ders notlari - namikakcay.comnamikakcay.com/wp-content/uploads/2016/10/edtu-ders1.pdf · elektronik...
TRANSCRIPT
ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI
Elektrik sinyalleri kullanım türüne göre analog ve sayısal(dijital) olarak ayrılır.
Analog sinyaller zaman eksenine göre sonsuz sayıdadeğerin mevcut olduğu sinyallerdir.
Analog ve Sayısal Sinyaller
Şekil 1: (a) analog sinyal, (b) dijital sinyal
ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI
Sayısal elektrik sinyalleri belli bir zaman aralığında sınırlı sayıda bilginin elde edildiği sinyallerdir.
Sizler bu derste analog elektrik sinyallerinin her anında tepki gösterebilen devre elemanlarını tanıyacaksınız.
Analog ve Sayısal Sinyaller
ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARIElektronik Devre Elemanları İki Gruba Ayrılır
1. Pasif Devre Elemanları2. Aktif Devre Elemanları
1- Pasif Devre ElemanlarıPasif devre elemanları, tek elementten üretilen, görevini yerinegetirirken herhangi bir enerjiye (voltaja) ihtiyaç duymayan vetek tip maddeden yapılan elemanlardır. Bu elemanlar, genelamaçlı elemanlardır. Hemen hemen her elektronik devredebulunurlar. Bu nedenle, bu elemanların genel yönleriyletanınmaları, amaca uygun olarak kullanılmaları bakımındanyeterlidir.
Direnç Kondansatör Bobin
ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI
* Dirençler, karbon, karbon metal gibi maddelerden yapılanelemanlar olup, üzerinden akım geçmeye başlayınca göreviniyerine getirmeye başlarlar ve OHM kanunu gereği eldeedilmesi mümkün olan bütün değerlere ulaşılır.
* Kondansatörler, iki iletken levhanın dielektrik (yalıtkan) birortamda yanyana bulunmasıyla yapılır ve devrede bulunangerilim durumuna her an cevap vererek, kapasite özelliklerinive değerlerini ortaya çıkarırlar.
* Bobinler, iletkenlerden yapılır ve kullanıldıkları devredeelektromanyetik özelliklerini her an yerine getirirler.
ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI
2- Aktif Devre Elemanları
Aktif devre elemanları, en az iki veya daha fazla elementtenüretilen, çalışabilmeleri ve beklenen özelliklerinin yerinegetirebilmeleri için enerjiye (voltaja) ihtiyaç duyan devreelemanlarıdır.
Tek başlarına kullanılsalar (diyotlar gibi) dahi verimli ve hesapedilebilir bir devre için pasif devre elemanlarına ihtiyaçduyarlar. Bu elemanlar, özel amaçlı elemanlardır. Kullanılacakdevrenin özelliğine göre, aktif devre elemanlarının özellikleri vetürleri de değişmektedir.
Diyotlar Transistörler Tristörler Triyaklar Entegreler
ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI* Diyotlar, P ve N özellikli iki farklı kristal elemanın belli birölçüde bir araya getirilmesiyle yapılır ve devreden akımı tekyönde geçiren devre elemanıdır.
* Transistörler, yarı iletken malzemeden yapılmış elektronikdevre elemanıdır. Yapısında P ve N yarı iletken kristal yapılarkullanılmıştır. İlk bakışta diyotun yapısına benzemekle birlikteçalışması ve fonksiyonları diyottan çok farklıdır.* Tristörler, güç elektroniği devrelerinde hızlı anahtarlamagörevinde kullanılan, dört yarı iletken maddenin bileşimindenoluşan devre elemanlarıdır.* Triyak bir Alternatif Akim (AC) anahtaridir.
* Entegre Devreler, aktif ve pasif elemanlarla yapılmış,kullanımı ve çalışma biçimi özel olan devre elemanıdır.Devre Elemanları
ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI
Elektrik akımına karşı zorluk gösterilmesine elektrikseldirenç denir.
Bu zorluğu belli bir elektriksel büyüklükte gösteren özelüretilmiş devre elemanlarına da direnç (resistor) denir.
Elektronik devrelerde en sık kullanılan devre elemanıdır. 'R' harfiyle gösterilir. Direncin birimi 'ohm' dır ve 'Ω' (omega)
harfiyle gösterilir.
DİRENÇLER
ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI
Temel olarak iki yaygın kullanım amacı vardır:
1. Devrenin herhangi bir noktasından arzu edilen akımıngeçmesini sağlamak
2. Devrenin herhangi bir noktasında arzu edilen gerilimin eldeedilmesi için kullanılırlar.
DİRENÇLER
DİRENÇLER
1. Sabit değerli dirençler
2. Ayarlı dirençler (potansiyometre, trimpot, reosta)
3. Ortam etkili dirençler (LDR, NTC, PTC, VDR)
Kullanım yerlerine göre üç tür direnç vardır
DİRENÇLER
• Devre akımını ya da gerilimini belirli bir değerde sabitlemekamacıyla kullanılan, dolayısıyla direnç değerinindeğişmediği elemanlara sabit direnç denir.
• Elektriksel güçlerine göre farklı fiziksel boyutlarda dirençlervardır.
Sabit Dirençler
Sabit direnç devre sembolleri
DİRENÇLER
1-Telli DirençlerKrom-nikel, nikel-gümüş, konstantan, tungsten, manganin gibimaddelerden üretilmiş tellerin ısıya dayanıklı olan porselen,bakalit, amyant benzeri maddeler üzerine sarılmasıyla yapılandirençlerdir. Telli dirençler, güç değerleri yüksek olduğundanyüksek akım taşıyabilirler.
2-Karbon DirençlerElektronik devrelerde en sık kullanılan ve en ucuz direnççeşididir. Genellikle direnç değeri direnç üzerinde yer alan renkbantları yardımıyla belirlenir. Çoğunlukla ±%10 ve ±%5tolerans değerlerinde üretilirler.Elektriksel gürültüleri fazladır. Bu nedenle analog devrelerdemetal film dirençler tavsiye edilir.Sahip oldukları elektriksel güce göre farklı fiziksel boyutlarıvardır.
Sabit Dirençler
DİRENÇLERFilm Dirençler
Elektriksel güç değerine göre direnç boyutları
yüksek hassasiyet gerektirendurumlarda kullanılır. Bunedenle toleransları düşüktür(yaklaşık ±%0.05 dolayında).Yapılarında direnç maddesiolarak Ni-Cr (Nikel-krom)kullanılır.
DİRENÇLEREntegre Dirençler
Entegre dirençlerin iç yapısı
Çok sayıda direncin tek birpaket altına alınmasıyla eldeedilen direnç türüdür.Dijital devrelerde sıklıklatercih edilirler.Düşük güçlüdürler. Örneğinçok sayıda LED’in sürülmesigereken bir durumdakullanımı oldukça uygundur.
DİRENÇLERSMD (Yüzey Temaslı Cihaz – Surface Mounted Device) Dirençler
Karbon direnç ve SMD karşılaştırılması
• Gelişen teknolojiyle beraber elektronik devrelerin daha küçükboyutlarda üretilmesi söz konusu olmuştur. Daha küçük boyutlara çokdaha fazla sayıda devre bileşeninin yerleştirilmesi için devreplaketlerinin katmanlı üretilmesi gerekmiştir. Devre plaketlerininkatmanlı üretimi katmanlar arası bağlantıda “yüzey teması” denilen yenibir tekniği doğurmuştur.
DİRENÇLERAyarlı Dirençler• Trimpot, Potansiyometre ve Reosta olmak üzere üç türü
vardır.1-Trimpot
Devre direncinin her zaman değiştirilmesi gerekmeyen durumlarda kullanılır.
DİRENÇLER2-PotansiyometrePotansiyometreler (Pot olarak da adlandırılırlar), yaygın olarak belli bir noktadaki elektrik seviyesini ayarlamak amacıyla kullanılır. Ayarlama işlemi pot üzerindeki ayar kolu (şaft) aracılığıyla yapılır
Elektronik cihazlarda elektrik seviyesinin kullanıcı aracılığıyla ayarlanması istenen her durumda potansiyometrelerkullanılabilir.
RAB = RAC + RBC
DİRENÇLERDoğrusal (Lineer) PotansiyometrelerDirenç değeri doğrusal olarak değişir. Doğrusalpotansiyometrede şaft dönüşüyle direnç değişim yüzdesi eşitaralıklarla artıp azalmaktadır.
DİRENÇLERDiğer Potlar Logaritmik Potansiyometreler:Logaritmik potlarda dirençdeğişimi şaftın dönme açısıyladoğru orantılı değildir. Anti-logaritmik ve logaritmik olarak ikitürü vardır.
Çok Turlu Potansiyometreler:Belli bir dönüş mesafesi olmayanpotansiyometredir.Bunun dışında direnç ayarınınkademeli olarak yapıldığıpotansiyometreler vardır.
DİRENÇLERReostaYüksek güçte kullanılırlar. Reostaların boyutları diğerayarlı dirençlere göre çok büyüktür. Hareketli sürgü koludirenç görevine sahip tel üzerinde hareket ettirilerekistenilen değere sahip direnç elde edilir.
DİRENÇLEROrtam Etkili DirençlerDirenç değeri çeşitli doğa olayları neticesinde değişendirençlere “ortam etkili direnç” denir. Üzerine uygulanan ısı, ışıkve elektrik potansiyeli (gerilim) gibi etkilerle direnç değişimisağlanır
DİRENÇLERIşık Etkili Dirençler (LDR) Üzerine düşen ışık şiddetiyle ters orantılı olarak direnci
değişen devre elemanlarıdır. Işığa duyarlı sistemleri kontroledecek elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılır.
Işığa duyarlı robotlar, otomatik devreye giren gecelambaları, flaşlı fotoğraf makineleri gibi örnekler verilebilir.
DİRENÇLERIşık Etkili Dirençler (LDR)LDR’nin ışığa göre direnç değişimi Şekil 1.11’de gösterilmiştir. Karanlıktaki dirençleri birkaç MΩ seviyesindeyken aydınlıktaki dirençleri 100Ω-5kΩ dolayındadır.
LDR direncinin ışık şiddetine göre değişimi
Ödev : LDR devre elemanının değişen ışık şiddetine göre direnç ölçümünün nasıl yapılacağını araştırıp öğrenin. Parlaklık?
DİRENÇLERIsı Etkili Dirençler (NTC, PTC)Gövde sıcaklığı yükseldikçe direnci yükselen ve gövdesıcaklığı düştükçe de direnci düşen dirençler Pozitif KatSayılı Direnç – PTC (Positive Temperature Coefficient) olarakadlandırılır.Gövde sıcaklığı düştükçe direnci yükselen ve gövde sıcaklığıyükseldikçe de direnci düşen dirençler Negatif Kat SayılıDirenç – NTC (Negative Temperature Coeffcient)'olarakadlandırılır.
Bu dirençler termistör olarak adlandırılırlar.
Oda sıcaklığındaki direnci 10k olan bir NTCŞekil 1.12: (a) NTC (b) PTC
DİRENÇLERGerilim Etkili Dirençler , Varistör: Gerilim yükselince direnci hızla azalarak geçirdiği akım
artan elemanlardır. Başka bir deyişle, gerilim düşükkenVDR'nin direnci çok yüksektir. Gerilim değeri yükseldiğindeise direnci hızla azalır.
Bu elemanlar; bobin, röle, trafo, transistör, tristör, anahtarvb. gibi elemanları ani gerilim artışlarının getirdiği zararlıetkilere karşı korumak için adı geçen elemanlara paralelbağlanarak kullanılır.
DİRENÇLERHangi şıkta doğru sıralama verilmiştir?
A) 1-Termistör, 2-Potansiyometre, 3-LDR, 4-TrimpotB) 1-LDR, 2-Trimpot, 3-Termistör, 4-ReostaC) 1-LDR, 2-Potansiyometre, 3- Termistör, 4-TrimpotD) 1-LDR, 2-Potansiyometre, 3-VDR, 4-Reosta
DİRENÇLER
Işığa duyarlı olarak çalışması istenen bir devrede kontrolelemanı olarak aşağıdaki devre elemanlarından hangisininkullanımı uygundur?
A) Termistör B) Pot C) LDR D) VDR
KONDANSATÖRLER
Kondansatörler elektrik enerjisini depolamak amacıylakullanılan devre elemanlarıdır.
Karşılıklı duran ve aralarında fiziksel bir temas olmayan ikiayrı plaka ve plakalara bağlı iki ayrı iletken telden oluşurlar.
Devrelerde C harfiyle temsil edilirler. Her bir plakayaelektrot denir.
KONDANSATÖRLERKondansatörlerin elektriksel değeri kapasitans olarak adlandırılır ve birimi Farad’dır. C harfi ile gösterilir
KONDANSATÖRLER
• Kondansatör kapasitesi farad olarak adlandırılır ve ‘F’ harfiyle gösterilir. Farad birimi yalnız başına çok büyük bir sığaya karşılık geldiğinden ast katları kullanılır.
KONDANSATÖRLER
Sabit KondansatörlerKapasitesi değişmeyen kondansatörlerdir. Değişik türlerdesabit kondansatörler vardır. Kutuplu ya da kutupsuz olarakayrılabilirler. Kutuplu kondansatörlerde artı (+) – eksi(-)kutupların devreye doğru bağlanması gerekir. Aksi durumdalevhalarda aşırı ısınma meydana gelir ve kondansatördelinebilir.
1- Polyester Film Kondansatörler
Hata payları yüksektir. Hata payları +%5 - +%10 arasıdır.Hata paylarının yüksek olmasına karşın ucuz vekullanışlıdırlar. 1nF – 0,47mF arası kapasitelerde bulunabilir.Resim 2.2’de soldaki polyester kondansatörün yüksekliği18mm, genişliği 13mm ve kalınlığı 7mm’dir. Kapasitesi0,22mF’dır.
Kondansatörler Çeşitleri
KONDANSATÖRLER
Resmin sağında yer alan kondansatörün yüksekliği 14mm,genişliği 11mm ve kalınlığı 7mm’dir. Kapasitesi 0,47mF’dır.
1- Polyester Film Kondansatörler
2-Polistren Film Kondansatörler
KONDANSATÖRLER
Bobin gibi bir yapıda üretildiklerinden yüksek frekansdevreleri için kullanımları uygun değildir.
Frekansı birkaç yüz KHz’i geçmeyen filtre ve zamanlamadevrelerinde kullanımları uygundur.
Gösterilen polistren kondansatörün yüksekliği 24mm,genişliği 10mm ve kapasitesi 10nF’dir.
2-Polistren Film Kondansatörler
KONDANSATÖRLER
3-Metal Kaplı Film Kondansatörler• Bir çeşit polyester film kondansatördür. 1nF – 2,2uf arası
kapasitelerde bulunabilir. Film kondansatörlerin kutuplarıyoktur. Yaygın olarak filtre devrelerinde kullanılırlar.
22nF’lık 250 V’luk bir metal kaplı film kondansatör
KONDANSATÖRLER
4-Seramik Kondansatörler• Dielektrik maddesi olarak seramik kullanılmıştır.
Uygulamada mercimek kondansatör olarak da adlandırılır.• Kapasiteleri düşüktür. Hata payları çok yüksektir. Hata
payları +%20 dolayındadır. Kapasiteleri sıcaklık ve nemdenetkilenir. Enerji kayıpları az olduğundan çoğunlukla yüksekfrekanslı devrelerde kullanılır. Kutupları yoktur. 100pF’lık birmercimek kondansatör yaklaşık 3mm çapındadır. 10x103 pF= 0,01mF’lık mercimek kondansatörün çapı 6mm’dir.
KONDANSATÖRLER
5-Mika Kondansatörler• Dielektrik maddesi olarak yalıtkanlığı çok yüksek olan mika
kullanılmıştır. Çok yaygın kullanım alanı vardır. Karşınıza en sık çıkacak kondansatör türlerindendir.
• Kapasiteleri 1pF – 0,1mF arasıdır. Çalışma gerilimleri 100 V-2500 V arasıdır. Hata payları +%2-+%20 arasıdır.
KONDANSATÖRLER
6-Elektrolitik Kondansatörler
• Yalıtım görevi gören ve asit borik eriğine emdirilmiş ince bir oksidasyon zarı kullanılır. İletken olarak alüminyum ya da tantalyum levhalar kullanılır. Yalıtkan malzemesi çok ince olduğundan çok yüksek kapasitelere ulaşmak mümkündür.
• Kutupsuz ya da kutuplu olarak üretilirler.
Kutuplu kondansatör sembolleri
KONDANSATÖRLER
soldaki kondansatör kutupsuz elektrolitik kondansatördür. Çalışma voltajı 400VDC ve sığası 470mF’dır
KONDANSATÖRLER
7-SMD Kondansatörler
• Çok katmanlı elektronik devre kartlarına yüzey temaslıolarak monte edilmeye uygun yapıda üretilmişkondansatörlerdir. Boyutları diğer kondansatörlere göre çokdaha küçüktür; ancak mercimek ve mika kondansatörlerleerişilen sığa değerlerine sahip olarak üretilirler.
KONDANSATÖRLER
Ayarlı KondansatörlerKapasite değerleri değiştirilebilen kondansatörlerdir. Yaygın olarak kullanılan iki türü vardır.
1. Varyabl KodansatörlerKapasite değerleri elle ayarlanır. Levhalar arasında plastik ya da hava vardır. Radyo alıcılarında anten katının frekansını değiştirmek amacıyla ya da sinyal üreteçlerinde istenen frekansı elde etmek amacıyla kullanılabilir.
Varyabl kondansatör sembolü
KONDANSATÖRLERTrimer Kondansatörler
Sığanın tornavida gibiyardımcı bir aletleayarlanabildiği kondansatörtürüdür. Sığanın bir defaayarlandıktan sonra belli birdeğerde sabit bırakıldığıyerlerde kullanılır.
Örneğin; belirli bir frekanstanyayın yapacak radyovericilerinin yayın frekansıbelirlendikten sonra ofrekansa göre sığa ayarı veardından cihazın kutulamamontajı yapılır.
KONDANSATÖRLERRakamlarla Kondansatör Değerinin Okunması• Kondansatörlerin kapasitesi ve çalışma gerilimleri
yükseldikçe gövde boyutları da büyür. Büyükkondansatörlerde kapasite değeri ve çalışma gerilimleriüzerlerinde yazılıyken küçük boyutlu kondansatörlerdebazı kısaltmalar kullanılır. Sıfır (0) yerine nokta (.)konması buna örnek gösterilebilir.
KONDANSATÖRLERRakamlarla Kondansatör Değerinin Okunması• Eğer yazılı değerin içinde birim kullanılmışsa birimin
yazılı olduğu yerde virgül olduğu varsayılır.• Şekil 2.9’da 2n2 kodu ve 50 değeri olan kondansatörün
sığası = 2,2nF ve çalışma gerilimi=50V’tur.
Özellikle mercimek kondansatörlerde 10 sayısının yanına rakam yazılarak sığa değeri belirtilir ve birimyazılmaz. Bu durumda kondansatör sığası piko farad (pF) üzerinden değerlendirilir. 10 sayısının yanındayer alan rakam kadar 10 sayısının yanına sıfır (0) eklenir.Şekil 2.9’da 104 kodu olan kondansatörün sığası = 10.0000 pF = 100nF’dır.Yine çoğunlukla mercimek kondansatörlerde birim yazılmadan doğrudan sayının kendisi yazılır. Budurumda kondansatör sığası o sayının pF değeri kadardır. Şekil 2.8’de 470 kodu olan kondansatörünsığası = 470 pF’dır.Bazı kondansatörlerde sayının önüne birim eklenir. Burada birimin eklendiği yerde 0.olduğu varsayılır.Şekil 2.8’de p68 kodu ve 100 değeri olan kondansatörün sığası 0.68pF ve çalışma gerilimi 100V’tur
BOBİNLER Bobinler iletken bir telin 'nüve' denilen bir malzeme üzerine
sarılmasıyla elde edilirler. Tel ardışık şekilde ve belli bir çapta sarılır. Teller birbiri
üzerine sarılırken kısa devre oluşmaması için yalıtılırlar(yalıtım için vernik ya da emaye tercih edilir). Nüvemalzemesi yerine hava da olabilir.
BOBİNLERBobinler DC akım altında yalnızca sarım telinin uzunluğundan ileri gelen omik direnç gösterirler. Sargı telleri etrafında sabit manyetik alan oluşur. AC akım altındaysa akıma karşı gösterdikleri direnç artar. Çünkü manyetik alan şiddeti değiştikçe bobinde akıma karşı koyan ek direnç etkisi oluşur. AC akımın salınımı (frekans) yükseldikçe akıma karşı gösterdiği direnç de artar. Bobinler de kondansatörler gibi elektrik enerjisini çok kısa süreliğine tutabilme özelliğine sahiptir.
Bobinlerin elektriksel değeri endüktans olarak adlandırılır ve birimi 'Henry' dir, ‘L’ harfiyle gösterilir. Bobin endüktansınıetkileyen bazı etkenler vardır. Telin sargı çapı, sargı sayısı, kalınlığı ve telin üzerine sarıldığı nüvenin fiziksel özelliği bobin endüktansını etkiler.Bobin iletkeninin üzerine sarıldığı malzemeye karkas ya da mandren, iletkenin her bir sargısına da bir sarım denir.
BOBİNLER3.2.1. Sabit BobinlerEndüktansı değişmeyen bobinlerdir. Değişik türlerde sabitbobinler vardır.3.2.1.1. Hava Nüveli BobinlerÇoğunlukla yüksek frekanslı devrelerde kullanılır. Kullanımörneği olarak FM radyo alıcı-vericileri, TV ve anten yükselticidevreleri vb. verilebilir. Genellikle sargıları açıktadır ve bu türbobinlerin endüktansı en ufak dış etkende çok çabuk değişir.Bu nedenle genellikle üzerlerine silikon maddesi sıkılarakkoruma altına alınırlar.
BOBİNLER2. Ferit Nüveli BobinlerRadyo frekans devrelerinde kullanılan bobin türüdür. Nüveolarak manyetik geçirgenliği yüksek bir malzeme kullanılmıştırve bu malzeme alüminyum, demir, nikel, kobalt, bakır ve bazıkatkı maddelerinin bir araya getirilmesiyle üretilmiştir. Petekşeklinde sarılarak üretilirler. Az bir iletkenle istenilenendüktansa sahip bobin elde edilebilir.
BOBİNLER3. Demir Nüveli BobinlerNüve olarak çok sayıda ince sac (demirin özel bir şekildeişlenmesiyle çok ince olarak elde edilmiş iletken malzeme)kullanılmıştır. Çoğunlukla filtreleme amacıyla ve ses frekansdevrelerinde kullanılır.
BOBİNLER4. Toroid Bobinler• Toroid şeklinde sarılmış bobinlerdir.• Manyetik akı sızıntısı gerçekleşmez. Bobin verimi yüksektir.
Manyetik akının diğer elemanları etkilememesi istenen yerlerdekullanılır.
• Yüzey temaslı devre elemanlarının kullanıldığı dijital elektronik devrelerde, devre elemanlarının çok sık yerleştirildiği anahtarlamalı güç kaynakları gibi elektronik devrelerde kullanılır
BOBİNLER5. SMD Bobinler• Çok katmanlı elektronik devre kartlarına yüzey temaslı
olarak monte edilmeye uygun yapıda üretilmiş bobinlerdir.Boyutları diğer bobinlere göre çok daha küçüktür. Sayısalsistemlerde sıkça karşımıza çıkarlar. Farklı kılıfmodellerinde üretilirler. Kataloglardan kılıf modellerininboyutlarını ve üretilen bobinlerin endüktans aralıklarınıbulabilirsiniz.
BOBİNLER5. SMD Bobinler
(a) Farklı paketlerde çeşitli SMD bobinler, (b) EIA 2512 paket yapısında SMD bobin.Endüktans aralığı 220nH-1mH arasıdır. İç yapısında feritçekirdek bulunur
BOBİNLERAyarlanabilir Bobinler
• Endüktans değerleri değiştirilebilen bobinlerdir. Çeşitli türleri karşımıza çıkmaktadır.
• Kademeli olarak ayarlanan, nüvesi hareket ettirilerek ayarlanan ya da sargısı ayarlanan türleri vardır.