YÜKSELTEÇLER - 6:
NON LINEAR (DOĞRUSAL OLMAYAN)
RF GÜÇ
YÜKSELTEÇLERİ:
B SINIFI YÜKSELTEÇ
B sınıfı yükselteçler, girişine uygulana
sinyalin ancak 1800 lik
kısmını iletirler. İletimde
olmadıkları sürece herhangi bir
kollektör akımı akmaz. Bu
durumda çıkış dalga şekli yarım
dalga doğrultucunun çıkış dalga
şekli gibidir.
Çıkışta oluşan bu dalga şekli çok sayıda harmonik içerir.
(Harmonik konusunu geçen ay açıklamaya çalışmıştım.) Bu
tür
bir yükseltecin çıkışına uygun bir filitre takıldığında
istediğimiz frekansta çıkış elde ederiz. Burada aklınıza bir
soru gelebilir. Yükseltecin çıkışındaki sinyal sinüs değildi.
Yükseltecin çıkışındaki filitrenin çıkışında sinüs dalga şeklim
i
oluyor? Evet. Çünkü bu filitreler LC devrelerinden oluşur.
Burada bir konu çok önemlidir. Yükseltecin girişine uygulanan
sinyalin frekansı (ana frekans) yükseltecin çıkışında bu
frekansın katlarının oluşacağı unutulmamalıdır. Bu nedenle
kullanılacak LC devresinin frekansı da bu frekanslardan biri
olmalıdır. Burada kullanılan filitreler basir bir LC devresi
olabileceği gibi karmaşık LC devreleri de olabilir. Eğer geniş
bantlı bir yükselteç kullanıcaksak LC devresinin adına bant
geçiren filitre demek daha doğru olacaktır.
Yukarda ki devrenin çıkış akımı Ic nın matemetiksel
karşılığını ancak Fourier transformunu kullanarak yazabiliriz.
Fakat işi uzatmadan, sonuç formülü:
Io= Imax /pi + ((Imax/2pi) cos wt) - ((2/3pi) cos2wt) + ((2/15pi) cos
4wt) + ..........
Yukarıdaki formül enteresan sonuçlar içermektedir. Bu
formülü
incelersek:
Sadece 1800 si geçirilen bir sinüsün,
Imax /pi ,
transitörden geçen DC akım Imax ın 1/pi si
kadardır.
((Imax/2pi) cos wt) , temel frekansı içeren dalganın akım
karşılığı Imax/2 dir.
Tek sayılı harmonik frekanslar yoktur.
Ayrıca ikinci harmoniğin genliği ana frekansın genliğinin 7dB
altındadır.
Dördüncü harmoniğin genliği ana frekansın genliğinin 21dB
altındadır.
Bu devre için diğer formüller ise:
Harcanan toplam DC güç;
Pdc= (Vcc * Imax) / pi
Ana frekan için çıkış gücü:
Po= (I2max * RL') / 4
Devrenin maksimum verimi:
Verim= 78,5%
Transistör üzerinde harcanan güç yada transistörü ısıtan güç:
Pdmax= (Vcc * 2 * Imax) / pi2
Pdmax= Pomax * (4 / pi2)
Yani çıkış gücünün yaklaşık 41% kadarı transistör üzerinde
harcanmaktadır. Örneğin çıkış gücü 20W olan B sınıfı bir
yükseltecin çıkış transistörü üzerinde yaklaşık 8.2W
harcanmaktadır.
B sınıfı yükselteçlerde ana harmoniğin dışında farkı
frekanslar elde etmek için pek tercih edilmez. Üst harmonikler
için giriş sinyalinin yükselteç tarafından geçirilen açılarını
uygun şekilde ayarlamak gereklidir. Bu ayarlamayı
transistörün bayasını değiştirerek yaparız. Bununla ilgili bir
tabloyu daha altlarda göreceksiniz. B sınıfı yükselteçlerin
tercih edilmesinin bir nedeni de tek sayını harmonikler
olmadığı için devrenin verimi artmaktadır.
C SINIFI YÜKSELTEÇ
Eğer B sınıfı yükselteçte
kullandığımız transistörden daha
fazla güç ve daha fazla tepe
akımları istersek C sınıfı
yükselteç kullanmak durumundayız. C
sınıfı yükseltecin
çalışma biçimini daha önceki sayılarda
anlatmıştım. Kısaca
özetleyecek olursam, devrenin bayaslaması
giriş sinyali yok
iken sıfırdır. Girişe sinyal uyguladığımızda bu
sinyalin ancak
küçük bir parçası (00 dereceden büyük,
1800 den küçük)
transistörü iletime sokabiliyordu.
Devrenin verimi diğer yükselteçlere göre yüksek idi.
Yukardaki devreyi fazlaca anlatmaya gerek yok. Giriş
sinyalinin ancak bir parçasını ileten bir devre.
Sinüsün yükseltilen parçasına Ø adı verelim ve devre ile
ilgili birkaç açıklayıcı formül yazalım.
Ic= Ip * cosw0t
Her hangi bir anda ki kollektör akımını
vermektedir. Burada
cosw0t 900 olduğunda yani
sinyalin tepe değerlerinde
Ic= Ip olur.
Yukarıdaki formüldeki cosw0t, sinüs parçası Ø olup 00
dereceden büyük 1800 dereceden küçüktür.
Kolllektör akımının DC bileşeni:
Idc= (Ip /pi) * Sin (Ø/2)
Örneğin Ø değerine pi koyarsak B sınıfı yükseltecin Idc
değerini buluruz.
Her harmonik için o harmoniğin genliğini In/Ip oranı olarak
veren formül:
(burada In istediğimiz harmonik oluyor.)
In/Ip= ((sin(n-1) * Ø/2) / (n-1) * pi) + ((sin(n+1) * Ø/2) / (n+1) *
pi)
Biraz uzunca bir formül ama sadece bilgi olarak verdim.
Aşağıdaki tablo bazı iletim açıları için In/Ip oranını yada
kollektör akımının ne kadarının seçilen harmoniğe ait
kollektör akımı olduğunu vermektedir.
Şemayı daha ayrıntılı
görmek için Netscape'de mouse'un sağ tuşundan "view image"i,
İnternet Explorer'de "save picture
as" seçip resmi bir yere kaydedin ve kolayca inceleyin.
Formüllere devam edelim.
Transistörün besleme kaynağından çektiği
güç;
Pdc= Vcc * Idc yada
Pdc= Vcc * (Ip * (sin * Ø/2) / pi)
İsteninel harmonik için çıkış gücü;
Po= ((Vcc * Ip) / (4 * pi)) * (Ø + Sin Ø)
En uygun yük direnci;
RL= (2 pi * Vcc) / (Ø + Sin Ø)
Devrenin verimi;
Verim= 0,25 *( (Ø + Sin Ø) / (Sin Ø/2)) * 100%
Transistörlü C sınıfı yükselteçler orta ve düşük güçlü AM
güç
yükselteci olarak rahatça kullanılabilinir. Yüksek güçlü
yükselteçler için B sınıfı daha iyi bir alternatiftir.
Yükselteçler konusunu burada kapatıyorum. Önümüzdeki
ay FET
transistörlere başlıyorum.
Görüşmek üzere.