DevreTeorisi

Monostable (tek kararlı) multivibratör, tetikleme sinyali ile konum değiştiren ve belirlenen süre sonunda tekrar eski konumlarına geri dönen multivibratör çeşididir. Bu tür multivibratörlerde transistörlerden biri sürekli kesimde, diğeri ise sürekli iletimdedir.

Elektrik ve elektronik alanında bazı modüller şunlardır: Elektromanyetik Dalgalar. Programlanabilir Mantıksal Denetleyici. Enerji Dönüşümü. Optik Sistem Tasarımı. Elektrik Tesisleri. Haberleşme Sistemleri Analizi. Elektrik Makineleri. Güç Elektroniği. Ağ Teknolojileri. Sensör Tasarımı. Ayrıca, transistörler, diyotlar, entegre devreler, röleler ve sensörler gibi aktif ve pasif elektronik komponentler de elektrik ve elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılır.

RLC devrelerinde rezonans, bir devredeki endüktif reaktans (XL) ve kapasitif reaktansın (XC) birbirine eşit olması durumudur. Rezonans frekansını (fo) hesaplamak için kullanılan formül: f₀ = 1 / (2π√(L C)). RLC devreleri, radarların verici ve alıcılarının çalışma frekanslarını kontrol etmede ve radyo alıcılarında istenilen istasyon frekanslarının ayarlanmasında kullanılır.

Mikroelektronik devreler dersinde işlenen bazı konular: İşlemsel yükselteçler ve ideal olmayan özellikleri. Diyotlar, doğrultucu devreler ve zener güç kaynağı tasarımı. İki kutuplu jonksiyon transistörler (BJT), ön gerilimlemesi, dc ve küçük sinyal analizi. Alan etkili transistörler (FET), ön gerilimlemesi, dc ve küçük sinyal analizi. Temel sinyaller, kuvvetlendirici kavramı ve analog-digital sinyal kavramı. İki portlu devreler. Yarı iletken yapısı ve çalışma ilkesi. Mantık devreleri ve sayısal veri temsil eden elektriksel darbelerin kontrolü. Ayrıca, mikroelektronik devrelerin yapısı, devre elemanlarının çalışma prensipleri ve karakteristik özellikleri de ele alınır.

Op-amp'in dönüş hızı (slew rate) aşağıdaki formülle hesaplanabilir: Slew Rate = (Vi - Vf) / (ti - tf). Burada: Vi ilk voltajı, Vf son voltajı, ti ilk voltajın ölçüldüğü zamanı, tf son voltajın ölçüldüğü zamanı ifade eder. Birim olarak genellikle mikrosaniye başına volt (V/µs) kullanılır. Alternatif olarak, dönüş hızı, aşağıdaki formülle de hesaplanabilir: Slew Rate = 2π × Frekans (Fr) × Voltaj (V) × 10⁻⁶. Burada: Fr Hertz (Hz) cinsinden sinyal frekansını, V Volt (V) cinsinden sinyalin tepe voltajını ifade eder. Dönüş hızı, giriş sinyalindeki değişikliklere yanıt olarak çıkış voltajının ne kadar hızlı değişebileceğini gösterir.

Seri rezonans, bir bobin (L) ve bir kondansatör (C) seri bağlandığında oluşur. Bu durumda: Akım maksimum, gerilim ve direnç üzerindeki gerilim ise minimum olur. Devrenin empedansı minimum, admitansı ise maksimum olur. Rezonans frekansında, endüktansın reaktif gücü, kondansatörün reaktif gücüne eşit olur. Paralel rezonans, bir bobin ve bir kondansatör paralel bağlandığında oluşur. Bu durumda: Akım ve gerilim maksimum olur. Devrenin empedansı maksimum, admitansı ise minimum olur. Rezonans frekansında, kaynaktan çekilen akım minimum olur. Rezonans, bir sistemin belirli frekanslarda daha büyük genliklerde salınım yapma eğilimidir.

Toplayıcı devreleri, kullanım amaçlarına ve çalışma prensiplerine göre çeşitli türlere ayrılır: Kullanım amaçlarına göre: Yarı toplayıcı (half adder). Tam toplayıcı (full adder). Çalışma prensiplerine göre: Paralel toplayıcı. Seri toplayıcı. İleriye dönük toplayıcı (look-ahead adder).

Thevenin teoremi, bir elektrik devresini, ne kadar karmaşık olursa olsun, tek bir gerilim kaynağı ve ona seri bağlı bir direnç ile göstermeyi sağlayan bir teoremdir. Bu teoremin adımları şu şekildedir: 1. Devrede bağımsız kaynaklar iptal edilir (akım kaynakları açık devre, gerilim kaynakları kısa devre yapılır). 2. Devrenin iki açık ucu arasındaki dirençlerin eş değeri (Rth) bulunur. 3. İptal edilen kaynaklar tekrar devreye dahil edilerek akımın değeri ölçülür. 4. Açık uçlar arasından görülen direnç değerinin, bulunan akım değeri ile çarpılarak gerilim eş değeri (Eth) bulunur. Thevenin teoremi, özellikle güç veya batarya sistemlerinin analizinde ve birbirine bağlı dirençli devrelerde kullanışlıdır. Teoremi 1853'te Hermann von Helmholtz ve 1883'te Léon Charles Thévenin birbirlerinden bağımsız olarak geliştirmiştir.

Op-amp (işlevsel yükseltici) ile ilgili temel sorular şunlar olabilir: Op-amp nedir? Op-amp, İngilizce "Operational Amplifier" ifadesinin kısaltmasıdır ve elektronik devrelerin işlevselliğini artırmak amacıyla kullanılan, sinyal yükseltme gücü yüksek olan entegre devrelerdir. Op-amp'in çalışma prensibi nedir? Op-amp'lerde genellikle iki giriş, bir çıkış ve iki besleme ucu bulunur. Op-amp'in kullanım alanları nelerdir? Op-amp'ler, dört işlem hesabı, türev ve integral alma gibi matematiksel işlemlerde kullanılır. Op-amp'in ideal özellikleri nelerdir? İdeal bir işlevsel yükseltecin kazancı sonsuz, çıkış direncinin değeri sıfırdır. Op-amp çeşitleri nelerdir? Op-amp çeşitlerinden bazıları şunlardır: gerilim karşılaştırıcı, terslemeyen yükselteç, tersleyen yükselteç, gerilim izleyici, toplayan yükselteç, fark alıcı yükselteç, türev alıcı yükselteç, integral alan yükselteç.

Kondansatör ve bobin seri bağlandığında şu durumlar meydana gelir: Akım: Seri bağlı elemanların her birinden geçen akım aynıdır. Gerilim: Kondansatörlerin uçları arasındaki gerilimlerin toplamı, devreye uygulanan potansiyel farka eşittir. Faz farkı: Bobinin endüktif reaktansına veya kondansatörün kapasitif reaktansına göre devre, R-L veya R-C seri devre özelliği gösterir. Ayrıca, direnç, bobin ve kondansatör seri devresinde, gerilimlerin ve akımların yönleri farklı olabilir.

RLC devresinde kapasitör ve bobin toplama işlemi, seri veya paralel bağlama yöntemleriyle gerçekleştirilir. Seri Bağlama: Bobinlerin Seri Bağlanması: Seri bağlı bobinlerin toplam endüktansı, her bir bobin endüktansının toplanmasıyla bulunur. Kapasitörlerin Seri Bağlanması: Seri bağlı kapasitörlerin toplam kapasitansı, her bir kapasitörün ters kapasitanslarının terslerinin toplanmasıyla bulunur (1/C1 + 1/C2 + ... = 1/CT). Paralel Bağlama: Bobinlerin Paralel Bağlanması: Paralel bağlı bobinlerin toplam endüktansı, paralel bir direnç devresinin toplam direncinin bulunması gibi hesaplanır. Kapasitörlerin Paralel Bağlanması: Paralel bağlı kapasitörlerin toplam kapasitansı, her bir kapasitörün kapasitanslarının toplanmasıyla bulunur (C1 + C2 + ... = CT). Daha fazla bilgi için aşağıdaki kaynaklara başvurulabilir: kontrolotomasyon.wordpress.com; devreyakan.com.

Endüktif reaktans (XL), bir bobinin alternatif akım devrelerinde frekansla doğru orantılı olarak değişen direncidir. Endüktif reaktansın belirlenmesinde etkili olan faktörler şunlardır: Frekans (f). Endüktans (L). İndüktans (L) ise bir indüktörün manyetik alan içerisinde enerji depolama kapasitesidir. İndüktansın belirlenmesinde etkili olan faktörler şunlardır: Kullanılan iletkenin cinsi, çapı, örgü şekli, faz sayısı ve fazlara ait iletkenlerin direk üzerindeki pozisyonları. Faz iletkenleri arasındaki mesafe. Ayrıca, birçok indüktörün yapımında kullanılan manyetik malzemeler, doygunluk etkisi nedeniyle doğrusal olmayan manyetik geçirgenlik değerlerine sahiptir.

Bir RLC seri devresinin rezonans frekansı, f₀ = 1 / (2π√(L C)) formülü ile hesaplanır. f₀: Hertz (Hz) cinsinden rezonans frekansıdır. L: Henry (H) cinsinden endüktanstır. C: Farad (F) cinsinden kapasitanstır. Örnek hesaplama: L = 10 mH (0.01 H) ve C = 100 nF (1 × 10⁻⁷ F) değerlerine sahip bir RLC devresi için: f₀ = 1 / (2π√(0.01 1 × 10⁻⁷))) = 1 / (2π√(1 × 10⁻⁹))) = 1 / (2π 3.16 × 10⁻⁵)) ≈ 5,033 Hz. Bu, devrenin rezonans frekansının yaklaşık 5.03 kHz olduğu anlamına gelir. Doğru ölçümler için bileşen değerlerinin ve parazitik direncin dikkate alınması gerekir.

Thevenin teoremi kullanarak akım bulmak için aşağıdaki adımlar izlenir: 1. Bağımsız kaynakların iptali: Akım kaynakları açık devre, gerilim kaynakları ise kısa devre yapılır. 2. Eşdeğer direnç hesaplama: Devrenin iki açık ucu arasındaki eşdeğer direnç (Rth) bulunur. 3. Akımın ölçülmesi: İptal edilen kaynaklar tekrar devreye dahil edilerek akımın değeri ölçülür. 4. Gerilim eş değeri hesaplama: Açık uçlar arasından görülen direnç değerinin bulunan akım değeri ile çarpılmasıyla gerilim eş değeri (Eth) bulunur. Thevenin eşdeğer devresi, bir gerilim kaynağı (Vth) ve ona seri bağlı bir dirençten (Rth) oluşur.

Analog devrelerde kullanılan bazı temel elemanlar şunlardır: Direnç (Resistor). Kondansatör (Capacitor). Bobin (Inductor). Transistör. Diyot. Op-Amp (Operasyonel Yükselteç). Potansiyometre. Ayrıca, analog devrelerde trimpot, reosta, LDR, NTC, PTC ve VDR gibi ayarlı ve ortam etkili dirençler de kullanılır.

Düğüm gerilimleri yönteminde referans düğüm seçimi için şu adımlar izlenir: 1. Düğümlerin belirlenmesi. 2. Referans düğümün belirlenmesi. 3. Seçim kontrolü. Referans düğümü genelde "toprak (ground)" olarak isimlendirilir ve sıfır potansiyelli kabul edilir.

Seri bağlı devrelerde akım, hat ortak olduğu için tüm devre elemanlarının üzerinden aynı yönde ve eşit miktarda geçer. Seri bağlı dirençlerin terminalleri art arda birbirine bağlı olduğundan, bir direnç üzerinden geçen bir elektron, seri bağlanan diğer dirençlerden de geçmek zorundadır. Ayrıca, Ohm Kanunu'na göre (I = V/R), seri bağlı dirençlerde tüm dirençler üzerinden eşit akım akar, çünkü akım şiddeti her yerde eşittir.

Kondansatörlerin 5 zaman sabitinde tam olarak şarj olmasının nedeni, zaman sabitinin (RxC) değerinin 5 ile çarpılması gerekmesidir. Zaman sabiti, direnç (R) ve kapasitörün (C) çarpımına eşittir. Örneğin, bir devrede zaman sabiti (RxC) 1 saniye ise, kondansatörün tam dolum süresi 5 saniye olarak hesaplanır. Gerçekte ise, kapasitörün tamamen dolmadan önce, dielektrik malzeme içinde depolanan enerjinin bir kısmı dielektrik malzeme tarafından tutulabilir veya etkili bir şekilde kullanılamayabilir.

Kondansatörler, DC (doğru akım) devrelerde enerji depolayamadıkları ve sadece alternatif akımı (AC) iletebildikleri için DC devrelerde kullanılmaz. DC devrelerde kondansatörler, ilk anda şarj olur ancak DC akım kesildikten sonra şarj durumunu uzun süre koruyamaz.

NPN ve PNP sensörlerinin hangisinin daha iyi olduğu, kullanım amacına ve sistemin gereksinimlerine bağlıdır. NPN sensörlerinin bazı avantajları: Genellikle daha uygun maliyetlidir. Ortak bir pozitif kaynağı paylaşan birden fazla sensörlü sistemlerde avantaj sağlar. PNP sensörlerinin bazı avantajları: Akım kaynağı oldukları için daha az karmaşık kablolama gerektirir ve daha iyi gürültü bağışıklığı sunar. Kazara topraklamanın meydana gelebileceği durumlarda istenmeyen aktivasyon riskini azaltır. Ayrıca, NPN sensörleri Avrupa'da, PNP sensörleri ise genellikle Avrupa ve Kuzey Amerika'da daha yaygın olarak kullanılmaktadır.