YÜKSELTEÇLER - 2:
Yükselteçleri genel olarak anlatmak çoğu zaman yetersiz
kalmaktadır. Hatta genel bir yükseltecin çizimi bile tam
olarak fikir vermez. Bunun nedeni yükseltecin türü ses
frekans mı, yüksek frekans mı olduğu hem çizimi hem de
açıklamasını çok değiştirir. Bende güç yükselteçlerini önce
ses sonra yüksek frekans olarak ayırarak anlatacağım.
Önce
ses frekans yükselteçleri.
A Sınıfı Güç Yükselteçleri:
Yukarıdaki devrenin bayası R1 ve R2 dirençleri tarafından
sağlanmaktadır. Devrenin DC kararlılığını sağlamak için
RE
direnci kullanılmıştır. Devrenin AC kazancını artırmak
için CE
kondansatörü RE direncine paralel bağlanmıştır.
Devrenin RL yük
direnci transistörün kollektörüne bir trafo
ile bağlanmış olup
kollektöre RL' olarak yansır. Kollektöre
yansıyan yük
empedansının değeri
RL'=(N12 /N22) RL
eşitliği ile verilir.
Transformatör kuplajının bazı avantajları vardır.
1. Transformatör kuplajında yük üzerinde DC akım
olmadığından, RL üzerinde DC güç kaybı olmayacaktır. Bu
durum özellikle yük bir hoparlör veya servo motor olduğu
zaman önemlidir. DC akım çıkış yükünün performansını
düşürür.
2. Eğer transformatörün primer direnci (empedansı değil)
ihmal edilebilirse kollektör gerilimi Vc, Vcc kaynak gerilimine
eşit olur. Böylece bu tür devreleri küçük kaynak gerilimleri
ile kullanmak mümkün olur.
3. Transformatör, empedans uygunlaştırması yaptığından
alçak
empedanslı yüklerin (hoparlör, anten gibi) yüksek
empedans olan
kollektöre bağlamak mümkün olur.
Bunların yanında transformatörün dar bantlı, ağır ve geniş
hacimli olduğunu da unutmamak gereklidir.
Aşağıdaki şekilde A sınıfı yükseltecin basitleştirilmiş şekli
görülmektedir. Bu devrede kollektör besleme gerilimi
Vcc'= Vcc-VE
eşitliği ile verilmiştir. Beyz bayas devresinin eşdeğer voltaj
değeri ve direnci
VBB= (R2/(R1 + R2)) x Vcc
RB=R1//R2
olarak verilmiştir.
Toplam kollektör akımı İc, DC (Ic) ve AC (ic)
yük
akımlarının toplamından oluşur.
İc=Ic + ic
Çıkış trafosunun primer sarımı L bobini ile temsil edilmiştir.
Bobin, DC akıma kısa devre etkisi göstereceğinden RL' yük
direnci
üzerinde DC gerilim düşmesi olmayacaktır. RL'
üzerindeki AC
gerilim düşümü
Vo= ic x RL'
değerine eşit olur. Kollektör emitör arasındaki anlık gerilim
değeri
Vce= Vcc' + vo =Vcc' + (ic x RL')
Yukarıdaki denklem aşağıdaki şekilde AC yük doğrusunu
ifade
eder. Q noktasındaki, kollektör - emitör gerilimi Vcc'
değerine,
kollektör akımı ise Ic değerine eşittir. A sınıfı
çalışmada Q
noktası yük doğrusu üzerinde her iki tarafa
eşit olarak
salınacağından, AC kollektör gerilimi Vm=Vcc' ,
tepe değerine
ulaşır ve toplam kollektör geriliminin
değişmesi 0 volt
ile 2 x Vcc' değeri arasıda olur. Distorsiyon
ve non-linear
çalışmadan kaçınmak için kollektör
gerilimindeki salınımdan daha
düşük değerde tutulur.
Vi giriş gerilimi örneğin bir sinüs ise, AC kollektör sinyal
akımının ortalama yada DC değeri Sıfır olacaktır.
Bu
durumda, yalnızca DC kollektör akımı, besleme
kaynağında çekilen
gücü oluşturacaktır. Bu gücün değeri
Pcc= Pdc= Vcc' x Ic
Bu eşitliğe göre, A sınıfı yükselteçte DC kaynaktan çekilen
güç SABİT olup, Vcc' kollektör gerilimi ile DC kolektör akım
ı Ic değerine bağlıdır. (Ses yükselteçlerinde A sınıfı
yükselteçler çok düşük distorsiyonları ile ünlüdür. Bu
nedenle A sınıfı güç yükselteçleri biraz pahalıdır.
Bu
yükselteçlerin volümü kısık da olsa "hatta en kısık
olsa da"
iyice açık da olsa hep aynı sıcaklıkta kalır. Bu
durum
tecrübeyle sabittir.)
Yük üzerine beslenen AC güç değeri
PL=Pac=RL' x (Irms)2
olarak belirlenir. Eşitlikteki Irms değeri, trafonun
primerindeki AC yük akımıdır. Kollektör beslemesinden
çekilen toplam güç, yük üzerine beslenen güç ile,
transistörde kollektör kaybı olarak kaybolan gücün
toplamına
eşittir.
Pcc=PL + Pc
Değeri kollektör kaybını verir. DC çalışma şartlarında (giriş
sinyali sıfır iken) PL=0 ve Pcc=Pc=Vcc' x Ic
değerindedir.
Bu eşitlik, giriş sinyali bulunmadığı zamanda
bile, kollektör
kaybının maksimum olduğunu gösterir. Yük üzerine
beslenen
maksimum güç, maksimum kollektör gerilimi (AC) ile
maksimum AC kollektör akımının çarpımına eşittir. Buna
göre
PL(max) = Vrms(max) x Irms(max)
PL(max)= 0,5 x Vcc' x
Ic
değerine eşit olacaktır.
A sınıfı bir yükselteç için maksimum
verim
Verim= PL(max)/Pcc
Verim=(0,5 x Vcc' Ic) / (Vcc' x Ic
)
Verim= 0,5 yada %50 dir.
Pratikte %50 verime bile erişilemez. Çünkü yük doğrusunun
kenarlarında transistör non-linear bölgelerde çalışır ve kabul
edilemeyecek bir distorsiyon oluşur.
A sınıfı bir yükselteçte yük üzerine beslenecek maksimum
güç (sinüs
giriş sinyali için)
PL=Pc(max)=0,5 x Vcc' x Ic
olarak verilir.
Önümüzdeki ay sınıflarına göre yükselteçleri örnekleri ile
incelemeye başlıyacağız.
Görüşmek üzere...