Devreler 2 dersi 3. deney (RL-RC Filtre Devreleri) hazırlık soruları cevapları
1. 2. ve 3. soruların cevapları
1- Pasif Alçak Geçiren Filtreler
Bir elektronik filtrede temel görev elektrik sinyalindeki istenmeyen frekansları bastırmak, istenen frekanslardaki sinyalleri geçirmek için sinyali yeniden şekillendirmektir.
Düşük frekanslı devrelerde (<100 kHz) pasif filtreler genellikle basit bir RC (Direnç-Kondansatör) devresinden oluşmaktadır. Bunun yanında yüksek frekanslı devrelerde ise (>100 kHz) genellikle direnç, kondansatör ve bobin içeren devrelerdir (RLC devresi).
Basit bir pasif alçak geçiren devre aşağıda görüldüğü gibi kolayca bir kondansatör ve direncin bağlanmasıyla elde edilebilir.
RC Alçak Geçiren Filtre Devresi
Bu tip bir filtrenin düzenlenmesinde giriş gerilimi (Vin) seri bağlanmış direnç ve kondansatöre bağlanırken çıkış gerilimi (Vout) gerilimi kondansatörün iki ucundan alınır. Bu şekilde tasarlanmış RC filtreleri genellikle birinci dereceden filtre ya da tek kutuplu filtreler olarak anılırlar çünkü devrede sadece bir adet reaktif bileşen (Kondansatör) vardır.
Kondansatörün reaktansı değişkendir ve frekans ile ters orantılı olarak değişir. Düşük frekanslarda kondansatörün kapasitif reaktansı (Xc), devredeki direncin değeri ile karşılaştırıldığında çok büyük olacaktır. Bu ise kondansatör üzerine düşen gerilimin (Vc), direnç üzerinde oluşan gerilim düşümünden (Vr) daha büyük olması demektir. Yüksek frekanslarda ise bu olayın tersi doğrudur yani kapasitif reaktans değerindeki değişim sebebiyle kondansatör üzerine düşen gerilim direnç üzerine düşen gerilimden daha küçüktür. Alçak geçiren filtre devresi yukarıdaki gibi kuruluyken devre, frekansı değişken olan bir gerilim bölücü devresi olarak da görülebilir. RC birinci dereceden filtrenin çıkış gerilimi ise aşağıdaki denklemle hesaplanır.
Örneğin 4.7 KΩ’luk bir direnç ve 47nF’lik bir kondansatörden oluşan alçak geçiren filtre devresinin girişine 100 Hz ve 10 kHz’lik iki ayrı frekansa sahip gerilimlerin ayrı ayrı uygulandığını düşünelim. Hesaplamalar yapıldığında 100 Hz’lik frekanslı gerilim uygulandığında çıkıştan 9.9 volt gerilim ölçüleceği, 10 kHz’lik frekanslı gerilim uygulandığında ise çıkıştan 0.718 volt gerilim ölçüleceği görülmektedir.
RC (1. Dereceden) Filtre Devresinin Frekans Cevabı
Yukarıdaki sonuçlardan görüleceği üzere devreye uygulanan gerilimin frekansı yükseldikçe çıkıştan alınan gerilim değerinin 0,718 Volt’a kadar düştüğü gözlemlenmektedir. Devrenin girişinde uygulanan gerilimin frekansındaki değişime karşın çıkış gerilimin değerinin logaritmik değişiminin grafiği aşağıdaki gibidir.
Grafikte görüldüğü gibi düşük frekanslarda uygulanan gerilim değerlerinin neredeyse hiç azalmadığı görülmektedir. Grafikte görülen fc değeri kesme frekansıdır. fc kesme frekansından sonra devrenin frekans cevabı hızlı bir şekilde düşer. Devre o frekanstan sonraki gerilim değerlerini geçirmez. Burada kullanıcı uygun direnç ve kondansatör kombinasyonunu oluşturarak belirlediği frekansları geçiren devreler oluşturabilir. Devrenin (Cut-Off) kesim frekansının değeri ise aşağıdaki gibi hesaplanır.
2- Pasif Yüksek Geçiren Filtreler
Bir pasif yüksek geçiren filtre devresi pasif alçak geçiren filtre devresi gibi temel devre elemanlarından oluşur. Pasif yüksek geçiren filtre, alçak geçiren filtrenin tam tersidir. Bir RC yüksek geçiren filtre devresi kondansatör ve direncin seri bağlanmasından oluşur.
RC yüksek geçiren filtre devresi isminde de anlaşılacağı gibi belirli bir frekansın altında frekans değerlerindeki gerilimleri geçirmezler. Devre belirli bir fc frekansının altındaki gerilimleri ortadan kaldırır.
Yukarıda oluşturulmuş devrede, düşük frekanslarda kondansatörün reaktansı çok yüksektir bu yüzden kondansatörün olduğu kol açık devre gibi davranır ve buradaki açık devre gibi davranma hali bütün Vin gerilim değerlerinde, frekans fc kesim frekansına çıkana kadar devam eder.
Yukarıda görülen fc kesim frekansının üzerindeki frekans değerlerinde kondansatörün reaktansı yeterli miktarda indirgenir ve kondansatörün olduğu kol kısa devre gibi davranır ve fc üzerindeki bütün frekans değerlerinde girişten uygulanan gerilimler direk olarak çıkıştan alınabilir.
Yukarıda görüldüğü gibi pasif yüksek geçiren filtrenin frekans cevabının eğrisi pasif alçak geçiren filtrenin frekans cevabı eğrisinin tam tersidir. Yukarıda birinci dereceden pasif yüksek geçiren filtre devresinden bahsettik. Bu devrede oluşacak (Cut-Off) kesim frekansı aşağıdaki gibi hesaplanır.
Devre kazancı ise aşağıdaki gibi hesaplanır:
Yine pasif alçak geçiren filtre devresi gibi pasif yüksek geçiren filtre devresinin de 2. dereceden filtre devreleri tasarlanabilir. Aşağıda 2. dereceden pasif yüksek geçiren bir filtre devresi görülmektedir.
1. dereceden yüksek geçiren devrelerde bazı kesim frekansı değerlerine ulaşamayabiliriz. Bu yüzden 2. dereceden yüksek geçiren devrelere ihtiyaç duyarız. 2. dereceden bir pasif yüksek geçiren filtre devresinin fc, kesim frekansı aşağıdaki gibi hesaplanır. Görüleceği gibi fc alçak geçiren devrede olduğu gibi kondansatör ve direncin değerlerine bağlıdır.
3.
4.
Şekildeki devrede Ch. 1 osilaskopta giriş gerilimini Ch. 2 çıkış gerilimini ifade etmektedir. Ch.2 deki işaretin genliğini giriş geriliminin 0.7 katı olacak şekilde frekansı ayarladığınızda, bu frekans değeri devrenin köşe frekansı olarak adlandırılır.
Diğer deney bilgilerine ve hazırlık sorularının cevaplarına buradan ulaşabilirsiniz.
NOT: Arkadaşlar bundan sonra deney sorularının direk cevaplarını paylaşmama kararı aldım. Yine tek bir link altında tüm soruların cevaplarını bulabileceksiniz ancak bu kez cevapları biraz daha kapsamlı olarak size sunacağım. Bu kararı almamdaki sebep sizin cevapları okuyarak bir çıkarım yapmanızı sağlamak ve herkesin cevaplarında ufak da olsa farlılıklar oluşmasını sağlamaktır. Bu durumun daha etik bir davranış olduğu düşüncesindeyim..
KAYNAKLAR: http://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/elektronik-filtreler-1-bolum-elektrikport-akademi/17069#ad-image-0
Bunu beğen:
Beğen Yükleniyor...
devreler II lab üçüncü deney hazırlık soruları hiç yardımcı olmadı.
karmaşık verilmiş. föye baksak daha iyi.
Öncelikle eleştirin için sağol ancak aldığım önerilerden dolayı artık direk cevap paylaşımı yapmak yerine daha genel bilgi paylaşıyorum ki raporu hazırlayacak olan kişi olayın içine birazda olsa kendi yorumunu katsın bundan dolayı size karmaşık gelmiş olabilir. Olabildiğince sade cümleler kullanmaya özen gösteriyorum..