Salvo
Kayıtlı Üye
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 topl******* 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 akımı 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.
__________________
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 topl******* 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 akımı 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.
__________________