Çok Katlı (Multi Stage) Yükselteçler
Bu yazımızda yükselteçlerin arka arkaya bağlanması konusunu inceleyeceğiz. Tahmin edeceğiniz gibi tek transistörlü yükselteçler yeterli yükseltme sağlamazlar. Örneğin bir mikrofona konuştuğumuz zaman, mikrofon çıkışındaki 1-2mV civarındaki sinyalin bir hoparlörden duyulabilmesi yada bir radyonun anteninde oluşan 0,01mV civarındaki sinyalin hoparlörden duyulabilmesi için epeyce yükselteci arka arkaya bağlamak gereklidir.
Burada bence önemli olan bir konuyu öncelikle belirtmek istiyorum. Çok katlı yükselteçlerde ilk yükselteç yada ilk birkaç yükselteç çok önemlidir. Bu yükselteçleri oluşturan transistörlerin iç gürültüleri çok az olmalı. Buda nedir derseniz, çok katlı yükselteçlerde toplam kazanç her yükseltecin kazancının, bir sonraki yükseltecin kazancı ile çarpımına eşittir. Bu nedenle ilk transistörde üretilen gürültü çıkışta çok büyük gürültü haline dönüşebilir.
Bir yükseltecin çıkışını diğer yükseltecin girişine bağlamak için bazı kurallara uymak zorundayız. Nedir bunlar?
1- Her yükseltecin DC çalışma şartı vardır. Yükselteçler arka arkaya bağlandıklarında birbirlerinin DC çalışma şartlarını bozmamalılar.
2- Bir yükselteç çıkışında oluşan sinyal diğer yükseltecin girişine bağlanırken en az kayıp ve bozulmaya uğramalıdır.
3- Yükselteçler arka arkaya bağlanırken giriş ve çıkış empedanslarının (AC dirençlerinin) birbirlerine uygun olması gereklidir.
Direk Bağlama (Direct Coupling):
Özellikle ön yükselteçlerde kullanılan ve en ucuz olan bağlama yöntemi DİREK BAĞLAMA yöntemidir. Bu bağlama (bağlamaya kuplaj da denir) şekli adından da anlaşıldığı gibi bir yükseltecin çıkışını diğerinin girişine doğrudan bağlamakla sağlanır.
Şekilden de anlaşılacağı gibi her transistörün çıkış voltajı aynı zamanda diğer transistörün bayas voltajını sağlamaktadır. Bu tür devrelere DC yükselteç de denmektedir. DC yükselteçler özellikle çok düşük frekanslara hatta 0Hz (DC) den başlayarak devrenin izin verdiği en yüksek frekanslara kadar çalışırlar. Bu nedenle çok geniş uygulama alanlarına sahiptir. Örneğin DC regülatörler, ses yükselteçleri mantık devreleri gibi. Ayrıca entegre devrelerin iç yapılarında kondansatör bobin gibi devre elemanlarını kullanmak çok zor olduğu için direk bağlamalı yöntem kullanılır. Bu devrelerde hem AC hem de DC sinyaller girişten çıkışa kadar yükseltilirler. Devrenin girişinde olabilecek bir DC bayas kayması (ısı, DC gerilimde olabilecek kaymalar) devrenin çıkışında çok büyük değişiklere sebep olur. Devrenin kararlılığını sağlamak için bu tür devrelerde besleme voltajının çok düzgün olması gerekmektedir. Ayrıca ek önlemler olarak bazı geri besleme devreleri ilave edilir. (Geri besleme; bir devrenin gerek AC gerekse DC kararlılığını sağlamak üzere çıkıştan alınan sinyalin uygun şekilde girişe verilmesi ile sağlanır.) Direk bağlamalı devrelerde transistörleri TAMAMLAYICI (Copmlementary) şekilde bağlayarak da DC kararlılık kısmen sağlanabilir. Aşağıdaki şekilde iki transistörün Tamamlayıcı şekilde nasıl bağlandığı görülmektedir.
Direk bağlantılı yükselteçlerde toplam kazanç her yükseltecin kazancının çarpımına eşittir. Kazanç A ile gösterilir. Örneği iki katlı bir yükseltecin toplam voltaj kazancı;
Av = Av1 x Av2 olarak ifade edilir.
Direk bağlantılı iki transistörlü yükselteçler Darlinton bağlantısı adı verilen bir tür özellikle bağlanarak güç yükselteçlerinin çıkış katı olarak kullanılır. Bu iki transistör hazır olarak tek bir kılıf içinde olabileceği gibi bizde iki ayrı transistörü uygun şekilde bağlayarak Darlinton bir transistör elde edebiliriz. Aşağıdaki şekle dikkat edecek olursanız E B C markalaması tek transistör için yapılmıştır.
Darlinton transistörlerde toplam ß değeri her iki transistörün ß değerlerinin çarpımına eşittir.
ß = ß1 x ß2
Darlinton transistörlerin giriş empedansları da çok yüksektir.
Yaklaşık olarak;
Ri = ß x Ro (Ro, çıkış empedansıdır.)
Direk bağlı yükselteçler için bir özet yapacak olursak;
DC kararlıkları iyi değil
Güç kaynakları çok iyi olmak zorunda
Frekans bant genişlikleri çok iyi
RC Bağlama (RC Coupling):
Bir devrenin çıkışındaki sadece AC sinyali sonraki devrenin girişine aktarmak istiyorsak ve bu iki devreyi birbirine bağlarken empedans uyumu sorunu yoksa bağlama elemanı olarak kondansatör kullanılır. Bu kondansatöre kuplaj kondansatörü denir.
Devrenin RC kısmının C si aradaki kuplaj kondansatörü, R si ise birinci transistörün RC si ve ikinci transistörün beyzine bağlı dirençlerdir. Kullanılan kondansatör, sinyal frekansına çok az empedans göstermelidir. Geçen sayıda da anlattığım gibi bir kondansatör DC derilimi geçirmez, düşük frekanslara ise yüksek empedans gösterir. Bu nedenle RC kuplajlı (bağlama yerine birazda kuplaj diyelim, çünkü elektronikte çok kullanılır.) devrelerde düşük frekanslarda kazanç azalır. Yüksek frekanslara çıkıldıkça kuplaj kondansatörünün empedansı iyice azalacağı için devrenin kazancı da (teorik olarak) artacaktır!!! Aslında böyle olamaz. Frekans arttıkça kullanılan transistörün yüksek frekans karakteristiği, transistörün küçücük iç kapasiteleri hatta devrenin baskı devresinin şekli ve kullanılan malzemenin özeliğinden dolayı devrenin kazancı düşecektir. Direk kuplajlı devrelerde aslında yüksek frekanslarda bu özellikleri gösterirler. Aşağıdaki şekilde bir RC kuplajlı devrenin frekans yanıtı görülmektedir.
Yukarıdaki şekilde devre kazancının Orta Band kazancına göre 3dB azalan iki köşe frekansını tanımlayabiliriz. Alçak köşe frekansında oluşan 3dB lik azalma Seri Kuplaj kondansatörleri ve CE Emitör kondansatörlerinden, yüksek köşe frekansında oluşan 3dB lik azalma yukarıda da yazdığım gibi transistörün iç kapasiteleri ile devrenin yapılış şekli ve kullanılan baskı devre malzemelerinden olur. İki köşe frekansı arasındaki bölgeye BAND GENİŞİLİĞİ adı verilir. Kazancın 3dB azaldığı yerlerde çıkış gerilimi en yüksek değerinin % 70,7 sine, yada çıkış gücü en yüksek değerin %50 sine düşer.
RC kuplajlı yükselteçler için bir özet yapacak olursak;
Devrenin DC kararlılığı iyi
Güç kaynakları çok iyi olmak zorunda değil
Frekans bant genişlikleri orta düzeyde
Transformatör Kuplajı:
Arkadaşlar, transformatörler bir devrede hem DC yalıtım hem de empedans uygunluğu sağlamak için kullanılır. İdeal transformatörde hiç kayıp olmaz. Yani girişine uygulanan gücü çıkışından aynen alabiliriz. Fakat bant genişlikleri çok dardır. Özellikle ses frekans devrelerinde istenilen bant genişliğini tutturmak için özel sarımlı transformatörler kullanmak gereklidir. Transformatörlerin bu dar bant özellikleri yüksek frekans devrelerinde çoğunlukla istenilen bir özellik haline dönüşür. Hatta bandı daha da daraltmak için transformatörler kondansatörlerle de desteklenerek sadece istenilen frekansı geçiren özelliklerde yapılır. Bu tür devrelere Rezonanslı Transformatör Kuplaj adı verilir. Transformatörün empedans uydurma işini de yaptığını söylemiştim. Şimdi bunu bir örnekle açıklayayım.
Bir yükseltecin çıkış empedansı 10K olsun. Buraya empedansı 8ohm olan bir hoparlör nasıl bağlanır? Tabi ki primer sargısı empedansı 10K, sekonder sargısı empedansı 8 ohm olan bir transformatör ile bağlanır. Peki bu transformatör sargılarının sarım oranı (n) nedir?
N = \/¯(Rprimer / Rsekonder)
N = 35 bulunur.
Bunun anlamı primer sargılarının toplamı sekonder sargılarının toplamında 35 kere fazladır. Yada girişte 35 volt varsa transformatörün çıkışında 1 volt oluşur. Şimdi sorabilirsiniz. Biz sinyali yükseltelim derken transformatör sinyali iyice azalttı. Bu sorunun yanıtını siz bulun. Bir ip ucu, primer ve sekonder güçleri...
Transformatör Kuplajlı devreler için bir özet yapacak olursak;
Devrenin DC kararlılığı iyi
Güç kaynakları çok iyi olmak zorunda değil
Frekans bant genişlikleri çok dar
Sayfayı Yazdır
Anketler
Tavsiye Et
Bize Yazın
Ana Sayfa
Sanal Mağaza
Adres ve Telefon Numaraları için Tıklayın...