Transcript Dijital Elektronik_temel kavramlar A

Dijital Elektronik
Bölüm I
Temel Kavramlar
İçerik
• 1. Bölüm (Temel Kavramlar)
– 1.1. Sayısal Sistemlerin Özellikleri
– 1.2. Geçiş Eğrileri
– 1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları
– 1.4. Çıkış Yelpazesi (fan-out)
1. Bölüm (Temel Kavramlar)
• 1.1. Sayısal Sistemlerin Özellikleri
– Sayısal bir sistem ikili sayı sistemine göre çalışır.
– Sayısal bir sistemi oluşturan elemanlar için iki olası
çalışma durumu mevcuttur.
Açık
0
Yüksek (H)
Evet
Doğru
veya
veya
veya
veya
veya
kapalı
1
Alçak (L)
Hayır
Yanlış
1.1. Sayısal Sistemlerin Özellikleri
• Örneğin bir bipolar transistör kesimde ya da
doyumda çalıştırılır.
• Aktif bölgede çalışma ise kesim-doyum geçiş
dışında söz konusu değildir.
1.1. Sayısal Sistemlerin Özellikleri
• Eleman toleransları ile çıkış ya da girişe
bağlanan diğer devrelerin etkisiyle, bu
seviyeler için tek bir değer vermek yerine birer
gerilim bölgesi tanımlamak daha doğru olur.
• Lojik 1: 4V, +1V
• Lojik 0: 0.2V, + 0.1V
ile verilir.
1.2. Geçiş Eğrileri (Transfer Fonksiyonu)
Yüksek çıkış
Yüksek çıkış
Düşük çıkış
Düşük çıkış
VTH=Eşik gerilimi (konum değiştirme gerilimi)
K=eğim (-1)
K=eğim (+1)
Pratikte bir lojik devrenin geçiş eğrisinde keskin geçişler sağlamak mümkün değildir. Eviren
bir lojik devre Lojik 1’den Lojik 0’a geçerken, aktif çalışma bölgesine girmekte ve eğimin -1
olduğu bu bölgede transistör kuvvetlendirici olarak çalışmaktadır. Bu bölgenin olabildiğince
küçük tutulması gerekir.
1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları
Sayısal sistemlerdeki
gürültü, lojik düğümlerdeki
akım ve gerilimlerde
görülen istenmeyen
değişimler anlamına gelir.
Gürültünün genlik değeri
belirli bir kritik değerden
küçükse gürültü işareti
girişle çıkış arasında
zayıflatılabilir.
Bu kritik değere gürültü
marjı adı verilir.
1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları
Düzgün bir sayısal
sistemde gürültü,
her bir devreden
geçerken yada
gerekli iletişim
sağlanırken
zayıflatılabilir.
Bu bakımdan
bakıldığında sayısal
sistemler önemli bir
avantaj sağlarlar.
Analog bir sistemde
ise gürültü bir
kattan diğerine
kuvvetlendirilerek
aktarılır.
1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları
Gürültü işareti sayısal
devrelere dışarıdan
karışır.
Tipik olarak gürültü
işareti lojik
düğümlere ve
bağlantı hatlarına
istenmeyen kapasitif
ve endüktif etkiler
sonucunda karışır.
Endüktif ve kapasitif
elemanlar sadece
zamana bağlı
değişkenleri
geçirirken, sabit (dc)
işaretleri filtrelerler.
1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları
Dijital devrelerde hem çıkış
hem de girişte lojik
seviyelerde değişim
gözlenebilir.
Çıkış seviyeleri yandaki
etkilerden dolayı değişebilir:
• Devrenin imalat toleransı
• Sıcaklık değişimleri
• Besleme kaynağı değişimleri
• Çıkış düğümünün elektriksel olarak yüklenmesi
Çıkış lojik seviyelerinin iki dar
bölge içinde tutulabilmesi için
bu değişimlerin minimize
edilmesi gerekir.
1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları
• Dijital devreler için gürültü marjları aşağıdaki
gibi tanımlanır. Genel olarak gürültü marjları
yüksek ve düşük lojik seviyeleri için ayrı ayrı
NM = V -V
tanımlanır.
(Sürücü işaretin yüksek seviyede
H
OH
IH
bulunması durumu için gürültü
marjı)
NML= VIL-VOL
(Sürücü işaretin düşük seviyede
bulunması durumu için gürültü
marjı)
TW=VIH-VIL
Geçiş bölgesi genişliği
1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları
Gürültü marjları geçiş eğrileri yardımıyla da
verilebilir. Sürücü işaret benzer bir devre
tarafından uygulandığına göre aynı geçiş
eğrisi 90o döndürülerek geçiş eğrisi üzerine
çizilirse yandaki şekil elde edilir.
VO
VOH’
VOH
VOL’
VOL
VIL
VIL’ VIH VIH’
1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları
En kötü hal analizi: a)Sürülen kapının geçiş eğrisi
üst sınırda süren kapının geçiş eğrisi ise alt sınırda
bulunsun. Bu durumda NMH en küçük değerde
bulunmaktadır.
En kötü hal analizi: b)Sürülen kapının geçiş eğrisi
alt sınırda süren kapının geçiş eğrisi ise üst sınırda
bulunsun. Bu durumda NML en küçük değerde
bulunmaktadır.
1.4. Çıkış Yelpazesi (fan-out)
Giriş Yelpazesi (fan-in)
Bir lojik kapının çıkışına bir yada
daha fazla sayıda benzer kapının
girişi bağlanabilir. Yük olarak böyle
bir kapının çıkışına bağlanabilecek
girişlerin sayısı için bir N üst sınır
vardır. Bu sınıra çıkış yelpazesi adı
verilir.
Lojik fonksiyonlarda bir kapının sahip olabileceği maksimum bağımsız giriş
düğüm sayısına giriş yelpazesi adı verilir.