YÜKSEK HASSASİYETLE GERİLİM ÖLÇMEK İÇİN BİR SES FREKANS AMLİFİKATÖRÜ HESABI

UDK : 621.375 : 621.317.72

Yüksek Hassasiyetle Gerilim Ölçmek İçin Bir Ses Frekans Amplifikatörü Hesabın

Yazan: S. HARKNESS F. S. VVILKINS

ÖZET Bu( yazıda hassas ses frekansı ölçmeleri için gerekli bir amplifikatörün spesifikasyonları ve hesaplanması incelenmiştir. «Üçlü halka» (ring of 3) tipi bir geri besleme devresi için formül ler verilmiş ve uygun geri besleme teoremleri nin detaylı analizi yapılmıştır. N.P.L. (Nation al Physical Laboratory: Millî Fizik Laboratur arı) da temel a.c./d.c. transfer cihazları olarak kullanılan elektrostatik volfoıetrelerin ölçü ala nını genişleten çok kazançlı bir amplifikatör ta rif edilmiştir. Bu ölçü alanında 1000 defaya kadar bir artma 30 c/s 301 kc/s frekans bandında 60 mV ile 60 volt arasındaki gerilimleri 10 4 mertebesinde hassasiyetle ölçmeyi temin eder.

Başlıca Semboller Listesi

A = Amplifikatör kompleks iç kazancı Am = Orta frekansta reel iç kazanç Aı,A2,A,8 .= Sırayla 1,2 ve 3 cü katların komp leks kazançları A' = Amplifikatörün geri beslemeyle kompleks kazancı A'm = Amplifikatörün orta frekansta geri beslemeyle reel kazancı A'h , A'ı =s Sırayla yüksek ve alçak frekans larda amplifikatörün geri besle meyle komleks kazancı (9 = Genel geri besleme katsayısı J3j, js3 = Sırasıyla 1. ve 3. katlardan girişe intikal eden geri besleme katsayı ları t = CR = Amplifikatörün hakim za man sabitesi n,2,'n".3 = t ile çarpıldığı zaman sırayla 2. ve 3. zaman sabitlerini veren katsayılar •

Z, = (Kaynak empedansı ' R, = Kaynak direnci C, = Seri kaynak kapasitesi Zg = Giriş tüpünün ıskara katod em pedansı

Cgk = Giriş tübünün ıskara katod ka pasitesi tu = Açısal frekans

Çeviren:

H. Haşmet ESEN

Y. Müh. (Turizm ve Tanıtma)

(1) GİRİŞ

N.P.L. de kullanılan standard a.c./d.c. transfer cihazı Rayner (*) tarafından plânlanmış bir elek trostatik voltmetredir. Bu cihazın şebeke frekan sında transfer hatası 104 de 1 civarında kabul edilmekte (2) ve Australian Standards Labora tory (•*) de biraz değişik bir cihaz üzerinde ta mamen farklı metodla yapılan ölçü bu değere uy maktadır. N.P.L. de kıyaslama transfer elemanları olarak termokupl ve termistorlar kullanmakla ya pılan müteakip yayınlanmamış çalışmalar bu ha tanın en aşağı 30 kc/s a kadar frekansa tabi olma dığını ve 100 kc/s a kadar 104 de 1 den daha fazla değişmediğini göstermektedir. Bu sonraki deği şiklik cihazın rezonans frekansının ölçülmesin den ve sızan kapasite akımının meydana getirdiği gerilim düşümünden beklenebilecek fark civarın dadır. N.P.L. de kullanılan cihazların çoğu 65 115 V. alanında kullanılmak üzere yapılmıştır ve bu limitlerde takriben 104 de 1, optimum 100 volt ayarında da 105 de 3 okuma hassasiyetine sa hiptir. Yüksek gerilimler cihazın direkt alanın dan gerilim bölücüler vasıtasıyla ölçülmekte fakat alçak gerilimlerin uygun şekilde yükseltilmesi ge rekmektedir.

Voltaj transformatörleri tamamiyle güvenile bilir olduğu halde geniş frekans bandlarım ve bü yük oranları kaphyacak şekilde yapılmaları zordur ve meselâ bilinen standard bir direnç üzerindeki gerilimi ölçmek yoluyla akım bulmakta olduğu gibi bazı hallerde nisbeten düşük olan empedans lar hata kaynağı olabilir. Tarif edilen amplifikatör 30 c/s 30 kc/s frekans bandında 2 ilâ 1000 ara sında birçok sabit kazanç verir ve 60 volttan düşük gerilimlerin cihazın kendi hassasiyetine ulaşan öl çülerinin yapılmasını mümkün kılar. .

N.P.L. de kullanılan elektrostatik voltmetrelere başarı ile uygulanabilmesi için bu amplifikatör; (a) bu frekans bandında hassas olarak istenen kazançları temin etmeli ve müteakip kazançlar oranı 1.6 : li geçmemeli, (b) voltmetre ve uç ların noımal kapasitesi olan 15 200 pF İlk bir yüke bağlandığı zaman 120 voltluk bir çıkış ge rilimi hasıl edebilmelidir.

(•) Prooeedlngs öf IJC.E. nln Eltim 1960 sayısın dan çevlrilmigtir.

(*•) Avustralya Standartlar Laboratuarı. • .

Elektrik MOb'endlsUfti'87

Tatbik edilen metod, Şek. 1 de gösterilen sı ralamayı verecek şekilde girişte tampon ödevi gören bir amplifikatör ile birbirinden iki amplifi katörle ayrılmış iki bölücünün kullanılmasıdır.

Relatif kazançların yalnız bölücülerle tayin edilebilmesi için amplifikatörlerin çalışma geri limi alanında yeter derecede lineer ve kazanç larının birbiriyle bağımsız olmasını temin etmek gereklidir.

Amplifikatörün tüpleri eskidikçe toplam ka zanç zamanla biraz değişecektir ve bu sebepten kalibrasyon için imkân tanınmıştır. Çalışma ko laylığı ve bilhassa cihaza güveni temin için bu operasyonları minimum tutmak esas alınmış ve buna uygun olarak eskime tesirleri dışında ampli fikatör kazançlarını frekansla, çıkış gerilimiyle ve kazanç konumlarıyla bağımsız kılmak için sı caklık değişikliklerini 104 de 1 hassasiyetle 8 sa atlik çalışma zamanında 104 de 1 e indirmek ilk hedef olmuştur. Bir noktada yapılan kalibrasyon kontrolü, frekans, çıkış gerilimi seviyesi ve ka zancın herhangi bir bileşik konumunda perfor mansı verecektir.

(2) AMPLİFİKATÖR ÜNİTELERİNİN PLÂNLANMASINDAKİ DÜŞÜNCELER

Üç amplifikatörün hepsi de «üçlü halka» de nilen tipde geri besleme amplifikatörüdür. Bu devrenin ve diğer uygun geri besleme teoremle rinin detaylı bir analizi Bölüm (7) de verilmiş tir. Toplam amplifikatörün detaylı tarifi verilme den önce bu düşünüşlerden hasıl olan bazı ilgili sonuçlar verilecek ve incelenecektir.

Esas amplifikatör ünitesinin devresi Şek. 2 de gösterilmiştir. Rt direnci üzerinde toplam p3 geri beslemesinin tatbiki V! in devresinde ft kat sayısını dahil ettiren talî bir geri besleme hal kasını meydana getirir.

Pı = R ve

(Rr + R j iken;

1 + ftAj (l ^Aa)

ise, Z, — O , Zg —oo hallerinde kazanç denklemi çok yakın olarak

A' | XAX2 A*»3 (1)

1+

+1

A } A.2 A 3

şeklinde yazılabilir.

(/ıı + D / /n çarpanı ihmal edilirse /33A1A2A3 toplam geri beslemeden farklı charmonik» geri beslemeyi (•>) de dahil eden payda hariç olmak üzere bu ifade genel geri besleme denklemi şek lindedir.

Elektrik .Mübendtsllgl 87

ft, Aa » 1 olduğu zaman A\ »Aj dir ve harmonik geri besleme toplam geri beslemenin ayni olur. Yani, eğer A3 —»1 ise /33 >1 olacağın dan 0! talî halkası önemsizlesin

Z", ve Zg nin sıfırdan farklı ve sınırlı ol duğu daha genel durumlarda bunların kazanca tesir ettiği görülecek (Bölüm 7.1.1) ve netice 0 larak devrenin kararlılığı Zs / Zg oranına bağlı olacaktır. Ünite 1 bahis konusu olunca kaynak em pedansını sınırlamak apaçık istenmiyen bir şey olarak görülür ve ünite 2 ile 3 ün kaynak empe danslarında mikdarı bilinmesine rağmen mü himsenebilir bir değişme mevcuttur. Bu yüzden devre, Z, teriminin tesirini asgarîde tutacak şe kilde dikkatle hesaplanmalıdır.

İfade (1), A\A2A3 nekadar büyük olursa ol sun devre kazancını (^ + D//*ı den daha sabit

ve lineer olmıyacağı için /ıı in ayni zamanda yük

sek olmasının esas olduğunu göstermektedir.

Giriş empedansı formülünün (Bölüm 7.1.2) göz

önüne alınması da p3 Aa A2 A3 —» CO ise ifade (4)

den

Z . ı m a k s = Z , + ( l + | i ı ) Z g

(2)

yazılabileceğinden yüksek bir /n gerektir. Vj

in ıskara anod admitansı, giriş uçlarında denk

lemlerde hesaba katılmıyan ilâve paralel eleman

lara ihtiyaç gösterecektir. Eğer Vı yüksek bir ^ temin etmek için bir pentod olarak seçilirse bu

admitansın tesiri azaltılabilir.

Girişlerine hassas, değişken A ve B gerilim bölücüleri bağlanmış olan 2. ve 3. ünitelere na zaran esas devrenin (giriş empedansı/frekans) ka rakteristiği bilhassa önem arzeder.

Devreye tatbik edilen toplam geri besleme miktarı yalnız istenen kararlılık sınırlarına değil ayni zamanda (dış kazanç/frekans) karakteristiği nin düzgünlüğüne ve amplifikatör kazancındaki değişiklikleri azaltmakta ana geri besleme bağ lantısının tesirliliğini belirten Fe efektif geri beslemesine biğlıdır.

Orta frekanslarda Fc ve harmonik geri bes leme sabitesi ayni olduğu halde Fe nin har monik geri beslemeye nazaran daha büyük bir band genişliği üzerinde sabit tutulabildiği göste rilmektedir. (Bölüm 7.2). Bu miktar, geri besleme halkasının distorsiyon azaltıcı özelliklerinin bir ölçüsü olduğundan frekans limitlerinin tayininde eğer Fe kriter olarak alınırsa frekans bandının uçlarında distorsiyon artacaktır. Distorsiyonu belirli bir maksimumun altında tutmak için ye terli harmonik geri besleme tatbik edilebilirse bu ciddi bir mahzur teşkil etmiyebilir.

Aksi halde amplifikatör iç kazancı değiştikçe frekans/kazanç karakteristiği değişeceği için Fe nin istenen band içinde mühimsenecek kadar de ğişmemesi önemlidir.

Yukarıda belirtilen bütün faktörlere göre bir alçak ve bir de yüksek frekans devresinin faz ilerletecek şekilde yapılması avantajlı olur. V3 ün katod çıkışlı devre özelliği neticesi V2 ve V8 ün zaman sabiteleri düşer ve hakim h.f. dev resini Vx in yükü olarak kullanmak tercih olu nur.

(3) HASSAS AMPLİFİKATÖRÜN DETAY LI HESABI (3.1) Elemanların Seçilmesi

Geri beslemenin, halka içindeki elemanların değerlerindeki değişmelerin tesirini azaltmasına r.ağmen bu elemanların özellikleri ne de olsa üze rinde durulacak kadar önemlidir. Meselâ 1000 civarında geri besleme faktörleri tatbik edilme dikçe standard ticarî elemanlar performansın değişmesini her zaman tahammül edilebilir se viyede tutmaya yeterli değildirler. En ciddi zor luk ısınmadan husule gelen değişmelerin azaltıl masıdır.

Bir elemanın değerindeki değişiklikler cihaz kutusu içinde ortam sıcaklığının artması ve ayni zamanda kendi kendini ısıtması neticesi olarak ortaya çıkabilir. Sıcaklığa göre toplam değişme lerin 104 de 1 i geçmemesi gerektiğinden bunda her bir elemanın hissesi çok küçük oranda ol malıdır.

Tüplü devrelerdeki değişmeler rezistif ele manların herhangi bir veya birkaçındaki değiş melerin neticesi olabilir. Yük değişikliklerinde pentodun triottan daha fazla müteessir olacağı kazanç denkleminden görülebilir. Anod akımın daki değişiklikler katod ve ekran polarma direnç lerindeki değişmelerden doğacak ve tüp paramet relerindeki tesirler yüzünden kazanç değişiklik lerine sebep olacaktır. Bu amplifikatördekilere benzer çalışma şartlarında ve muhtelif fonksi yonlarda bir r.f. pentodunun yapılan RdA/AdR ölçüleri anod direnci için 3/4, katod direnci için 3/8 ve ekran direnci için yaklaşık 1/50 değer lerini vermiştir. RL ES 7ra ile birlikte orta p. lu bir triod için RdA/AdR, anod direnci için 1/10 ve katod direnci için 1/10 civarında bu lunmuştur. Ehemmiyeti haiz zatî ısınma yalnız anod devrelerinde görüleceği için pentodun yükü en hayatî düşünce noktası olacaktır. Özel bir misâlde, anod yükü 1.5 W harcarken direncin yüzey sıcaklığı 100° C mertebesindedir ve geri besleme dolayısiyle değişmelerdeki azalma 70 olduğundan hakiki kazanç değişikliği takriben direncin sıcaklık katsayısının nümerik değerine eşit olur.

Anod ve kotod devrelerinde RdA/AdR in pozi tif ve negatif katsayılarının bulunuşu uygun sıcak lık katsayıları seçmekle telâfi edilebileceğini ha tırlatmaktadır. Farklı devrelerde pozitif ve nega

tif sıcaklık kaysayılarma sahip rezistans mad deleri bir arada kullanılabilir. Fakat, yalnız tam uygulanmış sıcaklık kuralları değil sıcaklık ar tışının da orantılı olması gerektiğinden arzu edi len düzeltmenin küçük olduğu zamanlar dışında bu gibi metodlarm faydalılığından şüphe edile bilir. Sıcaklık artışı yeter derecede azaltılamadık ça en tatmin edici hal tarzı uygun olan yerde düşük sıcaklık katsayılı rezistif malzeme kullan maktır. Önceki paragrafta verilen misalde ° C başına 106 da 10 u aşmıyan sıcaklık sabitesi arzu edilmektedir. Cabrî soğutma da düşünülmüş fakat büyük hacim, vibrasyon tesirleri gibi mahzurlarla beraber bu tip soğutma kullanmadan tabiî temas soğutmasını geliştirmek ve hatta gerektiğinde özel olarak imâl edilmiş uygun eleman seçmek müm kün olduğundan bundan vazgeçilmiştir. Böylece ekran devrelerinde endüstriyel karbon dirençler ve katod devrelerinde camlı tel sargılı dirençler (RCS/111 e uygun) kabule şayan bulunduğu halde anod devreleri için özel surette direnç sarılmış tır.

Tüp kazancında bir başka değişikliğin kaynağı, kuplaj kondansatörlerinin sızma direncinde mey dana gelen ve bilhassa tüp pentod ise polarmada çok ciddi değişikliklere sebep olan farkların ne ticesi olarak tezahür eder. İyi kaliteli 0.5 pT lık kâğıt kondansatörün sızma direncinin 45° C da 3000 megohm civarına düşüp müteakip 250 volt d.c. beslemeli ve ıskara direnci 1 megohm o lan pentodun kazancında ısınmadan dolayı % 0.5 değişmeye sebep olduğu görülmüştür. Kâğıt kondansatörler triotlardan önce geldiği zaman yeterli olduğu halde bu tatbikat için plâs tik film kondansatörler esas alınmıştır.

Katod toprak kondansatörlerinin sızdırması da kazançta değişikliğe sebep olur. Daha fazla gü venme temini için tantalum tipleri kullanılmış tır.

Tüplerin seçiminde ana kriter lineerlik olup orta dereceli bir geri besleme ile performansın değişme hızı münasip bir değere indirilebilir. Ke silme (cut off) durumundan önce büyük bir ge rilim hasıl etmemesine rağmen triod, büyük ge rilim çıkışları istenen hallerde pentoddan daha lineerdir. Bir triod için ra ne kadar küçük olur sa kesilmeden önceki gerilimin de o kadar büyük olacağı aşikârdır. Daha sonra ünite 3 de olduğu gibi en çok r.m.s. gerilim istenen yerlerde çıkışta güç triodları ve diğer üniteler için ortaj/. lu voltaj amplifikasyon triodları kullanılır. En çok distorsiyon ıskaranın negatif salınımında görül düğünden istenen salınıma göre çalışma gerilimi önceden ayarlanabilir. İlk katta kullanılacak bir r.f. pentodunun üstünlüğü yukarıda incelenmiş tir.

Geri besleme devrelerinde veya gerilim bölü cülerde ortaya çıkan kısa vadeli değişiklikler

amplifikatör kazancını doğrudan doğruya etkiler ve bu elemanların sıcaklık ve zamanla çok sabit kalması gerekir. Muhakkak surette her halde amp lifikatör kazancında bir değişiklik olacağından uzun vadeli olarak da gerilim bölücülerin değiş miyen oranları göz önüne alınacak en mühim hu sustur. Bunların ve diğer özel dirençlerin hesap lanması ardıl bölümde ele alınmıştır.

(3.2) özel Dirençler:

Verilen bir sargı tipinde direncin fiziksel bü yüklüğü azaldıkça frekans hataları yok olmıya gi deceğinden yüksek dirençli ve düşük sıcaklık kat sayılı tel kullanmakla yüksek frekans dirençleri nin hesaplanması kolaylaştırılır. Özellikleri bir başka yerde (5,6) verilen dörtlü Karma ve Eva nohm alaşımlarının bu hususta çok yardımları do kunur.

Bütün dirençler tel çapına göre 10 veya 20 mil (•} kalınlığındaki çıplak mika levhalar üzerine tek tabaka olarak sarılır ve direnç teli bakır uç lara sıkıca lehimlenir. Küçük çaplı teller mikanın keskin kenarlarından telin kendisi tarafından sı kıca tutulan düşük kayıplı izolasyon şeritleri ile korunur. Bir minder vazifesi gördüğü için poly thene bu maksada çok uygunsa da kullanılması düşük frekanslarda sınırlıdır. Halihazır yüksek sıcaklık tatbikatı için yüksek sınıflı kondansatör lerde kullanılan dokudan faydalanılır. Paralel ka pasiteyi ve gerilme tesirlerini arttırmakla beraber higroskopik de olan birçok vernikler a.c. diren cinde ve zaman sabitesinde değişiklik husule geti rirler. Bu yüzden direncin esas gövdesi üzerine hiçbir çeşit vernik sürülmez. Küçük yabancı par çacıkların birkaç bin ohmluk dirençlerde 30 kc/s da 104 de birkaç birimlik hatalara sebebolduğu görüldüğünden gayet düzgün mika kullanmak bir kere daha esas olur.

Kullanılan özel dirençler iki sınıfa girmekte dir. Anod yükü olarak kullanılanların hassas o larak ayarlanmaktan ziyade değerlerini korumak ve küçük sıcaklık katsayılarına sahip olmaları is tenir. Bunlar 10 mil. kalınlığında 2 3/4 in x 1/4 in ilk levhalara sarılır ve katı bakır irtibat uçları kı sa kenarlara paralel olarak montaj levhasında doğ ruca konuma girmesi için 2 1/2 in. aralıkla çıka

rılır. Anodlar için 50 ve 300 kilohm değerlerinde dirençler kullanılır ve ° C başına 106 da 15 birim den daha az sıcaklık sabitesine sahip 1 mil. ve 0.6 mil. lik Karma telinden kesit yönünde sarılır lar.

Geri kalan özel dirençler kazanç bölücüleri ve geri besleme devrelerındeki dirençlerdir.

Üst frekans seviyelerinde şöntleme tesirlerine ve anahtarlar, devre ve amplifikatör girişlerindeki kaçak kapasitelere bağlı hatalardan kaçınmak için §ek. 1 de A ve B deki kazanç bölücüler değer olarak toplam 10 kilohmda tutulur. Bö lücünün zatî ve toprak empedanslarını da hesaba katarak 30 kc/s da hatalı çalışmıyacak daha yük sek değerde bir bölücü yapmanın zorluğu bu de ğer için bir başka sınırlama teşkil eder.

Bu ikinci zorluk aynı zamanda Rf ve Rk gibi (Şek. 2) dirençlerden kurulmuş bölücüler olan geri besleme devrelerinin maksimum direncini de sınırlandırır ve uygun olan yerde bir direnci iki ödevi görecek şekilde yapmak daha faydalı olur. Bu yüzden Ünite 2 de bu direnç ilâve uçlara sahip tir ve B kazanç bölücüsü ödevini görür. ^ = 1 olan Ünite 1 de Rf = O olduğundan geri besle me devresinin frekans karakteristiği uygun değil dir. Fakat 30 c/s da kaybın lxlO 4 den az olması gerektiğinden bir kazanç bölücünün A da para lel beslenmesi pratik değildir ve bu yüzden Bk 10 kilohm alınarak bu ödevi görmek üzere çok uçlu yapılır.

Dirençler çıkış tüplerinin doğru akımlarını da taşıdıklarından hassas bir dirence mutad olan dan oldukça daha yüksek, 1. 2. ve 3. ünitelerde sı rayla 6, 8 ve 10 wattı bulan güç kaybı bu hazırlık ların istenmiyen bir neticesi olarak belirir.

Dirençler 6 injcl 3/4 in. mika şerit levhacık ları üzerine sarılır ve Ünite 1 deki direncin küçük değerli kısımları hariç baştan başa No. 44 s.w.g. Evanohm teli kullanılır. Bu dirençte daha düşük değerlerin kolayca ayarlanabılmesini mümkün kılmak için No. 31 s.w.g. ye kadar muhtelif tel tipleri kullanılır ve ince ayarlar konstantan uç lar vasıtasıyla yapılır. Bu düşük direnç değerle rinde bakır bağlantıların ithal ettiği direncin bek lenmedik bir şekilde sıcaklık katsayısını arttır

ÜNİTE 1

ÜNİTE Z A * 10O

S ÜNİTE 3

Ad 10

5ek i Amplı fıkotfoV Üniteleri

(•) 1 mil = 0.01 İnç = 0.0254 mm

Elektrik. Mühendisliği 87

5e k. 2

Temel Amplifikatör

masını emniyete almıya dikkat etmelidir. Farklı tel kesitlerinin kullanılması bu direncin esas kıs mının sıcaklık katsayısına verilen önemi arttırır. Bütün hallerde her dirençte sıcaklık farkları mev cut olacak ve büyük güç harcaması ile birlikte bilhassa C derecede 108 da 1 civarında olan No. 44 s.w.g. Evanohm'da olduğu gibi düşük sı caklık katsayılı tellerin kullanılmasını esas tu tacaktır.

Muhtelif dirençlerden çıkarılan fazla uçlar şu orandadırlar:

1 11

Ünite i; 5

50 > 100

1 Ünite 2;

• ve

1 f'Tnite <*•

Ünite 2 deki ilk ve Ünite 3 deki uçlandırmalar geri besleme bağlantıları olup hassas olarak ayar lanmazlar. Diğer uçların hassasiyeti 105 de ±3 den daha iyidir.

(3.3) Besleme Kaynağı:

Yalnız yüsek frekanslar için dekuple edilmiş olan üç üniteyi 550 v. luk stabilize edilmiş bir h.t. güç kaynağı besler. Alçak frekanslarda de kuplaj büyük değerli elemanları gerektirir ve bunlar her bir ünitenin alçak frekans kararlılık ve karakteristiğine tesir edebilir. Bu yüzden alçak frekanslarda ortak kuplaja imkân vermiyecek

kadar düşük empedanslı bir güç kaynağı kul lanılır. Yüksek frekanslarda müşterek yol bulma imkânlarını azaltmak için ortak giriş noktaların dan her bir üniteye ayrı ayrı h.t. ve topraklama uçları iletilir.

Ölçü aleti 50 c/s frekanslı girişlerle kullanı lacağından batman genliğini minimuma indirmek için şebeke frekansı bileşenlerini çok alçak se viyeye indirmek elzemdir. H.t. kaynağının ardında süzme bulunmadığından çıkışta 90 dB aşağıda ola bilmesi için bu kaynağın vınıltı seviyesinin 100 yxV. civarına düşürülmesi gerekir. Tüp ısıtıcıların dan doğan vınıltidan kaçınmak için de 300 V. ticarî stabilize kaynak kullanılarak d.c. ısıtma tatbik edilir. Bu kaynak, 550 V h.t. kaynağının seri tüpler dışında kalan amplifikasyon bölümünü de besler. H.t. kaynağının kararlılığına ilâveten kay nak geriliminin değişmesiyle amplifikatör kazan andaki değişmeleri önlemek için ısıtıcılara tat bik edilen kaynağın kararlılığı da lüzumludur.

Tatbik edilen devrede stabilizatör çıkışı ile gi rişten direkt bir hattı birleştiren bir negatif geri besleme halkası vardır. İki adet 83 Al referans tüpü seri olarak kullanılır ve çıkışın 1/3 oranında bölünmesini temin eder. Bu gerilim bir pentodla yükseltilir ve bir triod çiftinin bir ıskarasına ile tilir. Triod çiftinin diğer ıskarası değişken bir ileri geri besleme yoluna bağlanır ve uygun anod dan alınan gerilim seri tüpün ıskarasına geçiri lir. İleri doğru yapılan geri besleme neticesi ola rak stabilizatörün giriş tarafındaki empedans te sirli olarak yok edilebilir ve sıfır frekansa kadar bütün düşük frekanslarda empedans düşük tutu

labılir. Ayni sistem ayni zamanda giriş devresin den dolayı ortaya çıkacak vınıltıyı tamamen gö türür ve şebeke değişikliklerine karşı kararlılığı arttırır. Geri kalan vınıltıyı azaltmak da bilhassa tüplere takılan basit elektromanyatik ekranlama ile temin edilmiştir. Gürültü seviyesi üstünde ka lan diğer bütün vınıltılar şebeke frekanslı gerilim le ısıtılan seri tüpler yüzünden olur. Stabilizatör deki tüpler stabilize edilmiş d.c. kaynağından ısı tıldığı için ısıtıcıdaki değişmelerin telâfisi mese lesi yoktur.

İleri yol sıfır olduğu zaman toplam kararlılık 1000 dir. İleri yol doğru olarak ayarladığı zaman kararlılık, yaklaşık olarak her bir vınıltı bileşeni 20 JXV dan büyük ve d.c. ile 30 kc/s arasında amplifikatör girişindeki kaynak çıkış empedansı 0,1 ohmdan büyük olmıyacak şekilde artar. 8 sa atlik bir sürede çıkıştaki değişme % 0.1 olup amplifikatör kazancının ancak 105 de 1 değişme sine kâfi gelir.

(3.4) Amplifikatör Üniteleri:

(3.4.1) Ünite 1 Kazanç 1

Bu ilk ünitede ana problem tam gerilim ve frekans alanlarında yeterli lineerliğin sağlanma sıdır. % 100 geri besleme tatbik edildiğinden bü yük bir çevre kazancı rahatça elde edilir. Bu ka zanç, ikinci kat üzerinde yalnız stabilite hususları nı kolaylaştırmakla kalmayıp bu katın ilgilendiği orjinal çevre kazancının avantajını da elinde tu tan talî bir çevre tatbik etmekle 57 dB kadar dü şürülür.

60 mV ilâ 60 v luk giriş alanında lineer olma ma hataları orta frekanslarda 105 de birkaç birim olup 30 kc/s da 104 de 1 den biraz az bir miktara yükselir. Bu artış belki tamamen çevre kazancı modülünün artması yüzünden olabilir; fakat yük sek frekanslarda kapasitif yük gören giriş katın dan da bazı iştirakler olabilecektir.

Giriş kapasitesini düşürmek için giriş devresin deki elemanlar bağlantı terminaline blendajlı kabloya iletilmiştir. Bu Cg ızkara katod kapasi tesini arttırdığından yüksek frekanslarda giriş di rencine biraz zıt bir tesir gösterir. Giriş kablosu ölçü tarafında bir ölçil ucu bulunan düşük kapa siteli bir blendajlı kablodur. Blendaj, kooksiyal giriş sistemi verecek şekilde toprağa, veya ayrı bir toprak teline ihtiyaç göstererek katoda bağ lanabilir. Bu iki hal için giriş kapasiteleri sırayla 15 pF ve 2 3 pF dir. İkinci hal için giriş direnci 30 kc/s da yaklaşık olarak —50 megonmdur. Bü tün hallerde orta frekans giriş direnci 70 megohm civarındadır.

Kullanılan tüpler, bir adet UF80 r i . pen todu ve iki adet UCC85 r i . çift triodlan ve çıkış veya katod yüklü kat için paralel 3 trioddan müteşekkildir. .

(3. 4. 2.) Ünite 2 Kazanç 100

İkinci ünitede sadece % 1 geri besleme kul lanıldığından yüksek bir çevre kazancı elde et mek'mümkün değildir. Çıkış gerilimi 6 ilâ 36 dB arasında değişir ve yeterli lineerlik 34 dB lik har monik çevre kazancı ile elde edilir.

Giriş direnci düşük frekanslarda 70 megohmla 30 kc/s da —80 megohm civarı arasında değişir. Giriş kapasitesi 5 pF civarındadır.

Kullanılan tüpler Ünite 1 deki gibidir. (3. 4. 3) Ünite 3 Kazanç 10

Toplam geri besleme % 10 olduğundan V! in yük direnci de büyük olmadıkça Rk (Şek. 2) göze çarpan bir talî geri beslemeye sebep ola cak kadar büyüktür. Sonra, 120 v r.m s civarında gerilimler istenen çıkış katında güç triodlan kul lanıldığından harmonik çevre kazancı tekrar aza lır. Birinci kattan yüksek bir kazanç elde etmek için ilk pentodun anod yükü olarak 300 kilohm kullanılmasına imkân veren bir triod katod çı kışlı katı ilâve edilmiştir. Bu yolla yaklaşık 38 dB lik bir harmonik çevre kazancı elde edilir.

Son tübün katodundaki çıkış gerilimi Şek. 1 de görülen RC devresiyle elektrostatik voltmet renin uçlarına tatbik edilir. Volmetre r.m.s. gös teren bir ölçü aleti olduğundan uçlarında göze çarpacak herhangi bir doğru gerilimden kaçınıl malı ve alçak frekanslar 30 kc/s a kadar ihmal edilebilir hata ile nakledilebilmelidir. Bu yüzden RC çarpımının büyük olması icabettiği halde bu husus kondansatörün d.c. sızdırmasından doğacak hatalara sebebiyet verebilir. 2 ^F ve 220 kilohm kullanılarak bir orta yol seçilir. Bu sistemin so nucu olarak alçak çıkış empedansı avantajı kay bolur ve paralel yüklemeden dolayı amplifika tör çıkışı voltmetre uçlarında aksi tesir görür. İlâve her 200 pF yükleme için bütün frekanslarda 104 de 1 aşikâr kazanç düşmesi ortaya çıkar.

Geri besleme direncinin orta uçlarına paralel bağlanan devrelerle toplam kazanç tam 1000 ola cak şekilde kazanç ayarlama imkânı sağlamıştır.

Bu ünitenin giriş direnci alçak frekanslarda 140 megohmla 30 kc/s da 100 megohm arasında değişir. Giriş kapasitesi 5 pF civarındadır.

Kullanılan tüpler, bir adet UCF80 r.f. triod pentodu ve iki adet UL84 güç triodlarından iba rettir.

(3. 5) Konstrüksiyon Detayları:

Güç kaynağı ve amplifikatör ünitesi birincisi yer seviyesinde diğeri masa seviyesinde olacak şekilde müşterek hareketli bir taban üzerine monte edilmiş ayrı üniteler meydana getirirler. Amplifikatörü yerinden çıkarıp çalışılan yere ge tirmek için kâfi bağlantı uzunluğu temin edilir.

Her üç amplifikatör ünitesi ayrı ayrı yapıljr ve üç tane ekranlanmış düşey bölmesi olan tek bir şasiye yerleştirilir. Tüpleri en üste monte et mek ve her bölme içinde yukarı doğru hava akı mına imkân vermek suretiyle verimli bir vantilas yon temin edilir. Gerilim bölücüler ve geri bes leme dirençleri gibi en önemli elemanlar elektros tatik olarak ekranlanmış ve havalandırmalı ku tular içinde en alta konur. Geri kalan amplifika tör elemanları bu kutuların üstünde ve tüpler hattının altında iskelet montaj şeritleri üzerine monte edilir. Giriş ıskara devresinde seramik izo lasyonlu terminal şeridi ve bütün tüpler için p.t.f.c. tipinde tüp soketleri kullanılır.

Sızmalar vınıltı geriliminin artmasına sebep olabildiği için güç kaynağında da yüksek sınıflı izolasyon maddesi kullanmak gerekir.

(3. 6.) Kalibrasyon Devresi :

Kalibrasyon, gerilim bölücüden amplifikatör kazancının ters oranında bir gerilim türetmek su retiyle yapılır. Bölücü girişi ve amplifikatör çıkışı iki elektrostatik votmetreye tatbik edilir ve ka zanç nominal olduğu zaman eşit sapmalar temin edildiği görülür. Kaynaklar kâfi derecede durgun ise gerilimler sırayla ayni voltmetreye tatbik edi lebilir.

Bütün kazançlar alanı üç adet orta uçlu bölücü vasıtasiyle tarandığından herhangi bir alanda ve band içindeki herhangi bir frekansta kalibrasyon yapılabilir. Tek bir alanda yapılan kalibrasyon diğerlerine de kâfi derecede şâmil olduğu halde ölçü aletinin çalışmasına başarı ile devam ettiğine emin olmak için tamamen bağımsız kontrollar yapmak üzere imkânlar tanımak ne de olsa esaslı olur.

Kalibrasyon bölücülerinin yapısı amplifikatö rün kendi içindeki bölücülerin yapısına benzer.

Topraklamanın yalnız topraklı giriş kablo suyla ölçü devresinin bağlantısında yapılması esastır. Eğer birçok bakımlardan istenmiyen bir, şekilde Şek. 1 deki toprak telinin alete bağlan dığı x noktası topraklanırsa giriş toprak hattı üzerinde ölçü devresinden toprak akımı çekilecek ve frekansa, alet alanına ve ölçü devresinin duru muna bağlı hatalara sebep olacaktır.

3. 7) Performans:

100 volt çıkış, 1 kc/s frekans ve x 1000 alanında nominal kazanca ayarlandıktan, sonra sistem de ğerleri aşağıdaki gibidir.

x 10 4

Kazanç; 1' kc/s da, bütün alanlarda Frekans karakteristiği; 30 c/s 10 kc/s, bütün alanlarda Frekans karakteristiği; 30 c/s 30 kc/s,

jj~T j1

bütün alanlarda

J2

8 saatlik çalışmada ısınma değişikliği

(ilk 5 dakikalık ön ısınma hariç)

f1

100 saatlik aralıklı çalışmada kazanç

sabitliği

—2

60 volt ve 120 volt çıkışlar arasında 'ka

zançta değişme

[1

Şebeke değişmelerinden husule gelen

İhmal edilebilir.

Bu değerler 3 sene içinde 500 saatlik bir çalış ma esnasında aşılmamıştır.

(4) SONUÇLAR :

Burada elemanların seçilişine dikkat etmek şartıyla sabit devreler ve orta dereceli geri besle me kullanılmak suretiyle çok sabit performansa sahip çok kazançlı bir amplifikatörün yapılabile ceği gösterilmiştir. Modern direnç malzemeleri kullanılmaksızın mevcut hesaplamayla ısınma ve frekans karakteristiği hususlarının her ikisine gö re yukarıdakine eşit performansın elde edilebil mesi mümkün değildir.

Bu tüplü amlifikatörün, N.PI+ de kullanılan bir tip hassas elektrostatik voltmetrenin has sasiyetini veya frekans karakteristiğini fazlaca daraltmadan duyarlığını arttırmak için başarılı bir vasıta olduğu isbatlanmıştır.

Cihazın ve yapılması için harcanacak emeğin zatî değeri yüksek olduğundan komple olarak tüpleri sık sık değiştirmek doğru olur. Böylece bin saati aşmıyan çalışmadan sonra tüpleri de ğiştirmekle özelliklerde ancak çok küçük bir bozulma beklenebilir.

(5) TEŞEKKÜR.

Yukarıda izah edilen çalışma National Physical Laboratory araştırma programının bir kısmı ola rak yapılmış olup bu yazı Laboratuar Müdürünün izni ile yayınlanmıştır.

(6) REFERANSLAR:

(1) Rayner, E.H.: «A Precision Form of the Kelvin Electrostatic Voltmeter.> Journal I.E.E., 1921, 59, p. 138 (2) SPILSBURY, R.S.J., and FELTON, A.: «The Electrostatic Voltmeter as a DC/AC

' Transfer Instrument>. Journal I.E.E., Ap ril 1942, 89, Part II, p. 129 (3) SMITH, W.E., and CLOTHIER, W.K.: «Determination of the D.C./A.C. Transfer Error of an Electrostatic Voltmeter». Proceedings I.E.E., Paper No: 1686 M, October, 1954 (101, Part n, p. 465).

(4) DUERDOTH, W.T.: «Some Considerations in the Design of Negative Feedback Amplifiers», Proceedings I.E.E., Poper No: 851 R, May 1950 (97, Part m, p. 138).

(5) ARNOLD, A.H.M.: «Nickel Chromium Aluminium Copper Resistance \Vire», Proceedings I.E.E., Paper No: 2084 M, July 1956 (103 B, p. 439)

(6) DEAN STARR, C, and WANG, T.P.: «The Electrical Characteristics of a Nickel Chromium Aluminium Copper Resis tance Wıre», Proceedings I.E.E., Paper No: 2398 M, September 1957 (104 B, p. 515).

(7) LANGFORD SMJTH, F.: «Radio Desig ners' Handbook» (Iliffe 1953), p. 496.

(7) İLÂVELER:

(7. 1) Devre Analizi:

Kazanç ve giriş empedansının tayini için eş devre Şek. 3 de gösterilmiş, giriş empedansının çıkarılması için devre verilmemiştir.

(7. 1. 1) Amplifikatör Kazancı

Amplifikatör kazancının tam çözümü oldukça hantaldır, fakat çok küçük bir hata ile pratik olarak aşağıdaki şekilde yazılabilir;

A8 As

(3)

Rk

burada;

A R ı = r > I + R L +

k

| Rf ) + r a 3

Z.

p=

(l pıA3)Rk

Zg

•Rr

S=î

R ve S terimlerinin önemine Bölüm 2 de işaret edilmiştir. P terimi Z, kaynak empedansının tesirini gösterir. Eğer amplifikatörün C, giriş kapasitesi mevcutsa buZ, e dahil edilebilir. Alçak frekanslarda Zs / / g faktörü! R, + 1/>C, )/Rg olur ki bu C, Rg zaman sabitesinden dolayı bir zaman sabitesi hasıl eder. Bu durum karar lılığa aşağı yukarı A! A, A3 amplifikatör kazan cına bir başka zaman sabitesi eklemiye eşit bir tarzda etki eder. Rs i artırmak bu tesiri azaltır ve kararlılığı düzeltir.

Yüksek frekanslarda (Z3 / Z g ) =j(oC g Z5 olur ve kararlılığa aksi tesir yapmakla kalmayıp Z, ile direkt olarak değişir. Burada Cg , Z g nin paralel bileşenidir. Bu yüzden girişi kısa devre iken kararlı olan bir amplifikatör girişine bazı empedanslar bağlandığı zaman osilasyon yapabilir. Z, in değiştiği hallerde bu terimin tesiri asgarileştirilmelidir ki bu da en iyi şekilde amplifikatördeki esas zaman sabitesini mümkün olduğu kadar çok arttırmakla olur.

(7. 1. 2) Giriş ve Çıkış Empedasları

Giriş ve çıkış empedasları yaklaşık olarak :

5I = ^ sZ,

"(4)

Zo =

ra3

(5)

o Va

Sek. 3 Amplifikatör

Geri kalan frekanslarla giriş empedansının de ğişmesi ifade (4) deki Alt A2 ve A3 kazançlarını devrelerin zaman sabiteleriyle ifade etmekle ha zır olarak elde edilebilir. Çarpma esnasında ne gatif gerçel miktarların görünmesi neticesi olarak giriş empedasının rezistif bileşeni sonsuza yük selir ve daha sonra gittikçe azalan negatif değer ler alır. Bu tesirin kısmî olarak düzeltilebilmesi girişe paralel bir RC kolu bağlamakla temin e dilir.

Kazanç devrelerinin zaman sabiteleri iyi gaşır tılırsa R, nin telâfi edilmemiş değerinin sonsuz olduğu frekans pm Am le bağımsız ve esas kazanç devresi ile ıskara devresi zaman sabitlerinin çar pımıyla hemen hemen. doğrudan doğruya ba ğımlı olmaya yönelir. Böylece, R, nin maksimum değeri kararlaştırıldıkta maksimum işe yarar fre kans Cg' nin azaltılabileceği miktarla sınırlan mış olur.

Frekans, ^ T2 li terimlerin Eatsayılarıyla tayin edilen bir hızda arttıkça K nın orta fre kanslarda bir birim kadar olan genliği de değişir. Şek. 4 de görüldüğü gibi bazı şartlar altında orta frekans değerinden düzgün olarak düştüğü halde diğer hallerde sonsuza ulaşıp sonra nega tif olur.

•2.

i

y (b)

oo

3 J* * ~

A».)

$ek 4 KK m» F r e k a n s l a

(7. 2) Efektif Geri Besleme:

Geri beslemenin tatbikiyle geri besleme hal kası içinde kazanç değişikliklerinin azalma mik tarına efektif geri besleme denir, ve Fe ile gösterilir. Böylece;

dA/A

dAro/Aro |dA'/A'|

(6)

Genel geri besleme denkleminde iç kazanç A yi orta frekans kazancı Am ve devre zaman sa biteleri cinsinden yazabiliriz. Böylece, T, n2 T ve n3 T gibi üç zaman sabiteli, P nın gerçel ve negatif olduğu bir sistemde yüksek frekanslarda

A' =

(7)

olur.

Denklemi açıp gerçek ve sanal terimleri ayır dıktan sonra A' denklemi yazılabilir ve türevini almak j dA' j/dAm i verir.

Buradan çıkan formül Fe = l + K ( 3 A

(8)

olup burada,

K=

(10

fa kabul eder.

Yukarıdaki analizde hakim zaman sabitesi bir faz ilerleme devresi ile değiştirilirse K nın değeri belirtilen her frekansta devreyi eşdeğer bir RC devresine dönüştürmekle elde edilebilir. RıC2= T koyarak terminaller arası empedans Şek. 5 de verilen notasyonla:

(10) olur. Burada,

(11)

(M X

H İn (12)

En normal hal olarak y / ^ 1 ise,

• «*(i + x) a .

(13)

(9) Elektrik Mühendisliği 87

İfade (10) dan kazancın a^ ile çarpıldığını not ederek devredeki diğer zaman sabitelerini de r cinsinden ifade edersek :

„

3ü>ri—(ı)2t2ü)^n2

(14)

Verileni, n2 ve n3 değerleri için K önceden İfade (9) da verilen değer düşmesine nazaran frekans arttıkça şimdi İfade (14) de görüldüğü gibi. daha hızlı düşecektir. Diğer taraftan, faz ilerletici devrenin kullanılması verilen bir karar lılık marjı içinde gerekli hakim zaman sabitesi T nun değerini azaltacağından her iki benzer haldeki düşmeler farklı olmıyabihr. nun azalmış değe rinin bir neticesi olarak halka kazancının modülü frekansla daha hızla düşer ve böylece verilen bir frekans badında distorsıyonun değişmesini azaltır.

Bölüm (3. 4. 1) de tarif edilen birim kazanç amplifikatöründe aşağıdaki değerler mevcuttur; /SAm =700, x =1/20, y = 1/80, n2 = 1/100, n3 = 1/20000. K ise Şekil (6) da görüldüğü gibi değişir, a, T= 1 hali 7500 c/s da görülür ve | p A | da 3 dB lik bir kayıba tekabül eder. 30 kc/s da | p A 112 dB kadar düşmüş olduğu halde K nın azalması ihmal edilebilecek seviyededir.

u

Şek.5" F«*z iler l<t»cı Devre

Bir eşdeğer devre için alçak frekanslarda F e nin değeri kolayca elde edilir. Pratikde ekran ve katod kondansatörlerinin mevcudiyeti dolayısiy le alçak frekans devresi daha karışıktır. Azalan frekans için Fe halâ | /3A | dan daha yavaş düş mekte devam ederse de bu ilgi bahsedilen ampli fikatörlerde lüzumlu frekans karakteristiğini elde etmek için alçak frekanslarda | pA j yi sabit tutmanın gerektiği yerlerde ancak küçük mikyas ta tesirli olur.

<5 (7.3) Frekans Karakteristiği:

Halihazır amplifikatörde çalışma bandı üzerin de 104 de 1 kadar düzgün bir frekans karakteris tiği istenir. Bir gerilimin efektif (r.m.s.) değerini dalga formuna bağlı olmaksızın ölçmek için çalış ma bandının dışında da oldukça düzgün bir ka rakteristik sağlamak gereklidir. Bu ikinci şart, birincinin sağlanmasından sonra gelmek durumun dadır.

Dizayn problemleri frekans bandının iki ucun da birbirinden oldukça farklıdır. Yüksek frekans ucunda görünen bileşenleri ihtiva eden kazanç denklemi basit olabilir, fakat bu halde görünme yen bileşenlerden dolayı alçak frekans ucunda be lirmeyen hatalar ortaya çıkabilir. Yüksek fre kanslarda karakteristikteki küçük düzeltmeler ko layca yapılabildiği halde alçak frekanslarda fizikî olarak büyük elemanlara ihtiyaç gösterme tema yülü vardır.

Hakiki hatalar istenen frekans sınırlarında ka bul edilebilir. hataları aşabileceğinden optimum hesaplamanın maksimum düzgünlük haline teka bül etmesi şart değildir. Tatbikatta bandın yük sek frekans ucunda yüksek frekans tepelerinden kaçınılacak bir hesaplamayı kolaylaştıracak şekil de bir miktar düzeltme imkânı bırakmak uygun dur.

Bir önceki bölümde incelenen iki basit zaman sabiteli ve bir faz ilerletici devreli devre için am ve T ay eskisi gibi iken,

Â

yazabiliriz. Buradan,

(15)

A',

A'h = 1+

Eğer |A'm/A'h | bire yakınsa, birden kayma miktarı yani /\\A' m/A'r |sağ taraftaki terimin çok yaklaşık olarak yarısıdır.

Eğer y £ I 1 ise pozitif ve negatif terimleri ayırdıktan sonra ifade (13) yoluyla,

ı

A A'f

_ı

(17)

(16)

3(0

—2pAm»V(l+x)..

Eğer y = 0 yapmakla faz ilerletici devre tek zaman sabiteli bir devreye çevrilirse, aa> = 1 ve T , = (1 + X) olur. İfade (18) in paydasının ar tı kısmı yüksek frekans kazancını azaltacak şekil de iş görür ve faz ilerletici devreye ait esas rolü oynar. Faz ilerletici devrenin esas görevi karar lılığı temin ve karakteristikdeki tepe değerleri as gariye indirmek için çalışma bandından uzak fre kanslarda faz/genlik karakteristiğini şekillendir mek olduğu halde çalışma bandı içindeki müda halelere de tesirli olabilir. Hasıl olan karakteris tik frekansla bir düşüş göstermezse ve orijinal hata oranı % 0.1 i geçmezse geri besleme orta uçlarına serî bir RC devresi bağlamakla oldukça hassas düzeltmeler yapılabilir. Şayet p _> 1 ise bu metod kabil i tatbik değildir.

Geri besleme direncinin muhtelif farklı ka zançları temin için çıkış üzerinde ilâveten çok uç lu bir bölücü gibi kullanıldığı yerlerde, çeşitli ka zanç pozisyonlarında frekans karakteristiğinin bo zulmaması gerektiğinden geri besleme devrelerin de sadece küçük düzeltmeler yapılabilir. Halbuki kaskatlanmış birkaç amplifikatör için teker teker düzeltme yapılmasına ihtiyaç yoktur. Daha karı şık bir faz ilerletici yapı kullanarak, meselâ y yi bir frekans değişkeni yapmakla kazanç/frekans karakteristiğinin daha da iyileştirilebileceği müm kün görülmektedir.

Bölüm (3.4) de anlatılan amplifikatörlerin ka zanç/frekans karakteristiklerinin en kötü hal için düzeltmesiz olarak en yüksek frekansta % 0.1 düş menin mevcut olduğunu gösterir. Hesaplanan de ğerler 104 de birkaç birim içinde, ölçülen değer lere uymaktadır. Uygunluk şaşırtacak kadar iyi olduğundan sıçrama kapasitelerini hesaba almıya> lüzum yoktur. •

Benzer bir analiz alçak frekanslarda da yapı labilir. Her kat için, kuplajlarla birlikte katod ve

ekran kondansatörlerini de içine alan bir çözüm oldukça ilgi çekicidir. Minimum 30 c/s için, bu frekansta kuplaja bağlı olan hataların ekran ve katod kondansatörlerine bağlı olanlardan daha az olması için kafi derecede büyük kuplajlar kullan mak pratik olur.

Ekran ve katod baypas kondansatörleri yokken devre T ve n2 T olmak üzere iki zaman sabitesi ne indirgenir. Burada t hâkim ve bu yüzden da ha küçük olan zaman sabitesıdir. Orta frekanslar dakine benzer bir analizle,

A\ ( H

^

A AV

1 • (18)

Misal olarak /3A = 50, T = 0,1 sn. ve n2 = 5 alalım. 30 c/s da hata kabaca 1x10 ~5olur. Bu yüzden en önemli dizayn problemi ekran ve ka tod devreleri için yeterli baypas temin etmektir. Faz ve genlik arasındaki bağlılık tüp ve devre pa rametrelerine dayandığı için genel bir hesaplama tarzı bulmak zordur. Eğer kuplaj kondansatörleri dışında devrenin kazancı standard formüllerden (7) hesaplanarak en düşük* frekansta,

A—A a + J b m c+jd

(19)

olarak gösterilirse;

(20)

A'r A',

=1

l

+

p

A

m

ac _a2

+ +

bd ba

"_

|A'm/Aj| birim civarında olduğu zaman kay ma yine sağ taraftaki terimin, yarısıdır. Kazanç denklemindeki muhtelif terimlerin birbirlerine

göre önem dereceleri bir tetkikle açıkça ortaya çıkar ve ekran ve katod devreleri zaman sabitele rinin uygun olarak seçilmesiyle a, b, c ve d katsa yıları | A'm/Ajl nin birimden kayması kafi de recede küçük olacak şekilde ayarlanabilir. Hâ kim kuplaj zaman sabiteli devreden gelen ilâve kayıplar, değerlerin daha da ayarlanmasının arzu edilmediğini kontrol için kazanç denklemine da hil edilebilir. Çalışma bandında kazanca maddî olarak tesir etmeden stabilite, hâkim kuplajı bir faz ilerletici devre olarak yapmakla daha iyi bir hâle getirilir.

Y UK ARI DAK İ Y AZI ÜZERİ NDE GÖRÜŞLER (*)

Mr. A. C. LYNCH : İzah edildiği şekilde kul lanılması için bu amplifikatörün bazı sıkı şartları karşılaması gerekir. Bu metod yerine standard elektrometreyi, gösterebileceği kadar büyük bir gerilimin bir potansiyometre üzerinde bölünme siyle hasıl olacak gerilimi bilinmiyen gerilimle karşılaştıracak bir sıfır göstericisi (null itfdicator) gibi kullanmakla dizayn problemi kolaylaştırılmış olmaz mıydı?

Mr. A. COOPER: Messrs. HAKKNESS ve WILKINS'in makalesinde giriş terminallerine amplifikatör geri beslemesi, Vj katod direnci ıs kara direnci yoluyla tatbik edilmiştir. Bu sebep ten yazarların işaret ettiği gibi sürme empedansi performansı etkiler. Şayet bu empedans yeteri ka dar endüktif ise self ossilasyonlara sebebiyet ve rebilir ve hattâ daha da ciddî olarak üzerindeki gerilimi değiştirecek kadar kendisi de tesir altın da kalabilir.

Burada 1 mV 300 volt ve 5 c/s 100 kc s band larını kaplıyan ticarî bir hassas voltmetrede kul lanılan bir lâmbalı köprünün geliştirilişine ait de tayları vermek isterim.

Şek. A da AT, band anahtarı G, amplifikatörü tarafından kabul edilen gerilim alanını bir de kada limitler. AT2 ondalık gerilim atenüatörü mi nimum % 0.1 ayarlama hassasiyeti temin ederek

bir dekadı dört ayrı skala ile tarar. Bu cihaz tam bir r.m.s. indikatörü olan lâmbalı köprüye ikaz veren G2 amplifikatörünü besler. Köprü ayni za manda doğru akımla da beslenir ve a.c. işaretini r.m.s. (ısıtıcı) değeri, artı, d.c. seviyesi önceden tesbit edilmiş bir seviyeye ulaşınca dengeye ge lecek şekilde tutulur. Doğru akımın mevcudiyeti, denge için frekansa bağlı olmayan yüksek duyar lıkta bir ışıklı galvanometre kullanmayı mümkün kılar.

Toplam 3.0579 volt r m s. gerilimin vasıtalı olarak üç adet Weston standard piliyle birlikte standardizasyonu mümkün kılmasına rağmen doğ ru akım denge üzerinde % 2 tesir yapacak şekil de 3 volt a.c. ve 0.59 volt d.c. olarak seçilmiştir.

Köprü daha sonra 100.00 mV ta kadar bölüm lenmiş kararlı bir a.c. kaynağını 3 volta stabilize etmek için kullanılır ve Gt amplifikatörünün ka zancını ayarlamakla sistemi standardıze etmek için sistem girişine tatbik edilir.

Bütün gerilimlerin geniş bir band üzerinde % 0.05 i geçmıyen hatayla ve % 0,01 ayırımla öl çülmesi kolayca temin edilebilir.

Dr. T. G. HAMMERTON : Messrs. HAKK NESS ve WILKINS'ın makalelerinde Bölüm (4) de şu umulmadık ifadeyi görüyoruz:

«Cihazın ve yapılması için harcanan emeğin zatî değeri yüksek olduğundan komple olarak tüp . leri sık sık değiştirmek doğru olur. Böylece 1000 saati aşmıyan bir çalışmadan sonra tüpleri değiş tirmekle özelliklerde ancak çok küçük bir bozul ma beklenebilir.»

Bu beklediğimin tam tersidir. Yeni haberleş mede kullanılan tüplerden karakteristiklerinin gayet fazla ve hızla değiştiği ilk 1000 saat içinde şikâyet etmemek normal değildir. Ancak bu 1000 saatten sonra biz bu «eskimiş» tüpleri oldukça gti venilir, uzun ömürlü ve karakteristikler bakımın dan sabit olarak kabul ederiz.

BAND ANAHTARI

ONDALIK «E Rİ L İ M ZAY IFLATICISI

KAAARLl T >. C.

ATı

$ek.A

(•) Prof. I.E.E., May, 1961, V. 108, Part B, No 39, P. 337 den seçilerek tercüme edilmiştir

Y AZARLARIN Y UKARIDAKİ GÖRÜŞLERE CEVAPLARI

Bizim yazımız yalnız, N.P.L. de kullanılan a.c./d.c. transfer cihazlarının duyarlığını arttır mak maksadıyla hesaplanmış hassas bir amplifi katörle ilgilidir. Şüphesiz küçük alternatif gerilim lerin ölçülebildiği diğer metodlar vardır. Kazanç mevzubahis olduğu zaman daha az hassas olan bir amplifikatör kullanmakla beraber Mr. Lynch'in teklifi ortaya, meselâ yüksek stabilitede ve ölçü len gerilimle ayni faz ve frekansta olması gere ken bir referans kaynağa ihtiyaç duyulması gibi yeni bir problemler serisi çıkarır.

Mr. Cooper'in, kaynak kafî derecede endüktif olunca amplifikatörün ossilasyon yapacağı hakkın

daki görüşü giriş devresine kafî seri direnç koy makla telâfi edilir. Uygun hesaplamayla bütün pratik hallerde bu kayıp devre performansı üze rinde ihmal edilebilir tesir yapana kadar azaltıla bilir.

Dr. Hammerton'un işaret ettiği, hiç olmazsa ilk birkaç yüz saat esnasında oldukça hızlı tüp performansı değişmesi kabul edilir ve şüphesiz çalışmanın deneysel kısmında da tüp eskimesi meydana gelmiştir. Normal tipdeki tüplerin kabul edilen ömrü 3000 5000 saat olduğundan kullan ma esnasında cihazın hata yapma ihtimalini azalt mak için 1000 saat civarında tüp yenileme tavsi ye edilir.

Y eni Y ayınlarımız:

Kuvvetli İlkim Elektrik

<' 4»

Dağıtım Tesisatının Bakım,

İşletme ve Tesisine Dair

Talimatname

Elektrik İç Tesisat

Y önetmeliği

Fennî Şartnamesi

<'

4•

BUNLARI ODAMIZDAN TEMİN EDEBİLİRSİNİZ.