Akımlar Yasası:
R1
R2
R3
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
13
2.- Şekil 1.1 deki devre için ana koldaki akımı ve 330 luk direnç üzerindeki
gerilimi ölçmek istiyoruz. Ölçü aletlerini de bağlayarak devreyi tekrar çiziniz.
3.- Şekil 1.2 deki devrede alternatif kaynak genliği 1X.Y Volt ve frekansı 50 Hz olan
bir sinüs işaret vermektedir.(XY numaranızın son iki rakamı; VAC=1X.Y Sint)Buna
göre;
 A düğümü için gerilimin zamana bağlı ifadesini çıkarınız.
 B düğümü için gerilimin zamana bağlı ifadesini çıkarınız.
 Giriş Gerilimi (V1), A noktasının gerilimi (VA) ve B noktasının gerilimi (VB)
için dalga şekillerini ilgili eksene farklı renklerde çiziniz. (Düşey eksen için
ölçeklendirmeyi siz yapınız)
Şekil 1.2
14
VA(t)=.......................................
VB(t)=.......................................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
15
Bulunan bu VA(t) ve VB(t) ifadelerine göre dalga formları şu şekildedir:











V1
VA
VB
t=0.002
t=0.004
t=0.006
t=0.006
t=0.008
t=0.010
t=0.012
t=0.014
t=0.016
t=0.018
t=0.020
V1=
V1=
V1=
V1=
V1=
V1=
V1=
V1=
V1=
V1=
V1=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
t(sn)
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
0.018
0.020
16
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
17
PRATİK
1.- Laboratuar sırasında size verilecek üç direnç ile Şekil 1.1 deki devreyi kurunuz.
Devre üzerinde dirençlere ait akımları ve gerilimleri ölçerek aşağıdaki tabloyu
doldurunuz.
Şekil 1.1
KAYNAK: .......V
V
I
R1=.........
R2=.........
R3=.........
Tablo 1.1
2.- Ölçü aletlerinden okuduğunuz değerlerin Ohm kanunu ve Kirchhoff yasalarını
doğrulayıp doğrulamadığını kontrol ediniz. Doğrulamıyorsa sebepleri üzerine
tartışınız.
3.- Şekil 1.2 deki devreyi kurunuz. A noktası ve B noktası için dalga şekillerini
osiloskop ile inceleyiniz.
Şekil 1.2
4.- Ölçü aleti ile A ve B noktalarındaki gerilim değerlerini AC kademesinde ve DC
kademesinde ölçünüz.
VA
AC
DC
Tablo 1.2
VB
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
V1
VA
VB
18
t(sn)
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
0.018
0.020
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
19
Deney No: 2
YARI İLETKEN DİYODUN İNCELENMESİ
ÖN BİLGİ
Şekil 2.1 de p ve n tipi yarıiletken malzemelerin yanyana getirilmesiyle oluşmuş
diyot elemanı ve diyodun şematik gösterimi verilmiştir.
p
+
n
V
-
Anot
Katot
I
Şekil 2.1
Bir ideal diyot şekil 2.2 deki karakteristiğe sahiptir. Yani anot-katot gerilimi pozitif
iken kısa devre (akım akıtır), negatif iken açık devre (akım akmaz) özelliği gösterir.
Bu karakteristik bir çok uygulama için yeteri kadar yakın olsa da hiçbir gerçek diyot
bu karakteristiğe tam olarak sahip değildir.
1
I
V
Şekil 2.2
Şekil 2.3 te ideal diyot için, silisyum diyot için ve germanyum diyot için iletim ve
kesim durumları ile bu durumlardaki yaklaşık eşdeğer devreleri verilmiştir.
20
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
Şekil 2.3
Şekil 2.4
Şekil 2.4 te ise gerçek bir diyodun karakteristik eğrisi görülmektedir.
Ayrıca diyodun akım bağıntısı: I D  I 0 (eVD / VT  1)
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
Adı, Soyadı:
No:
21
İmza:
Grubu:
TEORİK
1.a.- Şekil 2.5 teki devre için Ohm kanunu Kirchhoff yasaları ve yaklaşık diyot (si)
eşdeğerini kullanarak gerekli hesaplamaları yapınız ve tablo 2.1 i doldurunuz. (XY
öğrenci numaranızın son iki hanesidir. Örnek olarak numarasının son iki rakamı 28
olan kişi için V=(4+2,8)=6.8V olacaktır.)
Şekil 2.5
R2 (k)
100
80
60
40
20
10
5
1
ID (Birimi ile yazınız)
Tablo 2.1
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
22
1.b.- Şekil 2.5 teki devre için diyodun akım bağıntısını kullanarak gerekli
hesaplamaları yapınız ve tablo 2.2 yi doldurunuz. (XY öğrenci numaranızın son iki
hanesidir. Örnek olarak numarasının son iki rakamı 28 olan kişi için
V=(4+2,8)=6.8V olacaktır.) I0=1.10-14 A ve VT=25.9 mV alınacaktır.
R2 (k)
100
80
60
40
20
10
5
1
VD (V)
Tablo 2.2
ID (Birimi ile yazınız)
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
23
2.- Şekil 2.6 daki devre için;
 ana koldan akan akımı (I),
 D1 diyodu üzerinden akan akımı (I1),
 D2 ve D3 diyotları üzerinden akan akımı (I2)
 A noktasının gerilimini (VA)
Diyodun akım bağıntısını ve çevre akımları yöntemini kullanarak bulunuz.
Devredeki direnç X.Y k dur.(XY öğrenci numaranızın son iki hanesi) I0=1.10-14 A
ve VT=25.9 mV alınacaktır.
Şekil 2.6
I1=.............
I2=.............
I=.............
VA=.............
(Boş bırakılan alan çözüm için yetmezse sayfanın arkasını kullanınız)
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
24
3.- Şekil 2.7 deki devre için B noktasının geriliminin zamana bağlı ifadesini
çıkarınız. Bulduğunuz bu ifadeye göre eksen takımına dalga şekillerini farklı
renklerle çiziniz. (osilatörden çıkan işaret genliği 1X.Y Volt (XY numaranızın son
iki hanesi) ve frekansı 50 Hz olan sinüs dalgasıdır.
Şekil 2.7
t=0.002
t=0.004
t=0.006
t=0.006
t=0.008
t=0.010
t=0.012
t=0.014
t=0.016
t=0.018
t=0.020











VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VA=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VB=
VA
VB
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
25
t(sn)
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
0.018
0.020
26
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
27
PRATİK
1.- Besleme gerilimini 5V alarak Şekil 2.5 teki devreyi kurunuz. R2 direncini tablo
2.3 teki değerlere ayarlayarak diyot üzerinden akan akımı ve diyot üzerindeki
gerilimi ölçerek tabloya kaydediniz. Ayrıca R1 direncinin devreye ne amaçla
konulduğunu tartışınız.
Şekil 2.5
R2 (k)
100
80
60
40
20
10
5
1
0.5
ID (Birimi ile yazınız)
VD (V)
Tablo 2.3
2.- Şekil 2.6 daki devreyi kurunuz. Direncin değerini 4k7 alınız. Bu durumda
diyotların akım ve gerilimlerini ölçüp tabloya kaydediniz.
Şekil 2.6
V
D1
D2
D3
Tablo 2.4
I
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
28
3.- Şekil 2.7 deki devreyi kurunuz. Osilatörden bir sinüs dalga verip A ve B
noktalarındaki dalga şekillerini osiloskop ile ölçünüz. Dalga şekillerini ölçekli olarak
çiziniz.
VA
VB
Şekil 2.7
f=...........
t(sn)
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
29
Deney No: 3
BJT ELEMAN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ
ÖNBİLGİ
Bir npn bipolar tranzistörün, baz-emetör ve baz-kollektör gerilimleri
değerlendirildiğinde, sahip olabileceği 4 farklı çalışma rejiminin şekil 3.1'de
gösterildiği gibi olduğunu biliyoruz. Ayrıca baz-emetör jonksiyonu yaklaşık 0.7V ve
baz-kollektör jonksiyonu yaklaşık 0.5V olduğunda iletimdeki bir diyot gibi
davranacağını biliyoruz.
VBC
Ters Yönde
Çalışma
Doyma
VBE
İleri Yönde
Çalışma
Kesim
C
VBC
N
B
+
+
P
N
VBE
-
E
Şekil 3.1
Aslında bir akını kontrol elemanı olan BJT, kuvvetlendirici olarak kullanıldığı
uygulamalarda ileri yönde (aktif) çalışma bölgesinde kalacak şekilde kutuplanır.
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
30
Şekil 3.1'den anlaşılacağı üzere bu bölgede VBE>0 ve VBC<0 olmalı, yani baz-emetör
jonksiyonu geçirme, baz-kolektör jonksiyonu tıkama yönünde kutuplanmalıdır. Bir
anahtar eleman olarak kullanıldığı uygulamalarda (dijital) ise çalışma bölgeleri
doyma (anahtar kapalı) ve kesimdir (anahtar açık). Şekil 3.1 üzerinde bu durumlara
ilişkin baz-emetör ve baz-kolektör gerilimlerini irdeleyiniz.
Önce tranzistörün ileri yönde çalışmasını inceleyelim. VBE>0 ve VBC<0 olduğu bu
durum için kollektör akımının
VBE
VT
IC  I S  e
IC   F  I B
(3.1)
(3.2)
şeklinde ifade edildiği biliniyor. Tranzistörün ileri yönde çalışmasına ilişkin bu iki
temel karakteristiği elde edebilmek için şekil 3.2'deki, elektronik devrelerde en çok
uygulaması olan, ortak emetörlü devre kullanılabilinir.
I1
V1
R2
VC
R1
V2
VB
Şekil 3.2
VC
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
Adı, Soyadı:
31
İmza:
No:
Grubu:
TEORİK:
1) Şekil 3.3’deki devreyi ileri yönde çalıştırmak için ayarlanabilir R1 direnci için
verilen değerleri kullanarak VBE, IB, IC ve F değerlerini bulunuz. Bulduğunuz bu
değerleri Şekil 3.4 ve Şekil 3.5’e işleyiniz (Eksen takımının tüm değerlerini
yazmaya unutmayınız). Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız. XY öğrenci
numaranızın son iki hanesi olmak üzere: IS=XY·10-16A, F=1XY (ilk değer olarak
seçiniz), VB=5V, VC=5V ve R2=10kΩ olarak alınız.
I1
V1
R2
VC
R1
V2
VB
VC
Şekil 3.3
R1=0Ω için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
32
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
R1=10Ω için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
R1=20Ω için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
33
R1=30Ω için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
R1=40Ω için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
34
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
R1=50Ω için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
R1=100Ω için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
35
R1=500Ω için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
R1=1kΩ için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
36
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
R1=5kΩ için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
R1=10kΩ için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
37
R1=50kΩ için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
R1=100kΩ için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
38
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
R1=500kΩ için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
R1=750kΩ için
VB=..........................+..............
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
39
R1=1MΩ için
VB=..........................+..............
IC
Şekil 3.4
IB
VBE=........................... IB=........................... IC=.......................... F=............................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
IC
Şekil 3.5
VBE
40
Yorum:
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
41
2) Şekil 3.6’daki devreyi doyma bölgesinde çalıştırmak için VB ve VC değerlerini
belirleyiniz. Belirlediğiniz VB ve VC değerlerine göre VBE, VCE, IB, IC ve IE
değerlerini bulunuz. Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız. XY öğrenci
numaranızın son iki hanesi olmak üzere: IS=XY·10-16A, F=1XY (ilk değer olarak
seçiniz), R1=XY0kΩ, R2=10kΩ ve R3=XY0Ω olarak alınız.
I1
R3
V1
R2
VC
R1
VB
V2
VC
Şekil 3.6
Doyma bölgesi için VB=....................ve VC=....................
VBE=..................., VCE=..................., IB=..................., IC=..................., IE=...................
Yorum:
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
42
3) Şekil 3.7’deki devreyi kesim bölgesinde çalıştırmak için VB ve VC değerlerini
belirleyiniz. Belirlediğiniz VB ve VC değerlerine göre VBE, VCE, IB, IC ve IE
değerlerini bulunuz. XY öğrenci numaranızın son iki hanesi olmak üzere:
IS=XY·10-16A, F=1XY (ilk değer olarak seçiniz), R1=XY0kΩ, R2=10kΩ ve
R3=XY0Ω olarak alınız.
I1
R3
V1
R2
VC
R1
VB
V2
VC
Şekil 3.6
Kesim bölgesi için VB=....................ve VC=....................
VBE=..................., VCE=..................., IB=..................., IC=..................., IE=...................
Yorum:
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
43
PRATİK
1) Şekil 3.7’deki devreyi ileri yönde çalıştırmak üzere ayarlanabilir R1 direncini
değiştirerek, önce IC-VBE değişimini sonra da IC-IB karakteristiğini elde etmeye
yeter sayıda ölçüm yapınız. Sonuçları Tablo 3.1’e, R2 direnci üzerinden akan
akımı (IB) hesaplayarak işleyiniz ve Şekil 3.8 ve Şekil 3.9’daki eksen takımları
üzerine bulduğunuz bu değerleri işaretleyiniz. Elde ettiğiniz bu sonuçları teorik
sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız. VB=5V, VC=5V, R1=100kΩ ve
R2=10kΩ olarak alınız.
I1
V1
R2
VC
R1
V2
VB
VC
Şekil 3.7
VCE=
VBE
VCE=
VR2
IC
Tablo 3.1
IC
IB
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
IC
Şekil 3.9
IB
IC
Şekil 3.8
VBE
44
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
45
Yorum:
2) Şekil 3.10’daki devreyi doyma bölgesinde çalıştırmak için R1 ve R3 değerlerini ve
VB ve VC’nin yönlerini (şekildeki kaynaklara + ve – işaretleri koyunuz)
belirleyiniz. Belirlediğiniz R1 ve R3 değerlerine göre VBE, VCE, IB ve IC değerlerini
bulunuz. Elde ettiğiniz sonuçları teorik sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız.
VB=5V ve VC=5V, R1=R3=100kΩ ve R2=10kΩ olarak alınız.
I1
V1
R3
R2
VC
R1
V2
VB
VC
Şekil 3.10
R1
Doyma
Yorum:
R3
VBE
VCE
IB
IC
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
46
3) Şekil 3.11’deki devreyi kesim bölgesinde çalıştırmak için R1 ve R3 değerlerini ve
VB ve VC’nin yönlerini (şekildeki kaynaklara + ve – işaretleri koyunuz)
belirleyiniz. Belirlediğiniz R1 ve R3 değerlerine göre VBE, VCE, IB ve IC değerlerini
bulunuz. Elde ettiğiniz sonuçları teorik sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız.
VB=5V ve VC=5V, R1=R3=100kΩ ve R2=10kΩ olarak alınız.
I1
V1
R3
R2
VC
R1
V2
VB
VC
Şekil 3.11
R1
Kesim
Yorum:
R3
VBE
VCE
IB
IC
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
47
Deney No: 4
MOSFET ELEMAN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ
ÖNBİLGİ
Bir MOSFET’in savak akımının, eşik gerilimi (VT), geçit-savak gerilimi (VGS) ve
savak-kaynak gerilimine (VDS) bağlı olarak üç farklı bölgede incelendiğini biliyoruz.
Bir NMOS için bu rejimler ve bu rejimler ilişkin savak akımları,
1) VGS-VT<0 için kesim
ID=0
2) VGS-VT≥VDS için doymasız
1 2 

I D    VGS  VT  VDS  VDS

2

3) VGS-VT<VDS için doymalı
ID 

 VGS  VT 
2
2
olarak belirlidir. Şekil 4.1’de bir NMOS tranzistörün yapısı görülmektedir.
G
S
D
0
n+
y
n+
D
x
G
B
p
B
S
Şekil 4.1
48
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
Adı, Soyadı:
49
İmza:
No:
Grubu:
TEORİK:
1) Şekil 4.2’deki ayarlanabilir R2 direnci için verilen değerleri kullanarak VGS ve ID
değerlerini bulunuz. Bulduğunuz bu değerleri Şekil 4.3’e işleyiniz (Eksen
takımının tüm değerlerini yazmaya unutmayınız). Elde ettiğiniz sonuçları
yorumlayınız. XY öğrenci numaranızın son iki hanesi olmak üzere:
=XY·10-10A/V2, VD=5V, VG=10V, VT=2V ve R1=X.YkΩ olarak alınız.
I1
R1
VD
VG
R2
V1
Şekil 4.2
R2=0Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=10Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
50
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
R2=20Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=30Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=40Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
51
R2=50Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=100Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=200Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
52
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
R2=300Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=400Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=500Ω için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
53
R2=1kΩ için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=5kΩ için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=10kΩ için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
54
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
R2=50kΩ için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=100kΩ için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
R2=500kΩ için
ID=.............................
VGS=........................................
ID=........................................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
ID
Şekil 4.3
VGS
55
Yorum:
Yorum (PMOS ile karşılaştırınız):
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
56
2) Şekil 4.4’deki VD gerilim kaynağı için verilen değerleri kullanarak ID değerini
bulunuz. Bulduğunuz bu değerleri Şekil 4.5’e işleyiniz (Eksen takımının tüm
değerlerini yazmaya unutmayınız). Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız.
XY öğrenci numaranızın son iki hanesi olmak üzere: =XY·10-10A/V2, VG=5V,
R2=10kΩ, VT=2V ve R1=X.YkΩ olarak alınız.
I1
R1
VD
VG
R2
V1
Şekil 4.4
VD=0V için
ID=.............................
ID=........................................
VD=1V için
ID=.............................
ID=........................................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
57
VD=2V için
ID=.............................
ID=........................................
VD=3V için
ID=.............................
ID=........................................
VD=4V için
ID=.............................
ID=........................................
58
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
VD=5V için
ID=.............................
ID=........................................
VD=6V için
ID=.............................
ID=........................................
VD=7V için
ID=.............................
ID=........................................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
59
VD=8V için
ID=.............................
ID=........................................
VD=9V için
ID=.............................
ID=........................................
VD=10V için
ID=.............................
ID=........................................
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
ID
Şekil 4.5
VDS
60
Yorum:
Yorum (PMOS ile karşılaştırınız):
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
61
PRATİK:
1) Şekil 4.6’daki düzeneği kurarak VDS’nin belirli bir değeri için, ayarlı R2 direnci
yardımıyla VGS’yi 0V’dan başlamak üzere arttırarak, ID-VGS karakteristiğini
belirleyecek yeterli sayıda noktada ölçüm yaparak ölçtüğünüz değerleri
Tablo 4.1’e ve Şekil4.7’deki eksen takımına işleyiniz. Elde ettiğiniz bu sonuçları
teorik sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız. VD=5V, VG=10V, R2=100kΩ ve
R1=10kΩ olarak alınız.
I1
R1
VD
VG
R2
V1
Şekil 4.6
VDS=
R2
VGS
Tablo 4.1
ID
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
ID
Şekil 4.7
VGS
62
Yorum:
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
63
2) Şekil 4.8’deki düzeneği kurarak VGS’nin belirli bir değeri için, VD gerilim
kaynağını 0V’dan başlamak üzere arttırarak, ID-VDS karakteristiğini belirleyecek
yeterli
sayıda
noktada
ölçüm
yaparak
ölçtüğünüz
değerleri
Tablo 4.2’ye ve Şekil4.9’daki eksen takımına işleyiniz. Elde ettiğiniz bu
sonuçları teorik sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız. VG=5V, R1=10kΩ ve
R2=100kΩ olarak alınız.
I1
R1
VD
VG
R2
V1
Şekil 4.8
VGS=
VDS
ID
Tablo 4.2
Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I
ID
Şekil 4.9
VDS
64
Yorum:
Download

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı