Transistörlü Yükselteçler

ne-nasil.net

BJT transistörleri anlatmaya başladığımdan beri sadece transistör devresinin DC şartlarda nasıl çalıştığını ve DC gerilim altında transistör üzerinden geçen akım ile transistörün bacaklarına bağlı dirençler üzerinde düşen gerilimleri nasıl oluştuğunu, hesaplandığını anlatmaya çalıştım. DC şartlarda transistörlü devreler genellikle sabit özellik gösterirler. Halbuki transistörler aynı zamanda AC sinyalleri yükseltmek için de kullanılırlar. Bu ay transistörlü bir devrede AC sinyallerin etkilerini nasıl yükseltme yaptığını ve DC ile AC sinyallerin birbirlerinden nasıl ayrıldığını anlatacağım.

Küçük Sinyal Yükselteci

yükselteç
yükselteç

İki transistör tipi (PNP, NPN) zıt güç kaynağı polarmasına sahiptir. Aynı şekilde kondansatörlerin polariteside terstir. Eğer transistörler aynı karakteristik özellikte olurlarsa, o zaman her iki devredeki direnç değerleri aynı olurdu.

R1 ve R2 dirençleri beyz polarmasını sağlıyor. R3 direnci kollektör yük direnci, R4 emiter kararlılık direnci C3 kondansatörü dekuplaj kondansatörü C1 ve C2 kondansatörleri AC sinyale geçiş kolaylığı sağlayan ancak DC’ye ise tıkaç görevi üstlenen elemanlardır.

Kaskat Yükselteç

kaskat
kaskat

Eğer bir yükselteç katının kazancı yeterli değilse, o zaman bir başka kat veya katlar şekilde görüldüğü gibi bağlanabilir. Eğer her bir katın kazancı 50 ise bu durumda toplam kazanç 50x50 = 2500 olacaktır. Eğer Tr1 transistörün giriş sinyalinin genliği 1mV ise, bu durumda Tr2 transistörünün çıkışı 1mVx2500 = 2500mV = 2.5V’tur. Eğer kazanç çok fazla olursa devre kararlı olmayabilir ve çıkış sinyali kırpılabilir.

Akortlu Yükselteç

akort
akort

Bu devrede yük direnci yerine C4 ve L1 elemanlarından oluşmuş akort devresi koyulmuştur. Rezonans da iken akort devresi en yüksek empedansdadır. Diğer frekanslarda düşük empedanslıdır. Bu yüzden giriş sinyalleri sadece rezonansda iken yükseltilecektir. Akortlu yükselteç radyo frekans sinyalleri ile çalıştığından kondansatörler ses frekanslı devrelerde kullanılanlardan daha küçük seçilir.

Ortak Emiterli Yükselteç

emiter
emiter

Bazen bu bağlantıya emiteri şaseli bağlantı da denir. Çünkü emiter kondansatörü, AC frekanslarda emiteri toprağa bağlar. Emiterin toprağa bağlanmasından dolayı hem giriş hemde çıkış emitere bağlıdır.

Akım kazancı Ic/Ib’dir ve oldukca fazla olabilir, genellikle 50 diyebiliriz. Gerilim kazancı yine yüksektir, genellikle 250 civarındadır. Giriş empedansı orta seviyede örneğin 5KW gibi. Çıkış empedansı yine orta seviyededir, örneğin 20KW gibi.www.diyot.net

Çıkış sinyali giriş sinyaline göre terslenmiştir. Giriş ile çıkış arasında 180 derece C faz farkı vardır. Bu bağlantının çoğu uygulaması, gerilim yükselteci olarak kullanılmasıdır.

Ortak Beyz Bağlantılı Yükselteç

beyz
beyz

C3 kondansatörü beyzi ac sinyallerde toprağa bağlar. Bundan dolayı hem giriş hemde çıkış beyze bağlanır (Ortak beyz bağlantılı yükselteç). Akım kazancı her zaman 1’den azdır ve Ic/Ie’dir. Gerilim kazancı yüksektir. Çünkü kazanç ifadesi Rc/re dir. (Yaklaşık olarak giriş ve çıkış akımları birbirine eşittir.) Genellikle 250 civarındadır. Giriş empedansı çok düşüktür. Genellikle 20W civarındadır. Çıkış empedansı yüksektir. Örneğin 1MW gibi.

Çıkış sinyali giriş sinyaline göre terslenmez. Bu devre genellikle düşük empedanslı bir çıkışa sahip bir devreyi yüksek empedanslı giriş empedansına sahip bir devreye empedans uygunluğunu sağlaması için kullanılır. Bu devre genellikle video frekanslı (VHF) yerlerde kullanılır.

Ortak Kollektör Bağlantılı Yükselteç

Güç kaynağının pozitif tarafı AC frekanslarda C3 kondansatörü tarafından sıfır seviyesine çekilir. Hem girişte hem de çıkış da kollektör ortaktır. Çıkış emiter gerilimi beyz geriliminin değerine çok yakın olduğu için yani giriş gerilimini izlediği için bu bağlantının diğer bir ismi de emiter izleyicili bağlantıdır.

Akım kazancı Ie/Ib dir, tipik olarak 50 civarında. Gerilim kazancı, dekuplaj kondansatörü olmadığı için her zaman 1 den küçüktür ve yaklaşık olarak 1 alınabilir. Çıkış empedansı çok düşüktür ve 20W civarındadır. Giriş empedansı çok yüksektir. Tipik değer olarak 500KW’dur. Giriş sinyali ile çıkış sinyali arasında faz terslemesi yoktur. Yani giriş sinyali ile çıkış ile aynı fazlıdır.

Bu devre genellikle yüksek empedanslı çıkışı olan bir devreyi, düşük empedanslı girişe sahip bir başka devreye empedans uygunluğu sağlaması için kullanılır. Ayrıca bu devre çeşitli yüksek empedanslı yükleri sürmek için de kullanılır.

A Sınıfı Güç Yükselteci

a sınıfı
a sınıfı

Transistör, kollektör akımının her zaman aktığı polarma olan A sınıfı polarma ile polarmalandırılır. Kollektör akımı artabilir veya azalabilir. Giriş sinyali doğru yönde kollektör akımının değişmesine neden olur. Transformatörün primerindeki bu değişiklik transformatörün sekonderinde görünür. Devredeki transformatör transistörün çıkışı empedansı ile hoparlör arasında empedans uygunlaştırma işlemi yapar. Bu devrenin dezavantajı giriş sinyali olmadığı halde kollektör akımı yüksektir. Bu bakımdan B sınıfı çalışan push-pull yükselteç daha etkilidir.

B Sınıfı Push-Pull Yükselteci

TR2 ve TR3 transistörleri devrede giriş sinyali olmadığında iletimde olamayan B sınıfı bir polarmaya sahiptir. TR1 ve T1 elemanları faz bölücü devreyi oluşturmaktadır. T1 transformatörünün sekonderindeki gerilimler birbirlerine göre ters polarmalıdır.

Sekonderinde tam bir alternans varsa TR2 transistörü alternansın sadece pozitif yarım saykılında iletime geçer. Diğer negatif yarım saykılında TR3 transistörü iletime geçer.

TR2 iletimde iken akım, T2’nin primerinin üst tarafından aşağıya doğru akar, TR3 iletime geçtiği zaman T2’nin primerinin alt tarafından akacaktır. Her iki yarım saykılda T2 transformatörünün sekonderinde birleştirilir ve giriş sinyilinin yükseltilmiş hali olan tam bir saykıl elde edilmiş olur.

R1 ve R2 dirençleri geçiş distorsiyonunu önlemek için küçük bir doğru polarma uygular. Bu distorsiyon, emiter-beyz arasındaki lineer olmayan karakteristik den kaynaklanmaktadır.

Bu devrenin avantajı giriş sinyal yokken çıkışdan akım akmmasıdır ve dolayısıyla veriminin çok yüksek olmasıdır.

push-pull
push-pull

Direk Kuplajlı Yükselteç

PNP transitör ile NPN transistör doğru bir şekilde polarmalandırma yapmak için birbirlerine göre ters durmaktadır.www.diyot.net

Bu devre AC sinyalleri yükselttiği gibi DC sinyalleride yükseltmektedir. Çünkü bloklar arasında hiçbir kondansatör kuplajı kullanılmamıştır. Bu devre ayrıca çok düşük frekanslı sinyalleride yükseltebilmektedir. Çünkü devrede karşı yönde etki edecek hiçbir kapasitif reaktans yoktur. Bununla birlikte eğer sıcaklık değişirse bu ilk transistörün DC sürüklenmesine neden olacaktır. O zaman bu değişimler ikinci transistör sayesinde yükseltilecek ve devrenin normal çalışması değişecektir. Bu istenmeyen durum bazı kararlılık sağlayan formlar sayesinde önlenir.

Darlington Çifti

darlington
darlington

Tr1 transistörünün emiter akımı Tr2 tarnsistörünün beyz akımıdır. Tr1 transistörünün beyzindeki ufak bir değişiklik emiterinde yaklaşık 100 katlık bir değişikliğe neden olacaktır. Tr2 transistörünün beyzindeki bir değişiklik emiterinde yine aynı etkiyi bırakacaktır. Bundan dolayı toplam değişiklik 100x100 = 10000 olacaktır. Bu devre bazen süper alfa çifti olarak da bilinir. Bu yüzden genellikle çıkış katlarında güç yükselteci olarak kullanılır. Buradaki her iki transistörde aynı paket içine yerleştirilir.