TA2CCS Şahin Küliğ
E-Mail: ta2ccs@antrak.org.tr
Aslında bu bölüm sadece BJT transistörler ile
yapılan yükselteçler olarak düşünmemek gerekir. Bir yükselteci
FET, MOSFET yada BJT ile yapmak mümkündür. Henüz FET ve
MOSFET konularını hiç anlatmadığım için vereceğim örnekleri
sadece BJT ile açıklayacağım. Yükselteçlerin kullanılma
amaçları çok farklıdır. Hatta yükselteçleri birazda bayas
yöntemlerine göre inceleyeceğimiz bir dizi şeklinde
olacak. Daha önceki yazılarımda transistörün çeşitli bağlantı
şekillerine göre devrenin çeşitli özellikler aldığını, giriş çıkış
empedanslarının nasıl değiştiğini, hangi durumda akım hangi
durumda gerilim kazancı yaptığını anlatmıştım. Yükselteçleri küçük
sinyal yükselteçleri ve güç yükselteçleri olarak da ikiye
ayırmış ve küçük sinyal yükselteçlerinden biraz bahsetmiştik. Bu
bölümlerde çoğunlukla güç yükselteçlerinden birazda ve yeri geldiğinde
yükseltecin bayaslanma yöntemine göre küçük sinyal
yükselteçlerinden de bahsedeceğim.
Güç yükselteçlerinden beklentilerimiz nelerdir?
Örneğin bir ses yükselteci olabilir, bir motoru çeviren yükselteç
olabilir, bir vericinin güç yükselteci olabilir. Bunların
hepsinin özelliklerinin farklı olmasına rağmen tek ortak
noktaları küçük bir sinyal ile büyük güç üretmek ortak
noktalarıdır.
Güç yükselteçlerinin özellikleri;
Mümkün olduğunca giriş sinyalinin değeri ne olursa olsun çıkışa
sabit bir katsayı ile büyüterek aktarmasıdır. Yani doğrusal
(LINEAR) olması istenir. Fakat güç yükselteçleri doğrusal
değildir (NON-LINEAR).
Kendi üzerlerinde güç harcamaları istenmez. Daha doğrusu
YÜKSEK VERİMLE çalışmaları istenir. Yani bir güç yükseltecinin
çıkışından 100W alsak transistörlerin hiç ısınmaması gibi.
Girişteki sinyalin hiç bozulmadan çıkışına aktarılması istenir.
Daha iyimser bir değimle en az bozulmayla aktarması istenir.
(Bozulma, burulma= Distortion) Burada 3 tip distorsiyondan
söz edebiliriz.
1- Frekans distorsiyonu: Girişteki sinyalin frekansı ne
olursa olsun çıkışa aktarılması istenir. Fakat devrede
olabilecek kondansatörler buna izin vermez. Ne olursa olsun
her yükseltecin mutlaka bir üst frekans sınırı vardır. Direk
kuplajlı yükselteçlerde frekans DC den (0Hz) den başlar.
2- Faz distorsiyonu: Devrenin yapılama şekli ve
kondansatör, bobin gibi devre elemanlarından oluşur. Devrenin
girişine uygulanan sinyalin başlama zamanı ve yönü çıkışta aynı
anda görülmüyorsa faz distorsiyonu var demektir. Faz
bozulması ses devreleri, RF gibi yerlerde önemsenmez. Fakat TV
gibi ekran taramalarının önem kazandığı yerlerde faz
distorsiyonu hiç olmamalıdır.
3- NON-LINEAR distorsiyonu: Bu bozulma ikiye ayrılır:
a) Harmonik distorsiyonu: Transistörün doğrusal
çalışmaması ve aşırı sinyal girişlerinde çıkışta sinyalin doyum
yada kesime uğraması ile olur. Ses yükselteçlerinde ve genlik
modülasyonlu devrelerde hiç istenmez. Bazende siyal bilerek
harmonik distosiyonuna uğratılır. Bu devreler frekans
çoklayıcı devrelerdir. Harmonik ve frekans çoklayıcı devreleri
daha sonra anlayacağım. b) Intermodülasyon
distorsiyonu: İki yada daha fazla sinyalin yükselteç içinde
karışması ile olur. Bu distorsiyon sonucunda yükselteç çıkışında
bu sinyallerin toplamları, farkları ve kendileri görülür.
Güç yükselteçlerini bayas özelliklerine göre sınıflara ayırıyoruz.
Bunlar A SINIFI, B SINIFI, AB, SINIFI ve C SINIFI
yükselteçlerdir. Bu sınıflandırmayı tamamen devre içindeki
transistörün yada transistörlerin bayaslanmasına göre yapıyoruz.
Eski sayılarda bu konuyu bulabilirsiniz. Hatırlamanız için
transistörün aktif bölgede, doyum bölgesinde ve kesim
bölgesinde çalıştırılması demek yeterli olacaktır.
Yükselteçleri sınıflarına göre anlatmadan önce konumuz Güç
Yükselteçleri olduğu için önce güç eşitlikleri konusunu
açıklamak istiyorum.
GÜÇ EŞİTLİKLERİ:
Güç yükselteçlerinde bizi ilgilendiren şey güç kaynağından
çekilen gücün ne kadarının transistör üzerinde harcandığı ne
kadarının yük üzerine aktarıldığıdır. Eğer transistör üzerinde
fazla güç harcarsak transistörde fazla ısınacaktır. Sonuçta
fazla ısınan her şey gibi transistörde yanar. Transistörün
fazla ısınmasını önlemek için, transistör üzerinde oluşan ısıyı
hızla üzerinden çekmek gerekir. Bu işi de ısıya havaya
kolayca aktaran alüminyum soğutucularla yetmezse ilave
olarak soğutucu fanlarla yaparız. Bazı çok özel yükselteçlerde
(büyük güçlü radyo vericileri gibi) su suğutmalı sistemler
bile kullanılmaktadır.
Güç Verimi: Güç verimi, bir yükseltecin yük üzerinde
harcanan gücün, güç kaynağından çekilen güce oranına denir. Yük
üzerinde harcanan güç AC ise AC gücün rms değeri kullanılır. (rms; AC
sinyalin DC ye karşılık gelen değeridir.)
%Verim=(PLrms /PDC) x 100
DC giriş gücü, güç kaynağı Vcc ile ortalama akımının
(yaklaşık olarak Q noktasındaki Ic akımı) çarpımına eşittir.
Pdc=Pcc= Vcc x Ic
Yük üzerinde harcanan AC güç, çıkış geriliminin rms değeri ile,
çıkış akımının rms değerinin çarpımına eşittir. Eğer dalga
şeklimiz sinüs ise bunun rms değeri sinyalin tepeden tepeye
(peak to peak) değerinin 2\/¯2 bölümüne eşittir.
Bu durumda yük üzerinde harcanan AC güç;
Pac=PL(max)= (Vpp x Ipp) / (2\/¯2 x
2\/¯2)
Pac=PL(max)= (Vpp x Ipp) / 8
Formülleri kullanılarak bulur.
Transistörün Maksimum Güç Kaybı: Transistörlü bir güç
yükselteci tasarlanırken o transistörün üzerinde harcanacak güç
katalog değerinin üzerinde olmayacak şekilde tasarlanır. Bunun için
kullanılan parametreler, katlogtan bulunan maksimum kollektör
akımı Icmax, maksimum kollektör gerilimi Vcmax, transistörün güç
kaybı Pt değerleridir. Ayrıca transistörün AC yük doğrusu ile DC
yük doğrusu arasıda kalan bölgedeki alanda çalıştırılmasına
dikkat edilir. Bu alana transistörün güvenli çalışma alanı
denir. Transistör üzerindeki güç kaybını çok basit olarak
aşağıdaki formülerle de bulabiliriz.
Pt=Ic x Vce
Önümüzdeki ay sınıflarına göre yükselteçleri örnekleri ile
incelemeye başlıyacağız.
Görüşmek üzere...
|