Ana Sayfa
Antrak Gazetesi
Eski Sayılar
Antrak Ana Sayfası
Yorumlariniz ve Sorularınız için mail adresimiz.


İnternette İlk 
Türk Amatör Telsiz Gazetesi

Temel Elektronik

 

Şahin Küliğ (TA2CCS)
TA2CCS Şahin Küliğ
E-Mail: ta2ccs@antrak.org.tr

Bu ay transistörlü devrelerin bayaslanması ve bayaslama 
tekniklerini inceleyeceğim. Kısa bir hatırlatma gerekirse, bir 
transistörde ki kollektör akımı IC=IB x ß idi. O zaman 
elimizde yeterli bilgi olduğu zaman transitörlü bir devrenin her
türlü DC değerlerini hesaplayabiliriz şeklinde düşünebiliriz. 
Nedir yeterli bilgiler? Devredeki direnç değerleri, üzerlerine 
renk kodlarına bakarak okuyabiliriz. Voltaj değeri, bir AVO 
metre ile kolayca ölçebiliriz. Transistörün ß değeri onu da 
katalogdan bakarız.... Şimdi biraz düşünelim. Üreticiler 
ürettikleri her malzemeyi bir sonraki ile tıpatıp aynı şekilde 
üretebilirler mi? Yani bir direnç, bir kondansatör yada bir 
transistör bütün özellikleri ile bir diğerinin aynısı olabilir mi?
Olmaz! Olsa olsa çok yakını olur. Hadi bu kadar kesin 
konuşmayalım ama tam eşitlik düşük bir olasılıktır. 
Arkadaşlar ısı  elektronik bir devrede, devrenin kararlı 
çalışmasını etkileyen önemli bir faktördür. Bu sebepten 
devreler ısıdan en az eğişime uğrayacak şekilde 
tasarlanmaktadır. Ayrıca devredeki elemanların toleransları 
yani olması gereken değerden yüzde olarak sapmaları da 
devremizi etkiler. Örneğin bir transistörlü devrede 
transistörün ß değeri %20 değiştiğinde
IC değeri ne kadar değişiyor. Yukarıdaki formüle göre IC
akımının da %20 değişmesi doğal görünmektedir. O zaman 
görünüşte aynı olan devrelerde de farklı sonuçlarla 
karşılaşmamızda doğal olacaktır. Bu faklılaşma bazı 
devrelerde önemli olmayabilir. Bazı devrelerde de çok önemli
olabilir. Şimdi çeşitli bayaslama tekniklerini, özelliklerini 
inceleyelim.

Sabit Bayaslama Devresi:

Bu devrenin Beyz akımı IB=(VCC - VBE) / RB olduğunu 
kolayca olduğunu görebiliriz. Bu formüle baktığımızda ß 
değerinin IB akımı ile alakalı olamadığını, ß değeri ne olursa
olsun IB akımını değiştiremeyeceğini görülebilir. Bu devrenin
Kollektör akımı ise, IC=IB x ß dır. Şimdi bu formülde ß 
değerindeki değişiklik aynen IC akımına yansıyacaktır. 
Bu devre ile ilgili diğer formüller ise;

Maksimum IC akımı: ICsat = VCC / RC

Kollektör - Emitör arası voltaj:  VCE = VCC - (IC x RC)

Şimdi bir örnek yapalım, VCC=12V, RB=1M, RC=10K, 
VBE=0V, ß=50 olsun. ICsat,  IB, IC ve VCE değerlerini bulalım. 

ICsat = VCC / RC; ICsat = 12 / 10,     ICsat = 1,2mA

IB=(VCC - VBE) / RB;    IB=(12 - 0) / 1000,    IB=0,012mA

IC=IB x ß; IC=0,012 x 50,    IC=0,6mA 

VCE = VCC - (IC x RC);    VCE = 12 - (0,6 x 10),    VCE = 6V olur. 

Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine 
aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß 
değeri eskisinden %20 fazla olsun. IB akımı aynı kalacak 
fakat IC;

IC=IB x ß; IC=0,012 x 60, IC=0,72mA olur. 
Yani Sabit Bayaslama Devresinde %ß değişimi aynen IC
akımına yansıyacaktır.

Kollektör Geri Beslemeli Bayas:


 

Bu devrenin beyz akımını oluşturan gerilim doğrudan kollektör
gerilimidir. Şimdi dikkat edelim. Kollektör gerimi kollekör 
akımına bağlıdır. Kollektör akımı da  ß değerine bağlıdır. 
Örneğin ß değerinin arttığını düşünelim. Bunun sonucu olarak
IC akımı artacak fakat VCE gerilimi azalacaktır. VCE gerilimi
IB akımın sağladığı için, IB akımına azaltma etkisi 
gösterecektir. Buda ß artmasından dolayı IC akımını artışını
azaltacaktır.
Bu devrenin Formülleri;

IB=(VCC - VBE) / (ß x RC + RB)

IC=IB x ß

VCE = VCC - (IC + IB) x RC

IB, IC akımından çok küçük olursa IC akımının yaklaşık değeri;

VCE = VCC - (IC x RC)   formülü de kullanılabilir. 

ICsat = VCC / RC

Şimdi bir örnek yapalım, VCC=12V, RB=1M, RC=10K, 
VBE=0V, ß=50 olsun. ICsat,  IB, IC ve VCE değerlerini bulalım. 

ICsat = VCC / RC; ICsat = 12 / 10, ICsat = 1,2mA

IB=(VCC - VBE) / (ß x RC + RB);    IB=12 / (50 x 10 + 1000);
IB=12 / 1500,    IB=0,008mA

IC=IB x ß;    IC=0,008 x 50,   IC=0,4mA

VCE = VCC - (IC x RC);    VCE = VCC - (IC x RC),
VCE = 12 - (0,4 x 10),  VCE = 8V

Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine 
aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß 
değeri eskisinden %20 fazla olsun. Bu durumda IC akımı;

IB=(VCC - VBE) / (ß x RC + RB);    IB=12 / (60 x 10 + 1000);
IB=12 / 1600,    IB=0,0075mA

IC=IB x ß;    IC=0,0075 x 60,   IC=0,45mA

Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen 
IC %12,5 değişmiştir.
Yani Kollektör Geri Besleme Bayaslama Devresinde %ß 
değişimi aynen IC akımına yansımayacaktır. Transitörün 
çalışma noktasının kararlılığı bu devrede daha iyidir.
 

Emitör Geri Beslemeli Bayas;

Bu devre, bir önceki Kollektör Geri Beslemeli Bayas 
devresindeki etkiyi gösterir.
Devre ile ilgili formüller;

IB=(VCC - VBE) / ((RB + (RE x (ß +1))

IC=IB x ß

VC=VCC - (IC x RC

VE= IE x RE = IC x RE

VCE=VC - VE

ICsat = VCC / (RC + RE)
 

Şimdi bir örnek yapalım, VCC=12V, RB=1M, RC=10K, 
VBE=0V, RE=1K, ß=50 olsun. ICsat,  IB, IC ve VCE
değerlerini bulalım. 

ICsat = VCC / (RC + RE);    ICsat = 12 / (10 + 1), ICsat = 1,1mA

IB=(VCC - VBE) / ((RB + (RE x (ß +1));
IB=12/ ((1000 + (1 x (50 +1))
IB=12/ 1051
IB=0,0114mA

IC=IB x ß
IC=0,0114 x 50
IC=0,57mA

VC=VCC - (IC x RC)
VC=12 - (0,57 x 10)
VC=6,3V

VE= IE x RE = IC x RE
VE = 0,57 x 1
VE = 0,57 V
 

VCE=VC - VE
VCE=6,3 - 0,57
VCE=5,73V
 

Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine 
aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß 
değeri eskisinden %20 fazla olsun. Bu durumda IC akımı;

IB=(VCC - VBE) / ((RB + (RE x (ß +1));
IB=12/ ((1000 + (1 x (60 +1))
IB=12/ 1061
IB=0,0113mA

IC=IB x ß
IC=0,0113 x 60
IC=0,678mA

Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen 
IC %18,9 değişmiştir.
Yani Emitör Geri Beslemeli Bayaslama Devresinde %ß 
değişimi aynen IC akımına yansımamıştır. Eğer kullanılan 
transistörün ß değeri yüksek olsaydı bu devrenin de 
kararlılığı iyi çıkacaktı. Bu devrenin kararlılığı Kollektör 
Geri Besleme Bayaslama Devresinden daha kötüdür.
 

Kollektör ve Emitör Geri Beslemeli Bayas;

Bu devre adından da anlaşılacağı gibi her iki devrenin 
kararlılığa yaptığı etkilerin tümümü taşır.


 

Devre ile ilgili formüller;

IB=VCC-VBE / ((ß x RC) + RB + (1 + (ß x RE)))

IC=IB x ß

VC=VCC - (IC x RC

VE= IE x RE = IC x RE

VCE=VC - VE

ICsat = VCC / (RC + RE)

Şimdi bir örnek yapalım, VCC=12V, RB=1M, RC=10K, 
VBE=0V, RE=1K, ß=50 olsun. ICsat,  IB, IC ve VCE
değerlerini bulalım. 

ICsat = VCC / (RC + RE);     ICsat = 12 / (10 + 1)
ICsat = 1,1mA

IB=VCC-VBE / ((ß x RC) + RB + (1 + (ß x RE)))
IB=12 / ((50 x 10) + 1000 + (1 + (50 x 1)))
IB=12 / 500 + 1000 + 50
IB=0,0077mA

IC=IB x ß;    IC=0,0077 x 50; 
IC= 0,385mA 

VC=VCC - (IC x RC
VC=12 - (0,385 x 10)
VC=8,15V 

VE = IC x RE
VE = 0,0385 x 1
VE = 0,385V

VCE=VC - VE
VCE=8,15 - 0,385
VCE=7,765V

Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine 
aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß 
değeri eskisinden %20 fazla olsun. Bu durumda IC akımı;

IB=VCC-VBE / ((ß x RC) + RB + (1 + (ß x RE)))
IB=12 / ((60 x 10) + 1000 + (1 + (60 x 1)))
IB=12 / 600 + 1000 + 60
IB=0,0072mA

IC=IB x ß;    IC=0,0072 x 60; 
IC= 0,432mA 

Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen 
IC %12,2 değişmiştir.
Yani Kollektör ve Emitör Geri Beslemeli Bayaslama 
Devresinde %ß değişimi aynen IC akımına yansımamıştır. 
Bu devrenin kararlılığı yukarıdaki daha iyidir.
 

Çift Kaynaklı Bias;

Çift kaynaklı devrelerde iki adet güç kaynağı kullanıldığı için 
bütün ölçmeler şaseye göre yapılmalıdır. Bu devrede dikkat
edilmesi gereken nokta IB akımının VEE kaynağı tarafından
sağlanmasıdır.

Devre ile ilgili formüller;

IB=VEE-VBE / (RB + (1+ ß) x RE)

IC=IB x ß

VC=VCC - (IC x RC

VE= -(VBE + IB x RB)

VCE=VC - VE

Şimdi örneğimizi bu devre için yapalım. VCC=VEE=12V, 
RB=1M, RC=10K, VBE=0V, RE=1K, ß=50 olsun. IB, IC ve 
VCE değerlerini bulalım. 

IB=VEE-VBE / (RB + (1+ ß) x RE);
IB=12 / (1000 + (1+ 50) x 1);
IB=0,0114mA 

IC=IB x ß;
IC=0,0114 x 50
IC=0,57mA

VC=VCC - (IC x RC);
VC=12 - (0,57 x 10)
VC=6,3V 

VE= -(VBE + IB x RB)
VE= -(0+ 0,0114 x 1000)
VE= -11,4V
 

VCE=VC - VE
VCE=6,3 - (-11,4)
VCE=17,7V
 

Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine 
aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß 
değeri eskisinden %20 fazla olsun. Bu durumda IC akımı;

IB=VEE-VBE / (RB + (1+ ß) x RE);
IB=12 / (1000 + (1+ 60) x 1);
IB=0,0113mA 

IC=IB x ß;
IC=0,0113 x 60
IC=0,687mA

Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen 
IC %18,9 değişmiştir.
Yani Çift Kaynaklı Geri Beslemeli Bayaslama Devresinde 
kararlılık Emitör Geri Beslemeli devre ile aynıdır.

Üniversal Bayas Devresi:


 

Yukarıdaki şekilde görülen Üniversal Bayas devresinde VB 
voltajı, VCC kaynağından R1 ve R2 dirençlerinden oluşan 
gerilim bölücüden sağlanmaktadır. Bu dirençler, girişine 
bağlanan devrenin çıkış direncini yada empedansını 
etkilemeyecek kadar büyük, RE emitör direncinden yaklaşık
olarak on kat büyük ve IB akımını sağlayacak şekilde seçilir.
VB voltajı;

VB=(R2/(R1 + R2)) * VCC

RB eşdeğer direnci;

RB=R1 * R2/(R1 + R2)

Bazı arkadaşlarımın aklına takılmış olabilir. Yukarıdaki şekle
baktığımızda R1 ve R2 dirençleri seri bağlı gibi duruyor. 
Burada VCC voltaj kaynağının iç direnci önem kazanıyor. 
İdeal voltaj kaynaklarının iç direnci sıfırdır. Yani bir voltaj 
kaynağını omik olarak kısa devre olarak düşüneceğiz. O 
zaman R1 in üst ucu R2 nin alt ucuna bağlı gibi düşüneceğiz. 
Şekil bu durumda R1 ve R2 birbirine paralel bağlı olacaktır. 
Zaten RB direncinin formülü de paralel bağlı iki direncin eş 
değerini bulmaya yarayan formül oluyor.

Aşağıdaki şekil RB direncinin ve VB voltajının eş değerleri 
kullanılarak çizilmiştir.

Bu devreye bakarak IB akımını bulalım. Lafı uzatmadan 
Kirshhoff un voltaj kanununu kullanarak;

VB=IB * RB + VBE + IE * RE

Denklemini yazarız. IE akımının karşılığını yazarsak;

VB=IB * RB + VBE + (IB +IB * ß) * RE
VB - VBE =IB * RB + IB (1 + ß) * RE
VB - VBE =IB (RB + (1 + ß) * RE)

IB=VB - VBE / RB + (1 + ß) * RE)

Bulunur.  Aslında Bu formül bizim için yeterli olabilir. 
Burada VB ve RB değerlerini açarak yazarsak;

IB=((R2/(R1 + R2)) * VCC - VBE) / (R1 * R2/(R1 + R2) + (1 + ß) * RE))

Bu formül Üniversal Bayas devresinde IB akımını bulmak için 
kullanılır.

IC akımı her zamanki gibi;

IC= IB * ß

ICmax=VCC / (RC + RE)

Bundan sonraki formüllerde IE akımını yaklaşık IC akımına 
eşit olduğunu kabul edeceğiz. 

VC=VCC - (IC * (RC + RE))

VE=IC * RE

VCE= VC - VE

Şimdi bir örnek çözüm yapalım. VCC=12V, RC=10K, 
RE=1K, R1=100K, R2=12K VBE=0.6V, ß=50 olsun.
Q noktasının değerlerini bulalım. (IB, IC, ICmax, VC,VCE)

IB=((R2/(R1 + R2)) * VCC - VBE) / (R1 * R2/(R1 + R2) + (1 + ß) * RE))
IB=((12/(100 + 12)) * 12 - 0,6) / (12 * 100/(100 + 12) + (1 + 50) * 1))

IB=0,011mA

IC= IB * ß
IC= 0,011 * 50

IC= 0,55mA

ICmax=VCC / (RC + RE)
ICmax=12 / (10 + 1)

ICmax=1,1mA

VC=VCC - (IC * (RC + RE))
VC=12 - (0,55 * (10 + 1))

VC=6V

VE=IC * RE
VE=0,55 * 1

VE=0,55V

VCE= VC - VE
VCE= 6 - 0,55

VCE= 5,45V

Yukarıdaki örnek çözümümüzde devremiz güzel bir Q 
noktasında çalışmakta. Şimdi devredeki transistörün bir 
şekilde arızalandığını ve yerine bir yenisini taktığımızı 
varsayalım. Fakat transistörün ß değerinin %20 fazla olduğunu
varsayalım. Bakalım IB ve IC akımları ne kadar değişecek.

IB=((R2/(R1 + R2)) * VCC - VBE) / (R1 * R2/(R1 + R2) + (1 + ß) * RE))
IB=((12/(100 + 12)) * 12 - 0,6) / (12 * 100/(100 + 12) + (1 + 60) * 1))

IB=0,01mA

IC= IB * ß
IC= 0,01 * 60

IC= 0,6mA
Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen 
IC %9 değişmiştir.
Yani Üniversal Bayaslama Devresinde kararlılık diğer 
devrelere göre çok iyidir.

Bu bölümde anlatmaya çalıştığım devrelerde, bir transistörlü
devrenin DC çözümü ve kararlılığı hakkında idi. Bunlar 
devreler en temel devreler olup, istediğimiz özelliklere sahip 
olması için bazı ekler yapılır. Transistörlü bir devrenin 
kararlılığını arttırmak (eğer gerek varsa) için bazen NTC, 
diyot yada yine transistörle yapılan sabit akım kaynakları 
kullanılır. Burada elektronikteki her devreyi teorik olarak 
anlatmak imkansız. Ancak sırası geldiğinde ben yada diğer 
arkadaşlarım pratik devrelerle vereceğimiz örneklerde 
açıklayacağız.

Artık şimdi basit transistörlü devrelerin DC çözümlemelerini 
kendiniz yapabilirsiniz. Hesapladığınız değerleri çalışan devre
üzerinde kontrol edebilirsiniz. Ölçme sonuçlarınız 
hesaplarınızla eşit çıkmasa bile yakın değerler elde 
edeceksiniz. Bunun sebebi ise formüle koyacağınız 
değerlerde toleranslardan dolayı sapmalar olabilir. Eğer 
yeterli pratiğe sahip olursanız (zamanla, sabırla ve sevgiyle)
artık hesap yapmadan sadece ölçerek devrenin normal yada
arızalı olduğunu tespit edebilirsiniz. Hesaplamalarınızda 
devredeki dirençleri renk kodları ile voltajı da ölçerek 
bulabilirsiniz. Transistörün beta değerin tabi ki katalogdan 
bakacaksınız. Katalogda göreceğiniz beta değeri sizi 
şaşırtabilir. Çünkü beta tek bir rakam olarak değil örneğin 
100 - 200 olabilir. Siz ortalama bir değer alın. Bulacağınız 
sonuçlar fazlaca değişmeyecektir. Değerli okuyucularım, 
buraya kadar anlattıklarımla sizden bir devreyi tasarlamanızı
beklemiyorum. Sadece devrenin nasıl çalıştığını anlamanız 
yeterli sonuçtur. Anlatmaya çalıştıklarımdan anlayamadığınız
yerler olursa mutlaka bana yazın. 

Kendinize iyi bakın..