MUHENDISLIK FAKULTESI MEKATRONIK MUHENDI 1

(1)

T.C.

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ

Doç. Dr. Serdar KÜÇÜK

2

ELEKTRONİK DEVRELER

• Electronic Devices And Circuit Theory, Robert BOYLESTAD, Louis NASHELSKY

• Electronic Devices And Circuits, Jr. Theodore F. BOGART

https://www.dropbox.com/sh/sawi5yqb516pu57/MnvkGIkOFb?m

http://goo.gl/kWRdv

(2)

3

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

İçerik 1

• Çok katlı yükselteçler

• BJT’leri

alçak ve yüksek kesi freka sı

• FET’leri

alçak ve yüksek kesim

freka sı

• Çalış a soruları

Çok katlı yükselteçler:

 Birçok uygulamada tek bir yükselteç çıkış için gerekli gücü

sağlamayabilir. 5rneğin bir hoparlör ses frekans yükselteçlerinde ağır bir yüktür. Bu yüzden birkaç yükselteç arka arkaya bağlanarak sinyalin yükseltilmesi sağlanır.

 Gerilim akım veya güç kazancı elde etmek için iki veya daha fazla yükseltecin arka arkaya bağlanmasıyla elde edilen yükselteçlere çok

katlı yükselteçler denir.

 Bir yükseltecin çıkışının diğer yükseltecin girişine bağlanmasına da

kaskat bağlantı denir.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(3)

 Aşağıda çok katlı bir yükselteç görülmektedir.

 Yükseltecin kazancı

SK-2013 5

mV

vin1 10 ₂₀

1

A A220

mV v

v_o1 _in2200

V v_o24

400 10

4

1

2  



mV V v

v A

in o v

 Aşağıda n katlı kaskat bağlanmış bir yükselteç görülmektedir.

 Devrede � = � �_�� ,� = � �_�� ⋯ � _�= �_��_�� ise  Çıkış ile giriş arasındaki kazanç

 _��

�� = ��− ⋯ � �

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 6

1

A A2

2 01 vin

v 

1 in

v

n

A

(4)

Örnek:

 Aşağıda üç katlı bir yükselteç görülmektedir.  a (er bir katın gerilim kazancını bulunuz.  b) vo3/vin1 kazancını bulunuz.

 c) vo3/vin1 kazancını dB cinsinden bulunuz.

 d Çok katlı yükselteçte rs=2K, RL= Ω, rin1=1K, ro3= Ω olduğunda

vL/vS gerilim kazancını bulunuz.

 e İkinci katın gerilim kazancı dB düşerse toplam gerilim kazancının dB cinsinden değerini bulunuz.

 f) Toplam güç ve akım kazancını bulunuz.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 7

Çözüm:

 a) Her katın gerilim kazancı:

 b) vo3/vin1 kazancı:

 Aynı kazanç şu şekilde de bulunabilir:

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 8

1

A A2

V vin1900

3

A

V vo321

mV

36 1.25V

40 900

36

1 1

1  

V mV v

v A

in o



722 . 34 36

25 . 1

2 2

2  

mV V v

v A

in

o ₁₆_.₈

25 . 1

21

3 3

3  

V V v

v A

in o

23333 8

. 16 722 . 34 40

3 2 1 3 3 2 2 1 1 1

3  _A _A _A    

v v v v v

v v v

in o in

o in

o

23333 900

21

1

3  

V V v

v

in o

(5)

Çözüm (devam):

 c) dB cinsinden toplam kazanç:

 d) rs=2K, RL= Ω, rin1=1K, ro3= Ω ise

 e) Toplam gerilim kazancı:

Toplam gerilim kazancı her katın kazançlarının toplamı olduğundan ikinci katın gerilim kazancı dB düşerse toplam gerilim kazancı

SK-2013

dB

Çözüm(devam):

 f) Toplam güç kazancı:

 Girişteki güç:

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(6)

Çözüm(devam):  Çıkıştaki güç:

 Toplam güç kazancı:

 g) Toplam akım kazancı: ��= �� ise �� = �_�. �� güç, �� gerilim

ve �� ise akım kazancıdır.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 11

 Eğer her katın giriş ve çıkış dirençleri göz önünde bulundurulursa aşağıdaki çok katlı yükselteç elde edilir.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(7)

Kuplajlama metodları (Kapasitör kuplajı ):

 Bir yükselteç katının çıkışının başka bir yükselteç katının girişine bağlanmasına kuplajlama denir.

 Kapasitör kuplajı RC , doğruda kuplaj ve transformatör kuplajı olmak üzere üç tür kuplaj yöntemi vardır.

 Kapasitör RC kuplajlamanın amacı iki katın bir birinden dc olarak izole edilmesi ac akımınsa iletilmesidir. Yani bir katın kutuplama akımlarının

diğer katın kutuplama akımlarını etkilememesi için iki kat bir kondansatörle birleştirilir.

 Yükselteçlerin alçak kesim frekansına etkisi kapasitör kuplajının dezavantajıdır.

 RC kuplajı entegre devrelerinin yapımı zor ve pahalı olduğu için tercih edilmez.

SK-2013 13

Kuplajlama metodları (Kapasitör kuplajı ):

 Devrede iki yükselteç bir kondansatörle bir birine bağlanmıştır. Birinci katın collector gerilimi V iken ikinci katın base gerilimi 3 volttur. Kuplaj kondansatörünün üzerine

ise 9-3=6V düşmektedir. Bu kondansatörün çalışma gerilimi 6 Volttan daha yüksek olmalıdır. Kondansatörün + kuptu daha fazla pozitif olan gerilim

tarafında olmalıdır.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 14

V

(8)

Kuplajlama metodları(Doğrudan Kuplaj):  Doğrudan kuplaj:

 Bir yükseltecin çıkışının elektriksel olarak takip eden yükseltece bağlanmasına doğrudan kuplaj denir. Diğer bir deyişle bir yükseltecin çıkışındaki ac ve dc gerilimler diğer yükseltecin girişindeki ac ve dc gerilimlerle aynıdır.

 Doğrudan kuplaj fark ve işlemsel yükselteçlerde ve özellikle entegre devrelerde kullanılır.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 15

Kuplajlama metodları (Transformatör Kuplajı):

 Transformatör Kuplajı: AC sinyali bir yükseltecin çıkışından diğerinin

girişine aktarırken DC sinyali bloke eden diğer bir yöntemdir.

 Transformatör kuplajında transformatörün primer sargısı . yükseltecin çıkışına sekonder sargısı ise takip eden yükseltecin girişine bağlanır. Bu şekilde ac sinyal bir kattan diğerine aktarılırken dc sinyal bloke edilir. 

 Bu yöntemin avantajı düşük dc güç harcanması ve sarım sayılarını ayarlanmasıyla maksimum güç transferinin sağlanmasıdır.

 Çok büyük ve pahalı olmasının yanı sıra kötü frekans cevap karakteristiği transformatör kuplajının en büyük dezavantajıdır.

 Transformatörün empedansı ve sargılar arasındaki kapasite bant genişliğini azaltır. Bundan dolayı transformatör kuplajı RF yükselteçlerde ve dar bant uygulamalarında kullanılır.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(9)

Kapasitör (RC) kuplajlı BJT Yükselteçler:

Örnek: Kapasitiv kuplajlı kaskat devrede Q1 transistörünün çıkışı Q transistörünün girişine . µF lık bir kondansatörle birleştirilmiştir. 5zdeş olan Q ve Q2 için ß=100, �� = MΩ, ��= Ω olarak verildiğine

göre toplam gerilim (�� ve akım �� kazançlarını bulunuz.

SK-2013 17

s

v K rS1

K RL50

S

i

L

i F



85 . 0

Kapasitör (RC) kuplajlı BJT Yükselteçler: Çözüm:

Toplam gerilim kazancını bulmak için küçük sinyal modelini çizelim.

Toplam gerilim kazanç denklemi:

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 18

1 b

i



e

r



1 in

v

1 o

r

1 o

v

M

1 RC1

) (kat1

rin ro(kat1)

2 B

R (reRE2) vL 2

in

v ) (kat2

rin

2 b

i

 ro2 2 o

v

2 C

R ) (kat2

ro

L

R

s

v

S

r

2 2 2

1 2

1 1 1

o L

in o

o in

in o

S in

S L

v v v

v v v v

(10)

Kapasitör (RC) kuplajlı BJT Yükselteçler: Çözüm:

Toplam gerilim kazancını kolayca bulmak için devrenin thevenin eşdeğerini de çizelim.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 19 Denklemde

Bu ifadeleri kazanç denklemde yerine yazalım

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(11)

Çözüm(Devam):

Birinci katın denklemleri:

İkinci katın denklemleri

SK-2013 21

Hesaplanan değerleri thevenin eşdeğerinde yerlerine yazalım.

Toplam gerilim kazancı:

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(12)

Çözüm(Devam):

Toplam akım kazancını bulmak için küçük sinyal modelini çizelim.

Toplam akım kazanç denklemi:

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

1

Bu ifadeleri genel akım denklemde yerine yazalım.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(13)

Örnek: Kapasitiv kuplajlı kaskat devrede ß1=180, ß2=100, rc= ∞, re1= Ω,

re2= Ω olarak verildiğine göre ortabant gerilim kazancını (�_� �_�) ve

alçak kesim frekansını bulunuz.

SK-2013 vs 25



100



50 F

C16

F C30.4

F C420

F C240

Çözüm:

Devrenin küçük sinyal modeli

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 26

1 1 bi



1 1 er



1 in

v vo1

1 B

R RC1

) (kat1

rin ro(kat1)

2 B

R 2 er2 2 in

v ) (kat2

rin

s

v



100

2 2 bi



) (kat2

ro

2 E

R

L

v

L

R

2 2 2

1 2

1 1 1

o L in

o o in in

o S in S L

v v v

v v v v

(14)

Çözüm (devam): Denklemde:

 Bu ifadeleri genel denklemde yerine yazalım.



ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013



(15)

 Toplam gerilim kazancı:

Alçak kesim frekansını bulalım.

C1 kondansatöründen kaynaklanan köşe frekansı:

C2 kondansatöründen kaynaklanan köşe frekansı CE=C2): ,

 C3 kondansatöründen kaynaklanan köşe frekansı:

C4 kondansatöründen kaynaklanan köşe frekansı:

Devrenin alçak kesim frekansı f =f C = . (z.

(16)

 Kaskat yükseltecin kazanç frekans asimtotik bode grafiği aşağıda

görülmektedir. Grafikten görüleceği gibi her bir köşe frekansının eğimi dB/decade şeklinde gerçekleşiyor.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

,

, ,

3 . 265

1

f f

86 . 72

5 . 37 69.3 3

. 10

S L

v v

Kapasitör (RC) kuplajlı FET Yükselteçler:

BJT transistörlerin analizi için uyguladığımız prensiplerin aynılarını FET ler için uygulayalım. Aslında giriş dirençlerinin çok yüksek olmasından dolayı ihmal edilen ifadelerin yüzünden FETT lerin analizi birçok yönden

BJT lerden daha kolaydır.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(17)

Örnek:

 Aşağıda bir RC kuplajlı kaskat bağlanmış bir FET yükselteçte gm1=2.7mS, gm2=3.2mS ve rd1= rd2=100K olduğuna göre,

 a)Ortabant gerilim kazancını �� ) bulunuz.

 b)Alçak kesim frekansını bulunuz.

SK-2013 vs 33

Devrenin küçük sinyal modeli

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(18)

Çözüm (devam): Denklemde

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 35

b) C1 kondansatöründen dolayı oluşan köşe frekansı:

C2 kondansatöründen dolayı oluşan köşe frekansı

C kondansatöründen dolayı oluşan köşe frekansı

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

(19)

b) C4 kondansatöründen dolayı oluşan köşe frekansı:

C5 kondansatöründen dolayı oluşan köşe frekansı

 Köşe frekanslardan en büyük olanı alçak kesim frekansını belirler.

ise SK-2013

37

Hz F

mS K

C g R

C f

m S

6 . 102 6

) 2 . 3 / 1 //( 5 . 1 ( 2

1 )

/ 1 //( ( 2

1 )

(

4 2 2

4

1      

Hz F

K K C

R kat r C

f

L o

2 . 26 5 . 0 ) 10 15 . 2 ( 2

1 )

) ( ( 2

1 )

(

5 2

5

1 

 



 _ _ _

Hz C

f C

f₁( ₂) ₁( ₄)100 f₁1.55(100)155Hz

Doğrudan Kuplajlı BJT yükselteçler:

 Doğrudan kuplaj daha çok entegrelerde kullanılmaktadır. Aşağıda doğrudan kuplajlı kaskat bir devre görülmektedir. Birinci yükseltecin çıkışı doğrudan ikinci

yükseltecin girişine bağlanmıştır. Ayrıca RC1 üzerinden geçen

akım, IC1 ve IB2

akımlarının toplamına eşittir. )B2 akımı

IC akımına göre

çok küçük olduğundan RC1

üzerinden geçen akım IC1 olarak kabul edilir.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(20)

 Devrede gerilim bölücüden VB gerilimi aşağıdaki gibi bulunur.

RE1 üzerindeki gerilim:

Ayrıca olduğu bilinmektedir. )B akımı )C akımından

çok küçük olduğundan dir. Bu durumda VC1 ve VCE1 gerilimi

ve

Devreden VC1=VB olduğundan dir.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

39

CC

B V

R R

R V

2 1

2

1 _

V V

VE1 B10.7

1 1 1

1 E E / E

C I V R

I  

1 2 1 B C

C I I

I  

1 1 1 CC C C

C V I R

V   VCE1VC1VE1

V V VE2 C10.7

 Ayrıca olduğundan ikinci kattaki gerilimler

 ve

 Devrenin toplam gerilim kazancını bulalım. Birinci katın gerilim kazancı

İkinci katın gerilim kazancı

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

40

2 2 2

2 E E / E

C I V R

I  

2 2 2 CC C C

C V I R

V   VCE2VC2VE2

1 1

2 1

1

) ( // ) (

E e

in o

v

R r

kat r kat r A

 

 1

1 1 1

1) //

( C

c C

o R

r R kat

r  

 rin(kat2)2(re2RE2)

2 2

2 2 2

) (

E e

C E

e o v

R r

R R

r kat r A

(21)

Yük direnci doğrudan ikinci yükseltecin collektörüne bağlanmışsa

Bu durumda toplam gerilim kazancı:

Yük direnci doğrudan yükseltece kuple edilirse VC2 ve VCE değerleri

değişir. Bu durumu göstermek için transistörü sabit akım kaynağı gibi düşünelim. Bu durumda her bir kaynaktan dolayı oluşan dc gerilimi bulmak için süper pozisyon teoremini uygulanır.

SK-2013 41

2 2

//

E e

L C v

R r

R R A

  

2

1 v

v toplam A A

A 

a)Yük dirençli çıkış katı b dc eşdeğer devre

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 42

(22)

Şekil a daki gerilim bölücüden RL üzerine düşen gerilim:

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 43

CC L C

L

L V

R R

R V

  

  

CC C L

L

L V

R R

R V

 

Şekil b deki akım bölücüden RL üzerinden geçen akım ve RL üzerindeki

gerilim

Süper pozisyon yönteminden RL direnci üzerine düşen gerilim aşağıdaki gibi bulunur.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 44

C L C

C

RL I

R R

R I

  

  

   

 C L

C C

R R

R I

L C L

C C

L R

R R

R I V

   

  L L C

C C L RL

L R

R R

R I R I V

  

  



L L C

C C CC L C

L

L R

R R

R I V R R

R V

  

  

  

  



CC C C



L C

L V I R

R R

R V

V 

  

(23)

Örnek:

 Devrede ß1=100, ß2=60, rc1= rc2= ∞, re1= Ω, re2= Ω olduğuna göre

 a)� , � , � , � ve � ifadelerini bulunuz.  b) Gerilim kazancını �� ) bulunuz.

 c) Kaskat yükseltece doğrudan kuplajlı K lık bir yük bağlandığında a ve b şıklarını bulunuz.

SK-2013 45



75

Çözüm:

 a)Q değerlerini bulmak için öncelikle )B akımını bulalım. Bunun için

birinci katın thevenin eşdeğer devresini göz önünde bulunduralım.

Giriş akımı:

Çıkış akımı:

Bilindiği gibi I + � ≅ � dir. Denklemde � yi ihmal edelim. Bu durumda �

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 46

K K

K K Kx R

R R R

Rth 9.09

11 100

2 1

2

1 

  

 24 2.3784V

11 100

11

2 1

2 

  

 V

K K

K R

R V R

E CC

th

A K

V V R

R V E I

E th

BE th

B 

  9.09 (101)75 95.9

7 . 0 3784 2. )

1 (

1 

  

   

mA A

I

IC11 B110095.9 9.59

62V 3. ) 75 05 . 2 ( 59 . 9 24 )

( 1 1

1

1V I R R  V mA K  

(24)

 ICQ akımını bulmak için VCQ gerilimini bulalım.

Devreden görüleceği gibi � = � dir. Ayrıca,

Devreye yük direnci bağlanmadığı için � = � = . ��olur.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 47

 b) Devrenin toplam gerilim kazancını bulalım. 1. katın gerilim kazancı:

 c İkinci transistöre bağlanan yük birinci transistördeki � değerini etkilemez. Aynı şekilde ikinci transistörün çıkış akımı � , de yük direncinden etkilenmez. Bu durumda

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(25)

 Yük direnci ikinci yükseltecin collektörüne doğrudan bağlandığından

 Birinci yükselteç yük direncinden etkilenmediği için toplam gerilim kazancı

SK-2013 49





24 3.64 3.3  9.0135V

10 3 . 3

10 2

2 2

2    _    

 

  

 V mA K

K K

K R

I V R R

R V

V _CC _CQ _C

L C

L CQ

L

3735V 5. 1 64 . 3 01 . 9

2 2

2V V  V mA K

VCEQ CQ EQ

mA K

V R

V I

L L

L 0.9

10 01 . 9

 

 IT ICQ2IL 3.64mA0.9mA4.54mA

48 . 2 1 10

10 // 3 . 3 //

2 2

2

2 

     

K K K R

r R R A

E e

L C v



512 60. ) 48 . 2 ( 4) 24. ( 2

1     

 v v v A A

A

Doğrudan Kuplajlı Tümleyici (Complementary ) Transistörler:

Bilindiği gibi bir NPN transistörde base-collector ters kutuplanır. Yani collector gerilimi base geriliminden büyüktür.

İki transistör bir birine doğrudan kuple edildiğinde birinci transistörün collector gerilimi ikincinin base gerilimi olmaktadır.

Bu durumda doğrudan kuplajlı bir transistörün çalışabilmesi için collector geriliminin bir önceki transistörün base geriliminden büyük olması gerekir.

Doğrudan kuplajlıtransistör sayısı arttıkça collector gerilimi gittikçe

büyümektedir. Bu durum kaynak geriliminin büyümesine yol açmaktadır ki

pratik olarak çok az transistörün doğrudan kuplajınıdamümkün kılmaktadır.

Bu problemi önlemek için NPN ve PNP transistörler birlikte kullanılmaktadır. Bu yapıya doğrudan kuplajlı tümleyici

(Complementary ) transistörler denir.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 50

(26)

Şekilde doğrudan kuplajlı tümleyici (Complementary ) transistörlerden oluşan bir devre görülmektedir. Bu devre çok iyi çalışır çünkü NPN transistörlerin tersine

bir PNP transistörün base gerilimi collector gerilimine göre daha pozitiftir.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 51



240

Devrede

� = . � + � ise � = . � + . � = . V

� = � � + � ise � = � �Ω + . � ise � = � = . ��

� = � � ise � = . �� ∙ . �Ω = . �

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 52

(27)

Transistörlerin darlington bağlanması:

Şekilde görüldüğü gibi iki transistörün collectorleri tek bir kaynağa bağlanıp birinin emiteri diğerinin base ucuna

birleştirilirse bu tip bağlantıya darlington

bağlantı denir.

Bu bağlantı içerisinde iki transistör olmasına karşın sanki bir transistör varmış gibi davranır.

Dolayısıyla darlington bağlantının sadece birer tane collector base ve emiter ucu bulunur.

SK-2013 53

Transistörlerin darlington bağlanması: Devrede

Ayrıca

Devrede I = � olduğundan

Sonuç olarak

Görüldüğü gibi darlington çiftinin ßDP

değeri her bir transistörün ß sına bağlıdır.

β β ≫ β + β olduğundan � �= � � + � +� ≅ � �

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

1 1

1 B

C I

I  IE1(11)IB1 IE1IB2 IC2 2IB2 2(11)IB1



1 2 1



1

1 1 2 1 1 2

1 C B ( 1) B ( 1) B

C

C I I I I I

I           





B

C I

I  12(12)

) ( 1 2 2

1 1

   

    

B C DP

(28)

Transistörlerin darlington bağlanması:

Genellikle darlington transistörler aynı çipin içerisine konur ve özdeş ß =ß =ß değerlere sahiptir. Bundan dolayı darlington transistörlere süper ß lı transistör denir. Darlington çiftinin ß sı

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

2 2

2 



DP   

Darlington çiftinin ac analizi: Küçük sinyal giriş direnci:

Ayrıca dir. Bu durumda:

İkinci transistörün ac giriş direnci _�_�� _{= � �}_� dir.

Birinci transistörün ac emiter direnci:

Devrede � ≈ � �� = � � oldu�undan

Bu ifadeyi emiter direnç denklemi �_�′ de yerine yazalım

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

2 2 2

2 2

2

26 26

C e E

C E

e

I mV r

ise I I ve I

mV

r   

)

( 2 1

2 2

1 C C C C

C

C I I I I I

I    

C e

I mV r226

1 1

26

E e

I mV r 

2 2 1

E E

I

(29)

Darlington çiftinin ac analizi:

Yeni denklem: ve olduğundan

� ifadesini �� de yerine yazalım elde edilir.

Girişten bakıldığında toplam küçük sinyal direnç

Sonuçta darlington çiftinin etkili emiter direnci aşağıdaki gibi elde edilir.

SK-2013

  

 

2 2 1

26

E e

I mV r 

2 2

26

E e

I mV r 

2 2

1 e

e r

r 



2 2

26

e E

r mV

I 



1 2



1



2 2 2 2



1 2 2

1 )

(DP e in e e 2 e

in r r r r r

r 



 











2 2

1 2 2 1 ) ( )

( 2

2

e e DP

DP in DP

e r

r r

r   

   

Örnek:



Aşağıda

ortak emiter bir devre emiter

izleyici olarak bağlanmış

darlington çiftini sürmektedir. Devrede ß1=200, ß2=100 ve

ß =

olduğuna göre

�

oranını bulunuz.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013 58

s

v L10

(30)

Örnek:



Küçük sinyal modelini çizelim

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

1 Denklemde

Gerilim kazancını bulmak için re1 ve re2 dirençlerini hesaplayalım.

� � ≫ � � ≫ � sağlandığından yaklaşık analiz yapalım

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

(31)

Örnek:

Bu durumda �in �� aşağıdaki gibi hesaplanır.

Etkili emiter direncini � _P bulmak için � direncini bulmamız

gerekmektedir. Şekilden görüldüğü gibi Q transistörü darlington çiftine doğrudan bağlanmıştır. Bu durumda

İkinci transistörün base geriliminden faydalanarak 3. transistörün emiter gerilimini bulalım.

SK-2013

K

Etkili emiter direnci:

Sonuç olarak gerilim kazancı:

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

(32)

Doğrudan kuplajlı Kaskat FET Yükselteçler:

Örnek: Devredeki bütün transistörlerde � = ��ve � = � ise a) � , � , � , � , � , � , � ve V ifadelerini bulunuz.

b Gerilim kazancını �� ) bulunuz r = r = r = ∞ .

SK-2013

s

v

L

v

Çözüm:

Devredeki birinci ve ikinci transistörler tümleyici olarak üçüncü transistörse emiter izleyici bağlanmış.

Birinci FET

I. ise ise

II.

Birinci denklemdeki VGS1 ifadesini II. denklemde yerine yazalım.

2. dereceden bu denklem çözülürse ID1=1.92mA ve VGS1=-1.02V olur.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

V V M M

M

VG 20 8

5 . 1 1

1

1 

 

1 1 1

1 GS D S

G V I R

V    8VVGS1ID14.7K VGS18VID14.7K

2 1 1

2

1 1 1

1

2 1 8

1 _

  

 

  

  

  

V V mA I

ise V

V I

I GS

D P

GS DSS

D

2 1

1

2 7 . 4 8

1

8 _ _

    

V K I V mA

I D

(33)

Çözüm (devam: Bu durumda

Q in aktif bölgede çalışıp çalışmadığını test etmek için VDS i bulalım.

Q in aktif bölgede çalışması için � > � − �� denkleminin

sağlanması gerekmektedir

Denklem sağlandığından FET aktif bölgededir.

SK-2013

V K

mA V

ise R I

VS1 D1 S1 S11.92 4.7 9.02

V V

ise V K mA V

ise V R I

VDD D1 D1 D1 20 1.92 4.1  D1 D112.1

V V

ise V V

V ise V V

VD1 DS1 S1 12.1  DS19.02 DS13.1

V V ise V V

V 2 1.02 3.1 0.98

1 .

3   

Çözüm (devam: İkinci FET

Devrede olduğundan

I.

İkinci dereceden bu denklem çözülürse ID2=1.9mA ve VGS2=1V bulunur.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

2 2 2 2 2

2 2

2 S SG G DD D S GS G

D

DD I R V V ise V I R V V

V      

1 . 12 1 2  D 

G V

V

V K I V ise V V

K I

V D 4.7 GS 12.1 GS D 4.7 7.9

20  2  2 2 2 

2 2 2

2

2 2 2

2

2 1 8

1 

  

   

  

  

V V mA I

ise V

V I

I GS

D P

GS DSS

D

2 2

2

2 9 . 7 7 . 4 1

8     

V V K I mA

I D

(34)

Q in aktif bölgede çalışıp çalışmadığını test edelim.

Denklem sağlandığından Q aktif bölgede çalışmaktadır.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

V V

ise V K mA V

ise V R I

VDD D2 S2 S2 20 1.9 4.7  S2 S211.1

V K mA V

ise R I

VD2 D2 D2 D21.9 4.7 7.8

V V

ise V V

V ise V V

VS2  SD2 D2 11.1  DS27.8 DS23.3

1 3 . 3 1

2 3 . 3 2

2

2 V V ise  V   V  V ise V

V_DS _P _GS

Çözüm (devam:

Üçüncü FET

Devrede VD2=VG olduğundan

I.

II.

İkinci dereceden bu denklem çözülürse ID3=1.88mA ve VGS3=-1V bulunur.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013

K I V V

ise K I

V V ise R I V

VG3 GS3 D3 S3 7.8  GS3 D34.7 GS37.8  D34.7

2 2 2

2

3 3 3

3

2 1 8

1 

  

 

  

  

  

V V mA I

ise V

V I

I GS

D P

GS DSS

D

2 3 3

2 7 . 4 8

. 7 1

8 

  

 

  

V I V mA

I D

(35)

 b) Gerilim kazancını bulmak devrenin küçük sinyal modeli çizelim

SK-2013

V

Gerilim kazancını bulmak için öncelikle gm transkondüktansı bulalım:

Üç FET in de IDSS doyum akımları aynı ve )D çalışma akımları bir birine çok

yakın olduğundan aşağıdaki eşitlik yazılabilir.

Bu durumda gerilim kazancı:

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

(36)

Çözüm (devam:

rd dirençleri sonsuz olduğundan denklem kazanç denklemi aşağıdaki gibi

sadeleşir.

ÇOK KATLI YÜKSELTEÇLER

SK-2013









  

 

 

    

 

 

) // ( 1

) // ( )

( ) (

3 3

3 2

2 1 1 1

1 1 1

L S m

L S m D m D m S in

in S L

R R g

R R g R g R g r kat r

kat r v v







220

10 // 7 . 4 ( 9 . 3 1

) 10 // 7 . 4 ( 9 . 3 1 . 4 9 . 3 1 . 4 9 . 3 50 1 // 5 . 1

1 // 5 .

1 _

   

 

 

     



 

K K mS

K K mS K

mS K

M M

M M v

v