Aktif elemanlar ile lineer olmayan devre tasarımı ve uygulamaları

Abstract

AKTİF ELEMANLAR İLE LİNEER OLMAYAN DEVRE TASARIMI VE UYGULAMALARI Süleyman ERKAN Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi Tez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Umut Engin AYTEN Tüm elektronik elemanlar, bağlı bulundukları devreye enerji sağlayıp sağlamama durumlarına göre aktif veya pasif eleman olarak sınıflandırılmaktadırlar. Ayrıca devre elemanlarının tanım bağıntılarındaki uç akım ve gerilim fonksiyonlarına bağlı olarak lineer ya da lineer olmayan eleman olarak sınıflandırılmaktadırlar. Aktif elemanların uç akım ve gerilim fonksiyonları, belli akım, gerilim ve frekans değerleri için lineerlik şartını sağlarlar ve bu şartlar altında bu aktif elemanlar lineer olarak çalışırlar. Bu şartlar dışında ise lineer olmayan bir çalışma şekli gösterirler. Dolayısıyla tüm aktif elemanlar aslında lineer olmayan elemanlardır. Sadece özel koşullar altında lineer olarak çalıştırılırlar. Elektronik devrelerde en çok kullanılan ve 1965 yılından beri ticari olarak üretilen aktif eleman, işlemsel kuvvetlendirici (OpAmp)’dir. İlerleyen yıllarda farklı matematiksel modellere (uç tanım bağıntılarına) sahip, gerilim ya da akım modunda çalışabilen aktif elemanlar önerilmiş ve bu elemanlarla avantajlarından dolayı birçok lineer ve lineer olmayan devre yapıları oluşturulmuştur ve yeni devre yapıları literatürde önerilmeye devam etmektedir. Bu tez dosyasının giriş kısmında aktif elemanlar ile gerçeklenen lineer olmayan devrelerin tarihçesi ve tezde izlenen yöntem anlatılmıştır. İkinci bölümde en yaygın kullanılan ve tezde incelenen lineer olmayan devre yapılarında kullanılmış olan aktif elemanlar tanıtılmıştır. Bu bölümde ayrıca, aktif elemanların matematiksel ifadeleri ve gerçeklemeleri verilmiştir. Üçüncü ve dördüncü bölümlerde, literatürde yer alan ve bu tezde önerilen lineer olmayan devre yapıları incelenmiştir. Üçüncü bölümde, tam dalga doğrultucu devrelerinin teorik sonuçları incelenmiş ve benzetimleri yapılmıştır. Bu incelemeler neticesinde ise gerilim moduna göre daha avantajlı olduğu ispat edilen akım modlu olarak çalışan tam dalga doğrultucusu devreleri önerilmiştir. Önerilen bu tam dalga doğrultucunun, önceki devrelere nazaran avantajları ortaya konulmuştur. Bu devre yapısının frekans analizleri, benzetim sonuçları verilmiştir. Ayrıca, önerilen devre yapılarının çalışabilirliğini göstermek için deneysel çalışmalar da gerçekleştirilmiştir. Dördüncü bölümde ise, literatürde daha önce önerilmiş olan Schmitt Tetikleyici Devreleri incelenmiş, teorik sonuçları ile benzetim sonuçları karşılaştırılmıştır.