Transistör çalışma noktası

Gerek DC yükselteçte, gerekse de AC yükselteçte, transistörün çalışabilmesi için belirli bir DC polarma geriliminin uygulanması gerekmektedir. Bu uygulama sonucunda, VBE ve VCE gibi DC gerilimleri ile, IB ve IC gibi DC akımları oluşur.
Bu DC değerleri yük doğrusu üzerindeki belirli bir noktaya ait değerlerdir. Bu noktaya Çalışma Noktası denmektedir.

Örneğin:


Şekil 1
Şekil 2’de Q ile gösterilmiş olan çalışma noktasında. Şekil 1’deki ölçü aletleri şu değerleri gösterecektir:
 Şekil 2
• Beyz akımı : IB = 120 µA
• Kollektör gerilimi : VCE = 5,5 V
• Kollektör akımı : IC = 5,2 mA
Çalışma noktasının bulunduğu yere göre, daha sonraki bölümlerde de açıklanacağı gibi, yükseltenler, A, B, AB ve C sınıfları olmak üzere dört sınıfa ayrılmaktadır.
Burada bir örnek vermek üzere, uygulamada en çok karşılanılan A sınıfı yükselteçin çalışma noktası ile ilgili bazı açıklamalar yapılacaktır:

Bir transistorun A sınıfı yükselteç olarak çalıştırılabilmesi için, çalışma noktasının seçiminde aşağıda belirtilen şartların gerçekleştirilmesi gerekir :

1. Çalışma noktası. Şekil 2’de gösterilmiş olan ve transistör üreticisi tarafından verilen “Pcm” maksimum güç eğrisinin dışında olmalıdır.
2. Çalışma noktası öyle bir yerde olmalıdır ki, transistör girişine uygulanan değişken işaret, çıkıştan distorsiyonsuz (bozulmaksızın) alınsın.

> Birinci şartın gerçekleştirilmesi;

Şekıi 2’de görüldüğü gibi, seçilmiş olan “Q” çalışma noktası PCm=60 mW ‘lık maksimum çıkış gücü eğrisinin dışındadır.
Bunu hesaplama yöntemiyle de saptamak mümkündür. Q Çalışma noktasındaki “ICQ” ve “VCEQ” değerleri çarpımı, transistör katoluğunda verilmiş olan ” PCm” maksimum dayanma gücünden küçük olmalıdır.
Yani, ICQ.VCEQ< PCmak olmalıdır.

> İkinci şart olan distorsiyonsuz çıkışı gerçekleştirmek için;

a) Çalışma noktası Şekil 2’de görüldüğü gibi yük doğrusunun ortalarına yakın bir yerde olmalıdır. Tam ortada olması idealdir.
b) Çalışma noktasının iki yanında, yük doğrusu boyunca değişen “VCE” ve “IC” değerleri Şekil 2’de de gösterilmiş olan doyma ve kesim bölgelerine kadar uzan zamanlıdır.

Çalışma Noktası Seçimine Birkaç Örnek:

1- Çıkış karakteristik eğrisi Şekil 3’deki gibi verilmiş olan bir A sınıfı yükselteçte, beyz akımı IB=60mA, VCC=15’tir. ICm, VCE ve RL isteniyor.
Çözüm:
Çalışma noktasını belirlemek için ve dolayısıyla da VCE ‘yi bulmak için Şekil 3’de görüldüğü gibi çıkış karakteristik eğrisinden yararlanılır.
IB= 60 mA değeri için çizilmiş olan “VCE, IC” eğrisi bulunur. Bu eğri tarafından ortalanacak şekilde, VCC noktasından bir doğru çizilir. Bu yük doğrusu ile daha önce saptanmış olan IB = 60 eğrisinin kesiştiği nokta Q çalışma noktasıdır.
Q noktasına ait çıkış gerilimi: VCE = 7.6 V tur.
Yük doğrusunun IC eksenini kestiği nokta. ICm = 10 mA ‘ dir .
RL=VCC/ICm bağıntısından, RL = 1500 Ohm olarak bulunur .
Şekil 6.17’den de anlaşıldığı gibi RL yük direnci büyüdükçe buna ait yük doğrusu yatıklaşmaktadır.

Şekil 3 – Belirli IB , VCC değerleri yardımıyla çalışma noktasının saptanması
Burada şuna dikkat etmek gerekir:
Şekilde okunan ICm değeri, transistör kataloğunda verilen ICmak değerine eşit veya ondan büyük olmamalıdır.

2- Transistörden maksimum kapasitede yararlanılmak istenebilir.

Böyle bir durumda, transistör kataloğunda verilmiş olan maksimum güç eğrisine Şekil 4’de görüldüğü gibi ve yine transistör kataloğunda verilmiş olan ICmak ve VCmak değerlerinin dışına taşmayacak şekilde bir teğet çizilir. Bu teğetin, maksimum güç eğrisine dokunduğu nokta. Q çalışma noktası olarak seçilir.

Şekil 4- Transistörden maksimum çıkış gücü alınmasını sağlayan Q çalışma noktasının seçimi
Bir yükselteçten normal bir çıktş alabilmek için, özetle şu temel kurallara uyulması gerekir:
1. Yükseltece ait çalışma akım ve gerilim değerleri, Şekil 4’de gösterilmiş olduğu gibi, aşağıda sıralanan sınırlar arasında ki bölgede kalmalıdır:
• Maksimum güç eğrisi
• Transistör kataloğunda verilmiş olan VCmak, ve ICmak değerleri.
• Kesim bölgesi
• Doyma bölgesi
Bu bölgelerin sınırladığı alana, güvenli çalışma bölgesi veya aktif bölge denir.
2. Transistörlerin kataloglarında verilmiş olan, Isıl, Frekans ve Limitsel karakteristikleri göz önünde bulundurulmalıdır.

Emitere Direnç Bağlanması Halinde DC Yük Doğrusu

Buraya kadar yapılan açıklamalarda emetör, ortak noktaya (toprağa) direk bağlanmıştı. Bunun nedeni anlatım kolaylığı sağlamaktı.
Uygulamada, genellikle emetöre Şekil 5’de görüldüğü gibi bir RE direnci bağlanır. RE direnci kullanmasının nedeni; Daha kararlı (stabil) çalışma sağlamaktır.
Şöyle ki:
RE üzerinden negatif geri besleme yapılmaktadır.
Negatif geri beslemede şu olay olmaktadır:

Şekil 5 – RE direnci ağlanmış emiteri ortak yükselteç

RE ‘nin Önemi:

Şekil 5’den takıp edilirse Kirchoff kanununa göre :
VBB=IB.RB+VBE+IE.RE ‘dır.
Örneğin ısınmayla IC artarsa, aynı oranda IEde artar. Bu tür hesaplamalarda IC=IE olarak alınabilmektedir.
Yukarıdaki bağıntıda:
“IE.RE“büyüyünce. VBB ve VBE ‘nin sabit değer olması nedeniyle, “IB.RB” değeri küçülecektir
Sonuçta, RB sabit olduğu için IB küçülür. Dolayısıyla IC küçülür.
Ancak bu işlem sınırlı değerler içinde kalır Zira, IC özellikle ısınma nedeniyle anormal derecede artarsa, IB ‘nin gücü bunu önlemeye yetmez.
RE ile, bir değişim daha olmaktadır: RE direnci yük direnci olarak RC‘ye eklenmekte bunun sonucunda da Şekil 7’de görüldüğü gibi, yük doğrusu biraz daha yatıklaşmaktadır. Bu duıum,ICm akımını küçültmekte, dolayısıyla çalışma alanını daraltmaktadır

Şekil 6 – RL ve RE dirençli emiteri ortak yükseltecin çıkış devresi
Bu gelişme de şöyle açıklanır.
Şekil 6’da verilmiş olan, çıkış devresine Kirchoff kanunu uygulanırsa:
VCC = IC.RL+VCE+IE.RE
Bağıntısından IE = IC (yaklaşık) kabul edilirse;
VCE = VCC-IC(RL+RE ) olur.
IC maksimum olduğunda, ve dolayısıyla da VCE=0 olur.
Bu durumdaki maksimum koltektör akımı:
ICm2 = VCC / RL+RE olur.
Bu bağıntılara göre yük doğrusu çizilirse Şekil 7’deki gibi olur.
Şekilde de görüldüğü gibi:
Yalnızca RL olması halinde
ICm = VCC / RL olur..

Şekil 7 – Emiteri ortak yükselteçte, emiteri dirençli ve dirençsiz haldeki DC yük doğruları…
a) Emiteri dirençsiz hal
b) Emiteri dirençli hal

 

 

YAZAR : Admin

Elektronik Mühendisi / E.Üni. Kalibrasyon Lab. Sorumlusu / Biyomedikal Kalibrasyon Laboratuvarı Sorumlu Müdürü (Sağ.Bak.) / X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) / Ultrason-Doppler Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) - Hatalı veya kaldırılmasını istediğiniz sayfaları diyot.net@gmail.com bildirin

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

Arduino ile sayısal karşılığı seri porttan okuma

Voltaj seviyelerinin eşleştirebilmesi nasıl yapılır Ardunio üzerindeki pimleri kullanarak dijitalden analoğa dönüşüm yaparak voltaj okumamız …

Bir cevap yazın