EMİTÖRÜ TOPRAKLI BİSTABI MULTİVİBRATÖR

TJDK: 621.38,621.389

Emitörü Topraklı Bistabl Multivibratör

ÖZET :

Yazan : Erdoğan GÜLTEKİN NORATOM A/S Oslo-Norvec

Bu yazıda emıtörü topraklı transistorlu bıstabl multivibratörün nasıl çalıştığt ve devre elemanlarının nasıl hesap edileceği izah edilmektedir.

I — DEVRENİN ÇALIŞMASI :

Şek. 1 de görülen emitörün topraklı bistable multivibratör devresi bugünkü modern elektro- £ nikte en çok kullanılan devrelerden biridir. Dev- » m ' re girişe tatbik edilen her positif darbe için daha C~ R önceki sabit konumunu değirtirdiğinden ekseriyetle frekans bölücüsü olarak kullanılır.

Doyumtsaturation) bölgesi

-E,

7 KesBT>(cut-of f > \ bölgesi

Sekil . 1 — Transistorlu bistable multivibratör.

Şek. 1 deki R5 dirençleri multivibratörün yük dirençleridir. R4 direnci, C, kondansutörü ve Dı diyodundan ibaret olan devre ise girişe tatbik edilen positif darbeleri o anda akım geçiren (doyum halindeki) transistöre yönelten tetikleme devresidir.

Bilindiği gibi bir transistorun emltör-taban diyodu ileri yönden biyas edilirse transistor akım geçirir. Bu anda tabana tatbik edilen Ib akımı Ic/p dan (|3 = kollektör taban akım kazanç faktörü) büyükse transistor doyum (saturation) bölgesine girer. (Şek. 2) ve kollektörden geçen akım maksimum değerini alır, bu anda kollektör emitör voltajı ise doyum voltajına (VCM) düşer.

Eğer emitör-taban diyodu ters yönde biyas edilirse, transistor akım geçirmez (kollektör kaçak akımı |(Ico) müstesna) ve koUektör-emitör voltajı — E 2 güç kaynağı voltajına yükselir. Bu durumda transistor kesim bölgesinde çalışmaktadır.

U

-V

-E, V

1 ce

Şekil 2 — Transistor çalışma bölgeleri.

Şek. I de TRI transistoru doyum .(saturation) durumunda ise, kollektörü Vcos (takriben —0,5 volt) değerinde bulunacağından R2 ve R3 dirençleri üzerinden TR2 transistorunun tabanına positif bir voltaj tatbik edilir, ve dolaysiyle TR2 transistoru kesim bölgesine girer. TR2 transistoru kesim bölgesinde iken kollektör voltajı — E 2 değerine' yükseleceğinden, dolaysiyle diğer R2 ve R3 dirençleri üzerinden TRI transistorunun tabanına negatif bir potansiyel tatbik edilir, dolaysiyle TRI transistoru daha fazla doyum bölgesine girer. Bu operasyona yeniden yaratma , (regeneration) denir.

TRI doyumda, TR2 kesimdeyken Dı diyodu ileri yönde biyas edildiğinden akım geçirilir, D2 diyodu ise ters yönde biyas edildiğinden akım geçirmez.

Multivibratörün girişine positif bir darbe tatbik edilirse (Şek. 3), positif v voltajı T)ı diyodu tarafından doyum durumundaki TRI transistorunun tabanına iletilerek TRI transistoru doyum durumundan kesim durumuna sokulur. Dolaysiyle regenerasyon operasyonu ile TR2 transistoru de kesim durumundan doyum durumuna geçer. Transistörler bu yeni durumlarını ikinci bir positif darbe gelinceye kadar değiştirmezler ve ikinci positif darbede ilk önceki durumlarını elde ederler (Şek. 3).

V •v .

n

Vel voltajl R2 ve R3 dirençleri tarafından TR2 transistorunun tabanına iletildiğinden, TR2

(a)

nin taban voltajı,

(5) dir.

-v.

-•t (b)

••t

'(c)

y

Şekil : 3 — a) giriş darbesi b) TB1 kollektör voltajı a) TBZ kollektör voltajı.

(// = parelel)

iki transistor arasındaki regenerasyonun hasıl olabilmesi için lup kazancının,

A = Vb2/Vbl = V b 2 / v - I

(6)

olması gerektiğinden Rt ve R2 dirençleri arasındaki lüzumlu bağıntı 6. ve 5. denklemlerden

/SR1İ^_R.,

(7) olarak bulunur.

Rj ve R2 dirençleri arasındaki bağıntı bulunduktan sonra, R2, R3 ve R! dirençleri arasındaki bağıntı transistörlerin kesim ve doyum bölgelerindeki çalışmaları göz önüne alınarak bulunur.

2 — DEVRENİN HESABI:

Şek. 2 deki devrede devrenin normal çalışmasına en etken elemanlar Rv R2, R3 dirençleridir. Diğer elemanların devre üzerindeki etkisi şimdilik ihmal edilirse Şek. 4 deki devre elde edilir.

a) Kesim durumu,

Şek. 4 deki TRI transistoru kesim (cut-off) durumunda ise devre şek. 5 deki halde gösterilir.

Şek. 4 deki devrede TRI transistorunun tabanına +v potansiyelinin tatbik edildiğini düşüne-

R1

lim,

o zaman taban akımı:

Ibj = v/rn

(I) dir. (rm = transistorun

taban giriş direnci)

kollektör akımı:

Icl =

flbl (2) olduğundan,

ve kollektör voltajı İse

Vc, = I ( 1 R 1

(3) olduğundan

1, 2, 3 nolu denklemler birleştirilirse,

Vcl = /3vRı/rn

(4) elde edilir.

'ces

Şekil • 5 — TRI kesim, TR2 doyum halindeki devre.

Şek. 5 de TRI kesim durumunda olduğundan tabanından ters yönde Ico kollektör kaçak akımı geçer. TR2 ise bu anda doyumda olduğundan kollektör voltajı Vces doyum voltajındadır.

Superposisyon teoremi TRI in tabanına tatbik edilirse TRI in tabanına tatbik edilirse TRI in taban voltajı,

TR2

Şekil • 4

•E2 Multivibratörün genel devresi.

v. ı =

— + — ^ — i — : — ... (8)

R2+R, elde edilir.

R2+R.,

R=+R,

V. , = I r' + V , olduğundan,

(9)

(bbu1 radaco r'bbhb- eme(ltör-taban diyot direnci ve

Vebt emitör - taban diyodunun akım geçirmemesi için lüzumlu biyas voltajı dir)

TRt in kesim durumunda kalması İçin,

Vbl^_V'b,

(10) olması lâzımdır.

8 ve 9 nolu denklemler 10 nolu bağlantıda yerlerine konulur ve gerekli sadeleştirmeler yapılırsa,

. (11) elde edilir.

b) Doyum durumu: TRj doyum, TR2 kesim durumunda İken Şek. 6 daki devreden faydalanüu.

Şekil : 6 — TRİ doyum TR2 kesim halindeki devre.

TR2 kesim durumunda olduğundan TR2 nin kollektöründen geçen 1^ kaçak akımı İhmal edilirse TRİ in taban voltajı superposisyon teoremi yardımıyla,

Rx+R2+R3

olarak bulunur.

(12)

TRİ in taban voltajı, doyum durumunda,

Vbl_^—Vtbt

(13) olduğundan,

(V^) emitör taban diyodunun İleri yönde

biyas voltajı) 13 ve 12 nolu denklemler blrleıjtlrilirse,

v 1 -•• elde edilir. (Burada ^ takriben I/p ya eşittir) olarŞaekk.ta1mdehkeisambıultaişvaibğrıdataör mdaedvdreesimnianddepriaztaihk edilmektedir:

i — ilk önce mevcut imkânlarla Ej ve E2 güç kaynak voltajları tespit edilir. Ekseriyetle bu iki voltaj birbirine eğit alınır.

ii — Transistorun maksimum kollektör akımını aşmamak ve 1^ kaçış, akımının maksimum değerinden en az 25 defa büyük olmak üzere belirli bir kollektör akımı seçilir.

ül — Devrenin maksimum kaçış akımlarında dahi çalışabilmesi için aşağıdaki bağlantıdan belirli bir R3 direnç değeri seçilir.

1con,ax R3 '< E2/5 iv — Kollektör akımı edildiğinden

daha

önceden

(15) tespit

R, = E,/Ic

(16) dan Rj direnci bulunur.

v — Rj ve Rj direnç değerleri 11 ve 14 nolu denklemlerde diğer transistor parametreleriyle beraber yerine konularak R2 direncinin maksimum ve minimum limitleri bulunarak bu limitler arasmda ortalama nominal bir R2 direnç değeri tespit edilir.

VI — ( j R ^ R j ... (7) bağlantısının transistorun minimum p değeri için sağlanıp sağlanmadığı kontrol edilir eğer sağlanmıyorsa yeni Ic ve R3 değerleri tespit edilerek hesaplar tekrar edilir.

vii — Şek. 1 deki multivibratör R5 gibi büyük direncini sürüyorsa 11 ve 14 denklemlerde Ex voltajı E ^ / R ^ R , ile değiştirilmelidir.

viii — Tetikleme devresinin fonksiyonunu yapabilmesi için R4C2 zaman sabitinin aşağıdaki bağlantıyı sağlaması lâzımdır. C2 kapasitesi küçüldükçe giriş positif darbe voltajım arttırmak gerektiğini de unutmamak lâzımdır.

(17)

fm« x = - m a x

frekansı)

ix — Cj kapasitesi multivlbratörün tabanındaki yük toplanmasına mani olarak, multivlbratörün yükselme ve düşme zamanlarını azaltır.

Cj kondansatörü bu fonksiyonu yapabilmesi için aşağıdaki bağlantıyı sağlaması lâzımdır.

Cı--

3 — SONUÇ : Yukarıda izah edildiği şekilde hesaplar yapılır ve multivlbratörün devre elemanları bulunur. Eğer bistabl multlvlbratörden herhangi bir dlgitial çok sayıda kullanılmak İstenirse, o zaman daha sıhhatli bir hesap yapılabilmesi ve devrenin en kötü şartlarda dahi çalışabilmesi için 11 ve 14 nolu denklemlerin R2 ve R3 dirençleri X ve Y bllinmiyenleri kabul edilerek R3 e değerler verilmek suretiyle Ra bulunur ve R2 X, R3 Y ekseni olmak üzere bulunan değerlerin grafikleri çizilir. Aranan R2 değeri Rj nin doyum durumundaki eğrisiyle, R,, nin kesim dumundaki eğrisi (Denk. 11, 14) arasındaki alandan tespit edilir.

/3 min, p makxımum 1 ^ ^ değerleri ve transistorun Vebj, Vcbc, Ccej voltajları ve Ez ve E2 güç kaynak voltajları ve reslstans toleransları da 13 ve 14 nolu denklemlerde dikkate alınarak bu

toleranslar da ihtiva eden yeni eğriler çizilerek R, direnci daha hassas olarak tespit edilir. Böylece multivibratörün en kötü şartlarda (mesela, Im maksimum ve p minimum durumda) çalışması temin edilir.

R„ e.feransl,ar :

1 — «Transistor Circuit Deslgn and AnalysIs» by E. Wolfendale, 1966 ed. Iliffe Pub. Co. London p. 221-253

2 — «The Transistor» by E. Wolfendale, ! 9 6 3 - ed Heyvvood Ltd London p. m-136

3 — «T. I. Application Reports Vol I» Texas Instruments Ltd. p. 184-195 p. 114-123

4 — C«DoGmigl*opiteui„altllianmgTpeSecnch„ifneai.nbqcruie„ke. sPerriiensc,ip1l9e6s»5 PPhhiilliippss

5 — «Switchıng Transistor Handbook» Motrola Inc.

ENERJİ VE TABİÎ KAYNAKLAR BAKANLIĞI DEVLET SU ÎŞLERÎ GENEL MÜDÜRLÜĞÜNDEN

Gökçekaya Barajı ve Hidroelektrik Santralı için Generatör çıkışları satın alınacaktır.

... DSÎ Genel Müdürlüğünce Ajnerika Birleşik Devletleri imalatçılarından 3 adet 105 MVA generatör gurubu için izole faz baraları fiat ve teklif isteme suretile satın alınacaktır.

İhaleye iştirak etmek istiyenlerin belge almak üzere engeç 9 Şubat 1968 saat 17'ye kadar DSÎ Barajlar ve Hidroelektrik Santrallar Dairesi Başkanlığına (Şinasi Sokak, Çatal Han, Ulus, Ankara) müracaat etmeleri gereklidir.

Müracaat eden firmalar kendilerini ve imalatlarını tanıtan broşür ve katalogları ve 1950 senesinden bu güne kadar yaptıkları mümasil teçhizatı gösterir dokümanları dilekçelerine eklemelidirler.

Bu malûmata ilâve olarak müracaat edecek firmaların yukarıda belirtilen DSÎ adresinden veya

Ebasco Services Inc. Attn. T. J. Cotter Tvvo Rector Street New York, N. Y.

adresinden alacakları «Belge müracaat Formu» nu doldurarak 4 nüsha halinde dilekçelerine eklemeleri gereklidir.

Teklif evrakı belge almış olan firmalara Şubat 1968 ayı içinde gönderilecektir.

(Basm: A — 15521)

(EM — 595)