Üniversal Bayas Devresi

Güncelleme 15/06/2020

Yukarıdaki şekilde görülen Üniversal Bayas devresinde V_B voltajı, V_CC kaynağından R₁ ve R₂dirençlerinden oluşan gerilim bölücüden sağlanmaktadır. Bu dirençler, girişine bağlanan devrenin çıkış direncini yada empedansını etkilemeyecek kadar büyük, R_E emitör direncinden yaklaşık olarak on kat büyük ve I_B akımını sağlayacak şekilde seçilir. V_B voltajı;

V_B=(R₂/(R₁ + R₂)) * V_CC

R_B eşdeğer direnci;

R_B=R₁ * R₂/(R₁ + R₂)

Bazı arkadaşlarımın aklına takılmış olabilir. Yukarıdaki şekle baktığımızda R₁ ve R₂ dirençleri seri bağlı gibi duruyor. Burada V_CC voltaj kaynağının iç direnci önem kazanıyor. İdeal voltaj kaynaklarının iç direnci sıfırdır. Yani bir voltaj kaynağını omik olarak kısa devre olarak düşüneceğiz. O zaman R₁ in üst ucu R₂ nin alt ucuna bağlı gibi düşüneceğiz. Şekil bu durumda R₁ ve R₂ birbirine paralel bağlı olacaktır. Zaten R_B direncinin formülü de paralel bağlı iki direncin eş değerini bulmaya yarayan formül oluyor.

Aşağıdaki şekil R_B direncinin ve V_B voltajının eş değerleri kullanılarak çizilmiştir.

Bu devreye bakarak I_B akımını bulalım. Lafı uzatmadan Kirshhoff un gerilim kanununu kullanarak;

V_B=I_B * R_B + V_BE + I_E * R_E

Denklemini yazarız. I_E akımının karşılığını yazarsak;

V_B=I_B * R_B + V_BE + (I_B +I_B * ß) * R_E

V_B – V_BE =I_B * R_B + I_B (1 + ß) * R_E

V_B – V_BE =I_B (R_B + (1 + ß) * R_E)

I_B=V_B – V_BE / R_B + (1 + ß) * R_E)

Bulunur. Aslında Bu formül bizim için yeterli olabilir. Burada V_B ve R_B değerlerini açarak yazarsak;

I_B=((R₂/(R₁ + R₂)) * V_CC – V_BE) / (R₁ * R₂/(R₁ + R₂) + (1 + ß) * R_E))

Bu formül Üniversal Bayas devresinde I_B akımını bulmak için kullanılır.
I_C akımı her zamanki gibi;
I_C= I_B * ß

I_Cmax=V_CC / (R_C + R_E)

Bundan sonraki formüllerde I_E akımını yaklaşık I_C akımına eşit olduğunu kabul edeceğiz.
V_C=V_CC – (I_C * (R_C + R_E))

V_E=I_C * R_E

V_CE= V_C – V_E

Şimdi bir örnek çözüm yapalım.
V_CC=12V
R_C=10K
R_E=1K
R₁=100K
R₂=12K
V_BE=0.6V
ß=50 olsun.
Q noktasının değerlerini bulalım. (I_B, I_C, I_Cmax, V_C,V_CE)

I_B=((R₂/(R₁ + R₂)) * V_CC – V_BE) / (R₁ * R₂/(R₁ + R₂) + (1 + ß) * R_E))
I_B=((12/(100 + 12)) * 12 – 0,6) / (12 * 100/(100 + 12) + (1 + 50) * 1))
I_B=0,011mA

I_C= I_B * ß
I_C= 0,011 * 50
I_C= 0,55mA

I_Cmax=V_CC / (R_C + R_E)
I_Cmax=12 / (10 + 1)
I_Cmax=1,1mA

V_C=V_CC – (I_C * (R_C + R_E))
V_C=12 – (0,55 * (10 + 1))
V_C=6V

V_E=I_C * R_E
V_E=0,55 * 1
V_E=0,55V

V_CE= V_C – V_E
V_CE= 6 – 0,55

V_CE= 5,45V

Yukarıdaki örnek çözümümüzde devremiz güzel bir Q noktasında çalışmakta. Şimdi devredeki transistörün bir şekilde arızalandığını ve yerine bir yenisini taktığımızı varsayalım. Fakat transistörün ß değerinin %20 fazla olduğunu varsayalım. Bakalım I_B ve I_C akımları ne kadar değişecek.

I_B=((R₂/(R₁ + R₂)) * V_CC – V_BE) / (R₁ * R₂/(R₁ + R₂) + (1 + ß) * R_E))

I_B=((12/(100 + 12)) * 12 – 0,6) / (12 * 100/(100 + 12) + (1 + 60) * 1))

I_B=0,01mA
I_C= I_B * ß
I_C= 0,01 * 60
I_C= 0,6mA

Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen I_C %9 değişmiştir. Yani Üniversal Bayaslama Devresinde kararlılık diğer devrelere göre çok iyidir.

Bu bölümde anlatmaya çalıştığım devrelerde, bir transistörlü devrenin DC çözümü ve kararlılığı hakkında idi. Buradaki devreler en temel devreler olup, istediğimiz özelliklere sahip olması için bazı ekler yapılır. Transistörlü bir devrenin kararlılığını arttırmak (eğer gerek varsa) için bazen NTC, diyot yada yine transistörle yapılan sabit akım kaynakları kullanılır. Burada elektronikteki her devreyi teorik olarak anlatmak imkansız. Ancak sırası geldiğinde ben yada diğer arkadaşlarım pratik devrelerle vereceğimiz örneklerde açıklayacağız.

Artık şimdi basit transistörlü devrelerin DC çözümlemelerini kendiniz yapabilirsiniz. Hesapladığınız değerleri çalışan devre üzerinde kontrol edebilirsiniz. Ölçme sonuçlarınız hesaplarınızla eşit çıkmasa bile yakın değerler elde edeceksiniz. Bunun sebebi ise formüle koyacağınız değerlerde toleranslardan dolayı sapmalar olabilir. Eğer yeterli pratiğe sahip olursanız (zamanla, sabırla ve sevgiyle) artık hesap yapmadan sadece ölçerek devrenin normal yada arızalı olduğunu tespit edebilirsiniz. Hesaplamalarınızda devredeki dirençleri renk kodları ile voltajı da ölçerek bulabilirsiniz. Transistörün beta değerini tabi ki katalogdan bakacaksınız. Katalogda göreceğiniz beta değeri sizi şaşırtabilir. Çünkü beta tek bir rakam olarak değil örneğin 100 – 200 olabilir. Siz ortalama bir değer alın. Bulacağınız sonuçlar fazlaca değişmeyecektir. Değerli okuyucularım, buraya kadar anlattıklarımla sizden bir devreyi tasarlamanızı beklemiyorum. Sadece devrenin nasıl çalıştığını anlamanız yeterli sonuçtur.