MÜHENDİSLİK DÜNYASI

Basit Bir Negatif Direnç Devresi

Bir negatif direnç devresinde elde edilen negatif direnç değerinin yalnızca devre de kullanılan pasif elemanlara bağlı olması ve negatif direnç bölgesinin geniş bir çalışma sahasında geçerli olman istenir. Bu uygulamada anlatılan gerilim kontrollü negatif direnç devresinde negatif direnç, sadece devrede kullanılan di rençlerle belirlenmektedir. Negatif direnç bölgesi de devrenin V A karakteristiği nin oldukça geniş bir kısmını kapsamaktadır.

Negatif direnç devresi ve devrenin V A karakteristiği sırasıyla Şekil 1 ve Şekil 2 de verilmiştir. Giriş geriliminin çok düşük değerlerinde her iki tranzistor kesim dedir. Bu bölge için giriş direnci,

uygula malar

RPı = Rı + (n + 1) r

.

(1)

eşitliğiyle verilir. Giriş geriliminin arttırılmasıyla T, tranzistoru, taban yayıcı ge riliminin artması sonucu etkin bölgeye girer. Tranzistoru etkin bölgeye r<okmak için gerekli taban yayıcı gerilimi Vr ise,bu koşulu sağlayan giriş gerilimi,

V _ v Rı + (n + 1) r

VI = Vr

O\

{l)

dir. Giriş geriliminin daha da arttırılmasıyla T! tranzistoru etkin bölgede, T2 tran. zistoru kesimde kalmaya devam eder. Tt in etkin bölgede olması nedeniyle, gi riş akımı başlangıçta olduğundan daha hızlı artar. Bu bölgede giriş direnci,

RP2 = r

eşitliğinden hesaplanabilir. Giriş akımmdaki artış giriş geriliminin,

v

VTY

(etk)

^^^ r (3 + 1)

R+ R

Rı

, (3( ++ lD) RRır

değerine ulaşmasına kadar devam eder. (4) eşitliğinde VTY (etk), T2 tranzistorunu etkin bölgeye sürmek için gerekli taban yayıcı gerilimidir. 3, Ti tranzistorunun akım yükseltme faktörüdür. Giriş gerilimi V2 nin üzerine çıktığında T2 tranzisto ru etkin bölgeye girer, P noktasının gerilimi VTY (etk) değerinde kalır. Giriş ge riliminin daha da artmasıyla Ti tranzistoru kesime yaklaşır ve giriş akımında bir azalma olur. Bunun sonucu olarak girişten Rı/n değerinde negatif bir direnç gö rünür. Ti kesime gittiği zaman karakteristikte vadi noktası oluşur. Vadi noktasın da,

(5)

olur. Bu eşitlikte Rp3, yaklaşık olarak Rı ve R2 dirençlerinin paralel eşdeğerine eşittir. V, gerilimi de,

Vr (1 +

nr

)

1+

nRP3

dir. Devre giriş geriliminin V2 ve V3 değerleri arasında —Rı/n ye eşit negatif bir di renç gibi çalışır.

Doğrusallığı Yüzde 1 den Daha iyi Gerilim Frekans

Çeviricisi

Sadece iki etkin devre öğesi (bir uA749 işlem yükselteci ve bir tranzistor) kulla nan bir gerilim frekans çevirici devrenin şeması Şekil 1 de gösterilmiştir. Çevir menin doğrusallığı % 1 den daha iyidir. pA749 un birinci yansı entegratör olarak çalışır ve uygulanan Vg gerilimiyle oran tılı bir negatif yokuş (ramp) gerilimi üretir. Uygulanan Vg gerilimi pozitif bir geri limdir. Elde edilen yokuş gerilimi ikinci işlem yükselteci katının (—) girişine uy gulanır, bu katın (+) girişi ise sabit —4 V luk bir gerilimde tutulmaktadır. En tegratörün çıkışı —4 V a ulaşır ulaşmaz uA749 un karşılaştmcı olarak çalışan ikinci yarısının çıkış VAR (ON) durumuna geçer ve tranzistor bir çıkış darbesi üre. tir. Tranzirtor aynı zamanda yokuş üretecinin entegratör sığacını boşaltır (reset) ve bir sonraki yokuşun başlangıcını, karşılaştıncının (+) girişini boşaltma süre sinin sonuna kadar 0 V ta tutarak, tanımlar. Devre bundan sonra ikinci çevrimine başlar.

Yokuş üreteci

tşlem yükselteci : uA749 Vg: 0 ile + 15 V arasında

Karşılaş tınci

Çıkış ve sitırlayıcı Elektrik Mühendisliği 205 206

Boşaltma süresi yokuş süresine göre çok kısa olduğundan çıkış darbelerinin sık lığı (frekans) hemen hemen sadece entegratörün ramp süresi tarafından saptanır. Böylece çok yüksek doğrusallık sağlanır.

ZAMANLAMA SÜRESİ

Zamanlama süresi başında : Entegratör çıkışı = 0 V; karşılaştıncı çıkışı YOK (OFF) d u r u m u n d a ; karşılaştırıcı ( + ) girişi Rs, R« bölücüsünden dolayı —4 V ta. Yokuş üreteci çıkışı aşağıdaki eşitliğe göre negatif bir eğim verir :

AVC

AT

Rı C,

(D

Zamanlama süresi, karşılaştıncınm (—) girişi ( + ) girişindeki —4 V a erişince so na e r e r ve k a r ş ı l a ş t ı n c ı çıkış VAR d u r u m u n a geçer. Demek ki z a m a n l a m a süresi,

T, = 4R.C,/Vg

(2)

olarak belirlenecektir.

^Yokuş üreteci çıkışı (1 ucu)

MÇıkış gerilimi (Vç) (9 ucu)

L

BOŞALMA SÜRESİ

Boşalma süresi başında: Entegratör çıkışı = —4 V, karşılaştırıcı çıkışı ve tran zistor VAR (ON) durumunda. Karşılaştıncı çıkışı VAR a geçince T nin yayıcı (eme tör) akımı karşılaştıncınm (+) girişindeki gerilimin —4 V tan yaklaşık 0 V a atla

masına yol açar. Aynı zamanda toplayıcı (kollektör) akımı entegratörün toplama bağlantı noktasından akım çeker. Böylece yokuş üretecinin çıkışının eşdeğer R* direnciyle belirlenen hızda sıfırlanmasını sağlar.

R* = R (1 ayağı) + R, + RTY (tranzistor) + R*

(3)

= 250 + 100 + 25 + 1300

* 1675 il .

Bu değer (2) de Rı yerine konursa, Vg yerine de —15 V kaynak gerilimi konur sa, o zaman,

T2 = 4 (1675) (0,1) 10 * / 15 = 44,5 us

(4)

bulunur. Bu değer deneyle de doğrulanmıştır.

TOPLAM ÇEVRİM ZAMANI Toplam periyod T,

Vg

olarak bulunur. Pratik olarak R* li terim çok küçüktür, ihmal edilebilir. Öyle ol duğu kabul edilirse, gerilim frekans çevrim katsayısı (2) yi düzenleyerek :

İ/İ = _İ

Hz/V

(6)

4 R, C,

bulunur.

DOĞRULUK

Gerilimden frekansa geçişteki doğrusallık çok iyidir ve deneysel olarak % 1 dola yında olduğu saptanmıştır.

Logaritmik Çıkışlı Örneksel Sayısal Çevirici

Bir logaritmik çevirici bir de örneksel sayısal çevirici kullanarak işaret gerilimi nin logaritmasını sayısal olarak göaterecek bir düzenek yapılabilir. Bu uygulama da benzer amaçla kullanılabilecek bir devre anlatılmaktadır.

on

uyg u ia ma lar

Logarıtmık çıkışlı örncksel sayısal çeviri:inin devresi Şekil 1 de verilmiştir. Devre de BAŞLA darbesiyle FFı flip flopu 1 konumuna geçmekte ve sayıcı sıfırlanmak tadır. FF, in 1 konumuna geçmesiyle Sı r.aphiarı kapanmakta S2 anahtarı açıl maktadır (Sı ve S2 anahtarları alan etkili tianzistorlarla yapılabilir). Giriş geri1 imi Sı anahtarı üzerinden entegratöre uygula ur, C kondansatörü R, üzerinden dolma ya başlar.

rşılaştıncıl—•

°5!LAİÜRİ

Şekil 1. Logaritmik çıkışlı örneksel sayısal çevirici

Başlangıçta karşılaştırıcıya uygulanan referans gerilim sıfırdır. Entegratör çıkış gerilimi sıfırdan geçerken karşılaştırıcı Gı geçidini açar, f0 frekanslı osilatör dar beleri rayıcıya uygulanır. Sayıcı osilatörd^n N darbe aldığında dolar, N + 1 nci darbede sayıcı başlangıç durumuna yani sıfır konumuna gelir. Bu arada sayıcı çı kışından bir darbe alınır. Bu darbe FFı flip flopunu sıfır durumuna getirir. FFı in sıfırlanmasıyla Sı ve S2 anahtarları koıum değiştirir ve karşılaştırıcıya uygula nan referans gerilimi ER olur. S2 nin kapanmasıyla C kondansatörü R2 üzerinden üssel olarak boşalmaya başlar. Entegratör çıkış geriliminin ER delerine kadar düşme süresi,

U = R2C İn [ Eç (tepe)

ER

= fo R2C İn (

EgN

RlC fo ER

dir. Entegratör çıkışı ER olunca karşılaştırıcı konum değiştirir ve G, geçidini ka par. Düşme süresi boyunca sayıcıya u}'gulanan darbe sayısı,

Sİ

N, = f0 t» = f0 R2C İn (

EgN RıC fo E R

olur. Entegratör çıkışında düşme başladığı anda rayici sıfırlanmış olduğundan Nx, sayıcıda depolanan sayıya eşittir. Son eşitlik aşağıdaki gibi tekrar düzenlenebilir :

Nx = Ko İn (Eg) — a Bu eşitlikte,

Ko = foRiC a = Koln(Kı) Ki = RıCfoER/N

N, eşitliğinden görülebileceği gibi sayıcıda depolanan sayı giriş geriliminin loga ritmasıyla orantılı bir değer eksi bir sabittir, a nın sıfır, (Kx = 1) ve Ko m 1 yapıl' masıyla sayıcıda depolanan değer işaret geriliminin logaritmasına eşit olur.

t

Entegratör çıkışı

Eç (.tepe)

Şekil 2 de, a ve b sırasıyla entegratör çıkışını ve sayıcıya uygulanan darbeleri göstermektedir.