#15 BJT sabit beyz devresi — tam DC analiz

Aşağıda defterde yazılan bütün satırlar ve bunlara eşlik eden sesli anlatımın tam metni bulunur.

1. 1. Önceki model

   

   Küçük I_B → büyük I_C

   $V_{\mathrm{B}}E \approx 0,7 V$

   $I_{\mathrm{C}} = \beta I_{\mathrm{B}}$

   Yeni hedef: çalışma noktası

   Bütün DC değerleri bulunacak

   Sesli anlatım metni

   Tekrar merhaba. Önceki derste transistörü küçük bir beyz akımının beta kat büyük kollektör akımını yönettiği, akımla kontrol edilen bir vana olarak tanıdık. İki temel modelimiz vardı: V B E yaklaşık sıfır virgül yedi volttur ve I C eşittir beta çarpı I B'dir. Şimdi bu bilgileri ilk gerçek transistör devremize uygulayacağız. Sabit beyzli devrede iki akımı ve istenen bütün doğru akım gerilimlerini adım adım bulacağız.

2. 2. Devreyi sadeleştir

   

   $V_{\mathrm{C}}C = 12 V; \beta = 50$

   $R_{\mathrm{B}} = 240 k\Omega$

   $R_{\mathrm{C}} = 2,2 k\Omega$

   Emetör → toprak

   DC'de C₁ ve C₂ açık devre

   Arananlar: I_B, I_C, V_B, V_C, V_BC, V_CE

   Q = sessiz çalışma noktası

   Sesli anlatım metni

   Devremizde V C C eşittir on iki volt, R B eşittir iki yüz kırk kiloohm, R C eşittir iki virgül iki kiloohm ve beta eşittir ellidir. Emetör doğrudan toprağa bağlıdır. Giriş ve çıkıştaki iki kondansatör yalnız alternatif işaret içindir. Doğru akım analizinde kondansatör açık devre olduğundan bu iki kolu kaldırırız. Aradığımız büyüklükler I B Q, I C Q, V B, V C, V B C ve V C E Q'dur. Buradaki Q, sessiz çalışma noktası anlamına gelir; yani devrenin işaret yokken oturduğu doğru akım değeridir. Bu yüzden I B Q demek, bu analizde I B'yi bulmak demektir.

3. 3. Beyz çevrimi

   

   Tek bilinmeyenli KVL seç

   $12 - I_{\mathrm{B}}(240 k\Omega) - 0,7 = 0$

   $I_{\mathrm{B}} = (12 - 0,7)/(240 k\Omega)$

   $I_{\mathrm{B}} = 4,71 \times 10^{-5} A$

   $I_{\mathrm{B}} = 47,1 \muA$

   Birim kontrolü: V/Ω = A

   Mertebe kontrolü: beyz akımı μA

   Sesli anlatım metni

   İlk yürüyüşümüz beyz çevrimindedir. On iki voltluk kaynaktan başlarız. R B üzerinden yalnız beyz akımı geçtiği için direnç düşümü I B çarpı iki yüz kırk kiloohmdur. Beyze geldiğimizde hemen eşittir V B yazmak iyi bir seçim değildir; çünkü hem I B hem V B bilinmeyen kalır. Bir adım daha ilerleyip beyz emetör jonksiyonundaki sıfır virgül yedi volt düşümü geçeriz ve toprağa bağlı emetöre ulaşırız. Kirchhoff gerilim yasası: on iki eksi I B çarpı iki yüz kırk kiloohm eksi sıfır virgül yedi eşittir sıfır. Buradan I B eşittir on bir virgül üç volt bölü iki yüz kırk kiloohm, yani dört virgül yetmiş bir çarpı on üzeri eksi beş amper bulunur. Sonuç kırk yedi virgül bir mikroamperdir. Birim kontrolü önemlidir: beyz akımlarını mikroamper mertebesinde bekleriz. Miliamper bulduysanız kilo çarpanını atlamış olabilirsiniz.

4. 4. Kollektör akımı

   

   $I_{\mathrm{C}} = \beta I_{\mathrm{B}}$

   $I_{\mathrm{C}} = 50(47,1 \muA)$

   I_C ≈ 2,35 mA

   $I_{\mathrm{E}} = (\beta + 1)I_{\mathrm{B}}$

   I_E ≈ 2,40 mA

   $I_{\mathrm{C}} \approx I_{\mathrm{E}}$

   Sesli anlatım metni

   Beyz akımı hazır olduğuna göre kollektör akımı tek satırdır. I C eşittir beta çarpı I B. Elli çarpı kırk yedi virgül bir mikroamper, iki bin üç yüz elli beş mikroamper; yani yaklaşık iki virgül otuz beş miliamperdir. Emetör akımı da beta artı bir çarpı I B'dir ve yaklaşık iki virgül kırk miliamper çıkar. İki virgül otuz beş ile iki virgül kırk birbirine çok yakındır; dolayısıyla küçük beyz akımı nedeniyle I C yaklaşık I E kabulümüz doğrulanır.

5. 5. Kollektör çevrimi

   

   $12 - I_{\mathrm{C}}(2,2 k\Omega) - V_{\mathrm{C}}E = 0$

   V_RC = (2,35 mA)(2,2 kΩ)

   $V_{\mathrm{R}}C \approx 5,18 V$

   mA × kΩ = V

   $V_{\mathrm{C}}E = 12 - 5,18$

   $V_{\mathrm{C}}E \approx 6,82 V$

   Sağlama: 5,18 + 6,82 = 12

   Sesli anlatım metni

   İkinci yürüyüş kollektör çevrimindedir. Yine on iki volttan başlarız. R C üzerinden I C geçtiği için direnç düşümü iki virgül otuz beş miliamper çarpı iki virgül iki kiloohm, yaklaşık beş virgül on sekiz volttur. Miliamper çarpı kiloohm doğrudan volt verir. Kollektörden emetöre geçerken V C E düşümünü yazar ve toprakta bitiririz: on iki eksi beş virgül on sekiz eksi V C E eşittir sıfır. Böylece V C E eşittir altı virgül seksen iki volt olur. Sağlama: beş virgül on sekiz ile altı virgül seksen iki toplamı tam on iki volttur; kaynak geriliminin tamamı hesaptadır.

6. 6. Kalan gerilimler

   

   $V_{\mathrm{X}}Y = V_{\mathrm{X}} - V_{\mathrm{Y}}$

   $V_{\mathrm{E}} = 0 V$

   $V_{\mathrm{C}} = V_{\mathrm{C}}E = 6,82 V$

   $V_{\mathrm{B}} = V_{\mathrm{B}}E = 0,7 V$

   $V_{\mathrm{B}}C = V_{\mathrm{B}} - V_{\mathrm{C}}$

   $V_{\mathrm{B}}C = 0,7 - 6,82$

   $V_{\mathrm{B}}C = -6,12 V$

   B-C ters polarmalı

   Çalışma bölgesi: aktif

   Sesli anlatım metni

   Şimdi kalan düğüm gerilimlerini hızlıca çıkaralım. İki indisli her gerilim birinci düğüm eksi ikinci düğümdür. Emetör toprakta olduğu için V E sıfır volttur. V C E eşittir V C eksi V E olduğundan V C doğrudan altı virgül seksen iki volttur. V B E eşittir V B eksi V E ve sıfır virgül yedi volt olduğundan V B eşittir sıfır virgül yedi volttur. Son olarak V B C eşittir V B eksi V C; sıfır virgül yedi eksi altı virgül seksen iki, yani eksi altı virgül on iki volttur. Negatif işaret hata değildir. Beyz kollektör jonksiyonunun ters, beyz emetör jonksiyonunun ileri polarmalı olduğunu gösterir. Bu iki koşul birlikte transistörün yükseltme yaptığı aktif bölgede çalıştığını doğrular.

7. 7. Yöntem özeti

   

   1) Kondansatörleri DC'de aç

   2) Beyz KVL → I_B

   $3) I_{\mathrm{C}} = \beta I_{\mathrm{B}}$

   4) Kollektör KVL → V_CE

   $5) V_{\mathrm{X}}Y = V_{\mathrm{X}} - V_{\mathrm{Y}}$

   I_B = 47,1 μA; I_C = 2,35 mA

   $V_{\mathrm{C}}E = 6,82 V$

   Sesli anlatım metni

   Yöntemi özetleyelim. Önce doğru akımda kondansatörleri açık devre yap. Beyz çevriminde V B E yaklaşık sıfır virgül yedi volt modelini kullanarak I B'yi bul. Sonra I C eşittir beta I B bağıntısını uygula. Kollektör çevriminde R C üzerindeki düşümü çıkararak V C E'yi hesapla. Düğüm gerilimlerinde her zaman birinci indis eksi ikinci indis kuralını kullan. Bu devrede çalışma noktamız I B eşittir kırk yedi virgül bir mikroamper, I C eşittir iki virgül otuz beş miliamper ve V C E eşittir altı virgül seksen iki volttur. Eksi altı virgül on iki volt çıkan V B C de aktif bölgeyi doğrular. Bir sonraki derste emetöre direnç ekleyip polarmayı daha kararlı hâle getireceğiz.

Kaynak video: Elektronik #30 BJT sabit beyz DC analizi (18:47)