DevreTeorisi

Devre Teorisi 1, elektrik ve elektronik mühendisliği gibi mühendislik disiplinlerinde verilen temel bir derstir. Devre Teorisi 1 dersinin konuları arasında şunlar yer alır: temel devre elemanları (direnç, kondansatör, endüktör); doğru akım (DC) ve alternatif akım (AC) devre analizi; transistör ve amplifikatör analizi; frekans alanı analizi (Fourier dönüşümü); devre simülasyonları ve güç analizi. Ayrıca, derste Kirchhoff'un Gerilim ve Akım Yasaları, graf teorisi, blok diyagram oluşturma, simülasyon, prototipleme ve test etme gibi temel ilkeler de ele alınır.

Empedansta R ve X, sırasıyla direnci ve reaktansı ifade eder. Direnç (R), malzemenin ve bileşenin şeklinin etkilerinden kaynaklanan akımın yavaşlamasıdır. Reaktans (X), akım veya voltajda bulunan elektrik ve manyetik alanlardaki karşıt değişimlerden kaynaklanan akımın yavaşlamasıdır. Empedans, bir elektrik devresinde AC’ye (alternatif akıma) karşı toplam direnci ifade eder ve hem R (direnç) hem de X (reaktans) bileşenlerinden oluşur.

Elektronik laboratuvarında yapılan deneylerden bazıları şunlardır: Yarı iletken diyot ve Zener diyotun incelenmesi. Kırpıcı ve kenetleme devrelerinin incelenmesi. BJT ve FET eleman davranışının incelenmesi. Transistör ve FET kutuplama devrelerinin incelenmesi. Transistörlü kuvvetlendirici, FET’li kuvvetlendirici ve işlemsel kuvvetlendirici deneyleri. Geri beslemeli kuvvetlendirici deneyi. Akım ve/veya gerilim kontrollü elektronik sistemlerin gerçeklenmesi. Sıfır ve bir değerleri ile başlayan dijital işaretler dünyasına temel ve/veya/ters alma işlemleri ile açılan deneyler. Adım motoru kontrolü. Elektronik laboratuvarında yapılan deneyler, üniversiteye ve bölüme göre değişiklik gösterebilir.

Op Amp'ın (operasyonel yükseltici) en önemli özelliği, çok yüksek açık döngü kazancına sahip olmasıdır. Op Amp'ların diğer önemli özellikleri şunlardır: Sonsuz giriş empedansı. Sıfır çıkış empedansı. Sonsuz bant genişliği. Sıfır ofset gerilimi. Pratikte hiçbir Op Amp bu ideal özelliklere tam olarak sahip değildir, ancak modern Op Amp'ler bu ideal özelliklere oldukça yakın performans gösterirler.

Op-amp (işlevsel yükseltici) çeşitleri, yapılarına ve kullanım amaçlarına göre farklılık gösterir. Yapısal olarak: Ayrık (discrete): Bireysel transistör veya tüplerden oluşur. Hibrit (hybrid): Ayrık ve entegre bileşenlerden oluşur. Tümleşik (integrated): En yaygın tür olup, düşük maliyeti nedeniyle diğerlerini yerinden etmiştir. Kullanım amaçlarına göre: Devre tipleri: Gerilim karşılaştırıcı, terslemeyen yükseltici, tersleyen yükseltici, gerilim izleyici, toplar yükseltici, fark alıcı yükseltici, türev alıcı yükseltici, integral alan yükseltici gibi birçok çeşidi bulunur. Ayrıca, op-amp'ler tek, çift ve dörtlü versiyonlarda da bulunabilir; bu, aynı pakette 1, 2 veya 4 operasyonel amplifikatörün bulunduğu anlamına gelir.

Transistör, üzerine uygulanan elektrik sinyalleriyle yarı iletken malzemenin iletkenlik özelliklerini değiştirerek akımı kontrol eder. Transistörün çalışma prensibi şu şekilde özetlenebilir: Temel bileşenler. Voltajın etkisi. Akımın kontrolü. Anahtarlama işlevi. Transistörlerin çalışma prensibi, kullanılan transistör türüne ve devre yapısına göre değişiklik gösterebilir. Transistörlerin çalışma prensibi hakkında daha detaylı bilgi edinmek için bir elektronik teknisyenine veya ilgili bir uzmana danışılması önerilir.

Osilatörlerin çalışma şekli, kullanım alanlarına göre değişiklik gösterebilir: Elektronik devrelerde: Osilatörler, bir yükselteç yardımıyla verdiği çıktıyı girdi olarak geri alır ve bu sayede sinyal her seferinde yenilenir. Teknik analizde: Osilatörler, fiyat hareketlerini analiz etmek için kullanılır. Osilatörlerin ortak çalışma prensipleri: Pozitif geri besleme: Çıkışın bir kısmı, girişle aynı fazda olacak şekilde girişe geri verilir. Frekans belirleme ünitesi: Osilatörün belirlenen bir frekansta osilasyon yapabilmesi için kullanılır. Genlik sınırlayıcı ve yükseltici: Sinyalin genlik ve frekansının sabit tutulabilmesi için gereklidir.

Osilatörlerin çalışma şekli, kullanım alanlarına göre değişiklik gösterebilir: Elektronik devrelerde: Osilatörler, bir yükselteç yardımıyla verdiği çıktıyı girdi olarak geri alır ve bu sayede sinyal her seferinde yenilenir. Teknik analizde: Osilatörler, fiyat hareketlerini analiz etmek için kullanılır. Osilatörlerin ortak çalışma prensipleri: Pozitif geri besleme: Çıkışın bir kısmı, girişle aynı fazda olacak şekilde girişe geri verilir. Frekans belirleme ünitesi: Osilatörün belirlenen bir frekansta osilasyon yapabilmesi için kullanılır. Genlik sınırlayıcı ve yükseltici: Sinyalin genlik ve frekansının sabit tutulabilmesi için gereklidir.

Flip-flop devresinde ardışıl devre, çıkışların bir önceki çıkış değerine bağlı olduğu devre türüdür. Ardışıl devrelerin özellikleri: Bellek özelliği: Çıkışlar hatırlanır ve giriş olarak kullanılır. Önceki çıkış etkisi: Kombinasyonel devrelerden farklı olarak, önceki çıkış değeri sonucu etkiler. Senkron ve asenkron türleri: Senkron devrelerde saat sinyali bulunurken, asenkron devrelerde bulunmaz. Flip-flop, ardışıl devrelerde kullanılan bir bellek elemanıdır.

Kısa devre akımı ve anma akımı arasındaki fark şu şekildedir: Kısa devre akımı: Elektrik tesisatlarında, faz iletkenleri arasında veya toprak ile iletken bir bağlantı oluştuğunda meydana gelen akımdır. Anma akımı: Bir motorun veya elektrik bileşeninin, aşırı ısınmadan veya yalıtımına zarar vermeden güvenli bir şekilde taşıyabileceği maksimum sürekli akımdır. Özetle, kısa devre akımı anlık ve genellikle yüksek bir değer iken, anma akımı normal çalışma koşulları altında güvenli taşıma kapasitesini ifade eder.

XL, bobinlerin alternatif akım devrelerinde frekansla doğru orantılı olarak değişen direncini ifade eden endüktif reaktans'ın sembolüdür.

Sıfır akım geçişli yumuşak anahtarlama (ZCS) yapmak için aşağıdaki adımlar izlenebilir: 1. Rezonans kol ekleme: Ana anahtarların iletim ve kesim geçişlerinde, iki yardımcı anahtar, bir endüktans ve bir bobinden oluşan bir rezonans kol eklenir. 2. Akımın yönlendirilmesi: Ana anahtarlar iletimden çıkarken, yük akımı yardımcı devreye yönlendirilir. 3. Anahtarlama sinyali kesme: Rezonans kol akımı yük akımına eşit olduğunda, ana ve yardımcı anahtarlar sıfır akım altında kesime götürülür. ZCS'nin bazı avantajları: Anahtarlama kayıpları azalır. Daha yüksek anahtarlama frekansı ve bant genişliği kontrolü sağlanır. EMI (elektromanyetik girişim) ve dv/dt problemleri ortadan kalkar. ZCS, genellikle PWM (darbe genişlik modülasyonlu) DC-DC dönüştürücülerde kullanılır.

Gerilim bölücü ile ilgili soruların çözümünde Ohm Yasası ve Kirchhoff Gerilim Yasası kullanılır. Çözüm adımları: 1. Ohm Yasası ile hesaplama: Gerilim bölücü devrelerde, her bir direnç boyunca düşen gerilim, direnç değerine orantılı olarak hesaplanır. 2. Kirchhoff Gerilim Yasası ile doğrulama: Gerilim bölücü devrelerdeki tüm gerilim düşüşlerinin toplamı, besleme gerilimine eşit olmalıdır. Örnek soru çözümü için şu kaynaklar kullanılabilir: youtube.com'da "Gerilim Bölücü Devre Soru Çözümü" videosu; devreyakan.com'da "Gerilim Bölücü" başlıklı yazı.

Evet, TOBB ETÜ'de devre teorisi dersleri zor olarak değerlendirilmektedir. Özellikle ELE 201 - Devre Analizi dersi, elektrikle ilgili birçok dersin ön koşulu olup, bu derste başarısız olan öğrenci sayısının fazla olduğu belirtilmektedir. Ancak, okulun akademik kadrosunun ve eğitiminin mimarlık ve elektrik-elektronik mühendisliği (EE) için son derece kaliteli olduğu da ifade edilmektedir. Zorluk algısı kişiden kişiye değişebilir.

Paralel bağlı kondansatörler, her bir kondansatör üzerinden aynı gerilim düştüğü için seri bağlı kondansatörlerden daha büyük sığaya sahiptir. Paralel bağlı kondansatörlerde eşdeğer sığa, 𝐶𝑒ş = ∑𝑖 𝐶𝑖 formülü ile hesaplanır. Bu formüller, paralel bağlı kondansatörlerin eşdeğer sığasının, her bir kondansatörün sığalarının toplamına eşit olduğunu; seri bağlı kondansatörlerin eşdeğer sığasının ise her bir kondansatörün ters sığalarının toplamının tersi olduğunu gösterir.

Elektrik elektronik mühendisliğinin temel kavramlarından bazıları şunlardır: Elektrik devresi. Üreteç. Tüketeç. İletken. Direnç. Akım. Doğru akım (DC). Alternatif/değişken akım (AC). Elektromotor kuvvet (EMK). Gerilim.

Endüstriyel elektronikte işlemsel kuvvetlendirici (op-amp) kullanım alanlarından bazıları şunlardır: Ölçme. Otomatik kontrol. Analog/dijital ve dijital/analog dönüştürücüler. Ayrıca, işlemsel kuvvetlendirici; fonksiyon üreteçleri, analog çarpma devreleri, doğrultucular, gerilim karşılaştırıcılar, Schmitt tetikleme devreleri gibi çeşitli devre yapılarının oluşturulmasında da kullanılır.

L78 serisi voltaj regülatörü, giriş voltajını sabit bir çıkış voltajına dönüştürmek için çeşitli elektronik bileşenler ve kontrol devreleri kullanır. Çalışma prensibi: Lineer voltaj regülatörleri. Anahtarlamalı voltaj regülatörleri. L78 serisi regülatörler, iç akım sınırlandırma, termal kapatma ve güvenli alan koruması gibi özelliklere sahiptir.

Bir op-amp'ın gerilim kazancı, geri besleme dirençlerinin oranına bağlıdır. Ayrıca, op-amp'ın gerilim kazancı aşağıdaki faktörlere de bağlı olabilir: Giriş empedansı. Çıkış empedansı. Pratikte hiçbir op-amp ideal özelliklere tam olarak sahip değildir.

JFET'in gm (transiletkenlik) değeri, aşağıdaki formülle hesaplanır: gm = 2IDSS Vp (1 - VGS Vp) Bu formülde: IDSS, drain doygunluk akımıdır; Vp, JFET'in parametre değeridir; VGS, kapı-kaynak gerilimi (gate-source voltage) değeridir. Ayrıca, gm değerini hesaplamak için şu adımlar izlenebilir: 1. JFET'in IDSS ve Vp değerlerini belirlemek için gerekli işlemleri tamamlayın. 2. Kaynağı ortak devreyi incelemek için gerekli devreyi kurun. 3. VS=0 iken, VRD ve VGS gerilimlerinin dc değerlerini ölçün. Daha detaylı bilgi ve farklı hesaplama yöntemleri için aşağıdaki kaynaklara başvurulabilir: learningaboutelectronics.com; diyaudio.com.