Transcript 1. Bolum - Erciyes Üniversitesi | Elektrik Elektronik Mühendisliği

DİJİTAL ELEKTRONİK

Sayısal Devreler

Rezistör Transistör Lojik

Diyot Transistör Lojik

Transistör Transistör Lojik

Emiter Kuplajlı Lojik

Mosfet Kapıları

Analog Anahtarlar

Multivibratörler

Diğer Konular
1
DİJİTAL ELEKTRONİK
Analog Devre Elemanları
Triyak
Güç transitörü
Opamp ve OTA
Tristör
*
2
DİJİTAL ELEKTRONİK
Analog Devre Nedir ?
Analog devrelerde çıkış büyüklüğü;



Giriş işaretinin büyüklüğü ile,
Devredeki diğer elemanlara bağlı olarak
sıfır ile maksimum bir büyüklük arasında bir değer alır.
Yani çıkış sürekli olarak (Analog) artabilir veya azalabilir.
Şekil 1: Analog aydınlık ayarı
3
DİJİTAL ELEKTRONİK
Dijital Devre Nedir ?



“Dijital” terimi Avrupa dillerindeki “digital” teriminin okunuşu olup Türkçe karşılığı
“Sayısal”dır.
Analog sistemlerde elektrik sinyalleri sürekli olarak değişir ve belli sınırlar içinde her değeri
alabilirler.
Sayısal sistemlerde ise elektriksel sinyaller olduğu gibi iletilmez. Bu sinyallerin yerine bunlara
karşı düşen rakamlar iletilir.
4
DİJİTAL ELEKTRONİK
Dijital Devre Nedir ?
Başlangıçta elektronik devrelerin hemen hemen tamamı “analog” olarak
gerçekleştiriliyordu. Fakat zaman içinde “sayısal” devreler çoğalmaya ve analog devrelerin
yerini almaya başladı.







Çünkü sayısal elektronik devreler:
Daha güvenilirdir.
benzer sistemler aynı tarzda çalışır.
Sinyal kalitesi yüksektir.
Gürültü ve dış etkilerden çok az etkilenir.
Daha ucuzdur (Pek çok uygulamada).
Kopyalama ve iletim sırasında bozulmaz. (İlk kopya ile yüzüncü kopyanın kalitesi aynıdır)
Geniş çaplı tümleşik devreler (VLSI: Very Large Scale Integrated Circuits) halinde bütün
sistemin tek bir kırmık (chip) olarak imalata uyundur.
5
DİJİTAL ELEKTRONİK
Dijital Devre Nedir ?

Sayısal elektronik sistemler 1950 yıllarında ilk tüplü bilgisayarın icadı ile
uygulanmaya başladı.

Buna karşılık ilk elektronik kol saatleri ve küçük, ucuz hesap makinelerinin
piyasaya çıkması ancak 1970’li yıllarda mümkün oldu.

1970’den sonra sayısal elektronik devreler yaygınlaşmaya başladı
Yaygın kullanılan dijital sistemler;
CD(Compact Disc),
DAT (Digital Audio Tape),
VCD (Video CD),
DVD (Digital Video Disc)

Dijital TV kameraları, Fotoğraf makinaları, Dijital radyo ve televizyon
yayınları ise çok yakında tamamen dijital hale dönüşecek gibi görünmektedir.
6
DİJİTAL ELEKTRONİK
Dijital Devre Nedir ?

Dijital devrelerde çıkış sadece iki değer alabilir. Ara değerler sözkonusu değildir.

Mesela Low bölgesi 0.8 Volt, High bölgesi de 3 Volt ile belirlenmiş olsun.
Bu durumda 0.8 voltun altındaki bütün değerler Low seviyeyi temsil eder.
3 voltun üzerindeki bütün değerlerde High seviyeyi temsil eder. Dolayısı ile 3
volt High görüldüğü gibi, 6 voltta artık High sınırları içindedir.

Çıkış değerleri şu şekilde ifade edilebilir.
Açık
veya
0
veya
Yüksek (H)
veya
Evet
veya
Doğru
veya
kapalı
1
Alçak (L)
Hayır
Yanlış
7
DİJİTAL ELEKTRONİK
Dijital Devre Nedir ?

Bu ikili mantık sisteminde çıkışta ancak iki değerli (Binary) bilgi oluşunu bir
örnek devreyle vurgulayalım.
Anahtar açık lamba yanmıyor

Anahtar kapalı, Lamba yanıyor
Bu günkü elektronik uygulamalar da artık mekanik anahtarların yerini tüm
devre tekniği ile hazırlanmış anahtarlama elemanları almıştır.
8
DİJİTAL ELEKTRONİK
Dijital Devre Nedir ?



Farkında olmadan VE - VE DEĞİL, VEYA - VEYA DEĞİL gibi mantıksal kararlar
vermek zorunda kaldığımız günlük yaşantımızdan bir VE kararı örneği verelim.
Dijital Elektronik dersinden geçme prosedürü :
Dersi benimseyip, seviyor mu : Evet
Derse devam etti mi : Evet
Vize ve Final’den geçecek notları aldı mı : Evet
KARAR : Evet ( Bu öğrenci dijital elektronikten geçer.)
Burada kararın (Evet) olabilmesi için yukarıdaki üç koşulun her birinin (Evet) olması
gerekir.
Bu durum 3 girişli VE kapısı ile temsil edilir.
1
2
3
Karar
9
DİJİTAL ELEKTRONİK

Lojik sistemlerde Pozitif ve Negatif lojik olmak üzere iki türlü durum mevcuttur.

Pozitif lojik kullanan sistemde High seviye (1) , Low seviye (0) ‘ı temsil eder.

Negatif lojik kullanan sistemde High seviye (0) , Low seviye (1) ‘i temsil eder.
10
DİJİTAL ELEKTRONİK
Dijital teknikte sıklıkla kullanılan elemanlar : KAPILAR
VE Kapısı
Anahtarlar
Lamba
A
B
Y
Açık
Açık
Kapalı
Kapalı
Açık
Kapalı
Açık
Kapalı
Sönük
Sönük
Sönük
Yanıyor
Şekil 4: VE kapısının elektriksel eşdeğer devresi
Girişler
Çıkış
A
B
Y
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
0
1
(a)
(b)
(c)
Şekil 5: VE Kapısı a) Sembol b) doğruluk Tablosu c) Boolean ifadesi
11
DİJİTAL ELEKTRONİK
VE Kapısı
A
0
0
0
0
1
1
1
1
Girişler
B
0
0
1
1
0
0
1
1
C
0
1
0
1
0
1
0
1
Çıkış
Y
0
0
0
0
0
0
0
1
(a)
(b)
(c)
Şekil 6: 3 girişli VE kapısı a) sembol b) doğruluk tablosu c)Boolean ifadesi
12
DİJİTAL ELEKTRONİK
VE Kapısı
7408 entegre devresi
13
DİJİTAL ELEKTRONİK
VE Kapısı
Diyotlu VE kapısı (Pozitif Lojik)
Transistörlü VE kapısı
14
DİJİTAL ELEKTRONİK
VEYA Kapısı
Anahtarlar Lamba
A
B
Y
Açık Açık Sönük
Açık Kapalı Yanık
Kapalı Açık Yanık
Kapalı Kapalı Yanık
Şekil 10:VEYA Kapısının elektriksel eşdeğer devresi
Girişler Çıkış
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
Y
0
1
1
1
Şekil 11: VEYA Kapısı a) Sembol b) Doğruluk Tablosu c) Boolean ifadesi
15
DİJİTAL ELEKTRONİK
VEYA Kapısı
Girişler Çıkış
A B C Y
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1
Şekil 12: 3 girişli VEYA kapısı
16
DİJİTAL ELEKTRONİK
VEYA Kapısı
Şekil 13: 7432 Entegre devresi
17
DİJİTAL ELEKTRONİK
VEYA Kapısı
Şekil 14: Diyotlu VEYA kapısı
Şekil 15: Transistörlü veya kapısı
18
DİJİTAL ELEKTRONİK

NOT Kapısı
NOT kapısının bir giriş birde çıkış ucu vardır.
Giriş ne ise çıkış onun tersidir.
1.
Kullanılış Amacı :
Ters alma işlemlerinde

2.
İletim gecikmesi sağlamak için.
Birden fazla NOT seti bağlanarak iki nokta arasında istenilen sürede iletim
gecikmesi sağlanır.
3.
Tampon (Buffer) olarak kullanılır.
TTL entegrelerin birbirlerini sürmesinde, çıkışlara bağlanacak entegre sayısını
artırabilir.
19
DİJİTAL ELEKTRONİK
NOT Kapısı
a) Sembol
Girişler
Çıkış
A
Y
0
1
1
0
b) doğruluk Tablosu
c)Boolean ifadesi
Şekil 16: NOT kapısı
Şekil 17: Transistörlü NOT kapısı
20
DİJİTAL ELEKTRONİK
NOT Kapısı
Şekil 18: 7404 Entegre devresi
21
DİJİTAL ELEKTRONİK
VE DEĞİL Kapısı

Şekil 19: VE DEĞİL Kapısı a) Sembol b) Doğruluk Tablosu c) Boolean Ifadesi
Bu kapı çıkışına NOT kapısı bağlanmış VE kapısı olarak düşünülebilir.
Şekil 20: VEDEĞİL Kapısı eşdeğer devresi
22
DİJİTAL ELEKTRONİK
VE DEĞİL Kapısı

Ayrıca VEDEĞİL kapısı kullanılarak NOT kapısı elde etmek mümkündür.
Bunu gerçeklemek için sadece iki girişi birbirine bağlamak yeterlidir.
Bu durumda her iki giriş ya 1 yada 0 olacaktır.
Şekil 21: VEDEĞİL Kapısının tersleyici olarak kullanılması
23
DİJİTAL ELEKTRONİK


VE DEĞİL Kapısı
VEDEĞİL kapısı dijital devrelerin temel elemanlarından birisidir.
Şimdiye kadar gördüğümüz kapılar VEDEĞİL kapısı kullanılarak elde edilebilir.
Şekil 22: 7400 Entegre Devresi
24
DİJİTAL ELEKTRONİK
VEYADEĞİL Kapısı

Bu kapıyı, VEYA kapısının çıkışına bir tersleyici bağlanmış şekli olarak
düşünebiliriz.
Şekil 23: VEYADEĞİL Kapısı
25
DİJİTAL ELEKTRONİK
VEYADEĞİL Kapısı
Şekil 24: VEYADEĞİL Kapısı eşdeğer devresi
Şekil 25: 7402 Entegre devresi
26
DİJİTAL ELEKTRONİK
Özel VEYA Kapısı

Bu kapı da girişler eşit olursa çıkış 0, eğer girişler farklı olursa çıkış 1 olur.
Şekil 26: Özel VEYA Kapısı ve 7486 entegre devresi
27
DİJİTAL ELEKTRONİK
Özel VEYA DEĞİL Kapısı


Bu kapının girişleri eşit olduğunda çıkışı 1, girişleri farklı olduğunda ise çıkışı 0 olur.
Yani XOR kapısının çıkışının terslenmiş hali olarak düşünebiliriz.
Şekil 27: Özel VEYADEĞİL Kapısı
28
DİJİTAL ELEKTRONİK
IC devrelerin üstünlükleri :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Yüzbinlerce Diyot, transistör, direnç vs. birarada bulunabilmektedir.
Çok karışık cihazların hacimsel olarak küçülmesi ve basitleşmesi sağlanabilmektedir.
Daha hafiftir
Daha az ısı oluşturur
işlevini daha hızlı yapar
Daha az güç harcar
Maliyeti daha düşüktür.
Birbirlerine lehimle bağlı olmadıklarından arıza olasılığı azdır.
Sakıncaları
a)
b)
c)
d)
Akımın ısı etkisi, minik devre elemanlarım bozacağından, yüksek akımlı devrelerde
kullanılamaz.
Voltajın, birbirine çok yakın olan devre elemanları arasındaki yalıtkanı delme etkisi
nedeniyle, yüksek voltajlı devrelerde kullanılamaz.
Çok yer işgal etmeleri nedeniyle, entegre içinde, direnç ve kondansatör oluşturmak
zordur (Zorunluluk olmadıkça, direnç ve kondansatör, entegreden uç çıkarılarak,
harici olarak bağlanır).
Tamir edilemez, içindeki bir eleman dahi bozulsa tüm entegre, yenisi ile değiştirilir.
29
DİJİTAL ELEKTRONİK
Entegrelerin Pin numaralarının bulunması :
•Entegrelerin üst yüzeyinin bir tarafında bir çentik vardır.
•Bu çentik sol tarafta kalacak şekilde entegreye üstten bakılır.
•Bu durumda altta en soldaki pin 1 numaralı pindir.
•Bunun yanındaki pin 2 numaralı pin
olmak üzere bu
şekilde devam eder.
•En büyük pin numarası üst sıradaki en soldaki pine aittir.
30
DİJİTAL ELEKTRONİK



TRANSİSTÖRÜN ANAHTAR OLARAK KULLANILMASI
Tam iletimde yada tam kesimde olmasına izin verilir.
Ara durumlardan mümkün olduğu kadar hızlı geçilmelidir. Bu hızlı geçiş kayıp
gücünün düşük tutulması açısından da önemlidir.
Baz yeterince sabit bir kumanda akımı (baz akımı) verir ya da bu akımı tamamıyla
keser.
R direncinin özelliği :
Transistörün aşırı yüklenmemesi için kumanda akımını sınırlayacak, transistörü tam
iletime (doyma) sürecek değere sahiptir.
31
DİJİTAL ELEKTRONİK
MEKANİK ANAHTARLARIN SINIRLAMALARI



Hızları sınırlıdır.
Sıçrama yaparlar.
İlk kapanma sırasında kontaklar kısa bir süre titreşirler. Bu durumda kısa tepki
sürelerine sahip dijital develerde belirsiz darbeler meydana gelir.
TRANSİSTÖR SINIRLAMALARI

Ters kutuplu emiter jonksiyonu voltajı : VEB : Bu voltaj emiterden beyze kırılma

DC akım kazancı (hFE) : Sıcaklığın azalmasıyla hFE ‘ninde değeri değişeceğinden,
voltajını aşmamalıdır. Bu değer 1V.....25V arasında olabilir.
devre o şekilde tasarlanmalıdır ki, beklenen en düşük sıcaklıkta bile transistör doyumda
kalabilmelidir.

Ters kollektör doyum akımı (ICBO): Kollektörden beyze doğru akan ters sızıntı
akımıdır. Yüksek sıcaklıklarda ihmal edilmemelidir.
32