Microcap benzetim yazılımı kullanımı

Ve hemen transistör

Bu bölümünde Microcap yazılımı ile nasıl transistör benzetimi yapabileceğimizi öğreneceğiz.

Transistörün anahtarlama elemanı olarak kullanılması

Bu konuya giriş yapmadan önce doğrusal devre elemanı kavramını anlamamız yerinde olacaktır.

Bir devre elemanının doğrusal olup olmadığını anlamak için akım gerilim ilişkisine bakmak yeterli olacaktır.

Direnç ve transistör akım gerilim ilişkisi

Sadece bir dirençten oluşan bir devrede gerilimi arttırdığımızda akımın da arttığını görebiliriz. Adından da anlaşılabileceği üzere, akım gerilim grafiği doğrusal, bir çizgi şeklinde olduğunu görebiliriz.

Bu bize akım ile gerilim arasında doğru orantı olduğunu gösteriyor.

Sadece transistör içeren devrenin kabaca akım gerilim grafiğine baktığımızda ise dikkat ederseniz bir noktadan sonra gerilim artsa da akım sabit kalıyor.

Bu tür devre elemanlarına doğrusal olmayan devre elemanları diyoruz.

Konuyla ilgilenenlerin de bilebileceği üzere transistör içeren devrelerin tasarımı oldukça güçtür.

İşte bu noktada Microcap gibi benzetim yazılımlarından faydalanabiliriz.

Hemen çok yaygın olarak kullanılan 2N2222 ile işe koyulabiliriz.

Yeni bir kütük oluşturduktan sonra transistör simgesini seçip devreye ekleyebiliriz.

Devreye 2N22 ekleme

Resimden de görülebileceği üzere sağ taraftan transistörün değerini seçebiliyoruz.

İkinci yöntem Ctrl-2 tuşuna basarak da aynı işlemi yapabiliriz.

Bir ipucu olarak Ctrl tuşu ile 1 .. 4 arası sayılara bastığınızda çeşitli bileşenleri ekleyebildiğinizi görebilirsiniz.

Üçüncü yöntem ise sol tarafta bulunan bölümden eklemek istediğimiz bileşeni aratarak da ekleyebiliriz.

Arayarak bileşen ekleme

Bu üç yöntemden bir tanesi ile 2N2222 transistörü ekledikten sonra 5V'luk gerilim kaynağı ve dirençleri ekledikten sonra devremizin son hali aşağıdaki gibi olacak.

Bileşenleri kendi ekseni etrafında döndürmek için sol fare basılı iken, sağ fareye tıklayabilirsiniz.

Anahtarlama elemanı olarak transistör

Gerilim bölücü denkleminden transistörün B ucuna gelen gerilim yaklaşık 1 volt olacaktır. Transistörün açık durumda olması için B ucuna gelen gerilim yaklaşık 0.7 volt olması yeterlidir.

Bu durumda transistörün tam iletimde, bir diğer ifadeyle açık olduğunu görebilirsiniz.

Eğer ki R3 direncini bir anahtar kullanarak sıfırlarsak, bir diğer ifadeyle toprağa bağlarsak bu durumda B ucuna gelen gerilim 0 olacağı için transistör tekrar kapalı duruma gelecektir.

Menü üzerinde "Component/Animation/Animated SPST Switch" yolunu izleyerek bir anahtar ekleyebiliriz.

Anahtarlamalı transistör devresi

Ancak bu sefer hesaplama yöntemini değiştireceğiz : "Analysis/Dynamic DC/OK"

Bu gerçek zamanlı bir benzetim başlatır. Anahtara çift tıkladığınızda açılıp, kapandığını görebilirsiniz.

Sadece bununla da kalmaz. Gerilimlerin de değiştiğini görebilirsiniz. Örneğin anahtarı kapattığınızda transistörün B ucundaki gerilimin yaklaşık 0'a geldiğini görebilirsiniz.

Gerçek zamanlı benzetimden çıkmak için "Dynamic DC/Exit Analysis" yolunu kullanabilirsiniz.

Anahtarlamayı daha iyi gösterebilmek için "Component/Animation/Animated Analog LED" yolunu takip ederek bir ışık kaynağı ekleyelim.

Eğer isterseniz ışık rengini (örneğin kırmızı) seçebilirsiniz.

Işık kaynağını R1 ve Q1 arasına yerleştirelim.

Transistör anahtarlamalı devreye ışık kaynağı eklemek

Bu sefer tekrar gerçek zamanlı benzetimi çalıştırdığınızda anahtar açıkken ışığın yandığını, anahtara çift tıkladığınızda ise söndüğünü görebilirsiniz.

Anahtarın kapalı olduğu konumu mantıksal "0" olarak düşünürsek bir "DEĞİL" kapısı yaptığımızı görebilirsiniz.

İki tane diyot ekleyerek bu kapıyı bir "VE DEĞİL" kapısına dönüştürebiliriz.

Diyot olarak 1N4001 kullanabiliriz.

Transistör ve değil kapısı

Bu durumda anahtarlardan sadece bir tanesinin açık duruma gelmesi ışığın sönmesine yeterli olacaktır.

Anahtarlardan bir tanesi açıldığında transistörün B ucundaki gerilim kısa devre nedeniyle 0'a yaklaşacağından ışık sönecektir.

Transistörün yükselteç olarak kullanılması

Yukarıdaki basit örnekten sonra transistörün nasıl yükselteç olarak kullanılabileceğini öğreneceğiz.

Dirençlerin bazılarının değerinin değiştiğini ve giriş işareti olarak 0.5 V genliğinde sıklığı 5KHz olan sinüs şeklinde bir işaret uygulandığını görebilirsiniz.

Sinüs giriş işaretini "Component/Analog Primitives/Waveform Sources/Sine Source" yolunu takip ederek ekleyebiliriz.

Sinüs işareti eklerken sıklık "F" kısmına 5K, genlik "A" kısmına 0.5 girmemiz yeterli olacaktır.

Transistörün yükselteç olarak kullanımı

Zamana bağlı benzetimi çalıştırdığımızda ("Analysis/Transient") aşağıdaki gibi bir sonuç elde ediyoruz.

Kırmızı giriş işaretini, mavi çıkış işaretini gösteriyor.

Transistör yükselteç zamana bağlı benzetim

Burada giriş işaretinin sıklığını 1KHz yapıp, zamana bağlı benzetim süresini de 5 milisaniye yaptığınızda ne olacağını kendiniz gözlemleyebilirsiniz.

Transistör ile akım kuvvetlendirme

Şimdi transistör kullanarak bir akımı nasıl yükseltebileceğimize bakalım.

Bu örnekte V1 ile gösterilen, iç direnci ise R1 olan bir tane alıcımız ("sensör") olduğunu düşünelim.

Alıcı üzerinden akan akımı da kuvvetlendirerek R2 ile gösterilen yük üzerinde kullanmak istediğimizi kabul edelim.

Transistör akım kuvvetlendirme

Gerilim kaynağını 2V (doğru akım DC) seçtiğimiz zaman yük üzerine sadece 182 mV akıyor.

Ancak araya 1.5 V'luk bir pille beslenen bir transistör eklersek, yük üzerindeki akım 23 mili ampere çıkacak, gerilim ise 1.198 V olacaktır. (Önceki gerilim 0.182 V idi)

Transistör ile akım kuvvetlendirme

Yukarıdaki örnekte V2 gerilim kaynağının bir zaman diliminde, örneğin 10 saniyenin sonunda doğrusal olarak artarak 2 volt olduğunu düşünelim.

Bunun için aşağıdaki örnekte olduğu gibi işaret türünü parçalı doğrusal "PWL" olarak seçmemiz gerekiyor.

Parçalı doğrusal işaret

Zamana bağlı benzetimi "Analysis/Transient" çalıştırdığımızda aşağıdakine benzer bir sonuç görebiliriz.

("Maximum Time Step" seçeneğini 1 olarak ayarlayabiliriz)

Transistör akım kuvvetlendirme

Sonuca baktığımız zaman çıkış geriliminin oldukça doğrusal, ama giriş gerilimi ile tam doğru orantılı olmadığını görebiliriz. (Yaklaşık 0.7 voltluk bir kayma var)

Bir tane diyot ekleyerek ve pili iki katına 3V'a çıkartarak bu durumu kısmen çözebiliriz.

Transistör akım kuvvetlendirme

Zamana bağlı benzetimi tekrar çalıştırdığınızda, henüz mükemmel olmasa idare edebilecek bir tasarım elde ettiğimizi görebilirsiniz.

Görülebileceği üzere benzetim yazılımlarından faydalanmak, bir probleme pratik çözümler getirebilmemize olanak sağlıyor.

Diğer türlü, konunun kuramsal kısmını çok iyi bilmemiz ya da gerçek devre üzerinde uzun ve masraflı bazı denemeler yapmamız gerekecekti.

Yorumlar

yorum yaz

Yorum yaz

Henüz yorum yok.