TEMEL ELEKTRONİK

TEMEL ELEKTRONİK

A) YARI İLETKENLİ ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

1 - Diyot :

Diyot tek yöne elektrik akımını ileten bir devre elemanıdır. Diyotun P kutbuna "Anot", N kutbuna da "Katot" adı verilir. Genellikle AC akımı DC akıma dönüştürmek için Doğrultmaç devrelerinde kullanılır. Diyot N tipi madde ile P tipi maddenin birleşiminden oluşur. Bu maddeler ilk birleştirildiğinde P tipi maddedeki oyuklarla N tipi maddedeki elektronlar iki maddenin birleşim noktasında buluşarak birbirlerini nötrlerler ve burada "Nötr" bir bölge oluşturular. Yandaki şekilde Nötr bölgeyi görebilirsiniz. Bu nötr bölge, kalan diğer elektron ve oyukların birleşmesine engel olur. Yandaki şekilde diyotun sembolünü görebilirsiniz. Şimdide diyotun doğru ve ters polarmalara karşı tepkilerini inceleyelim






Doğru Polarma :

Anot ucuna güç kaynağının pozitif (+) kutbu katot ucunada güç kaynağının negatif (-) kutbu bağlandığında P tipi maddedeki oyuklar güç kaynağının pozitif (+) kutbu tarafından, N tipi maddedeki elektronlar da güç kaynağının negatif (-) kutbu tarafından itilirler. Bu sayede aradaki nötr bölge yıkılmış olur ve kaynağın negatif (-) kutbunda pozitif (+) kutbuna doğru bir elektron akışı başlar. Yani diyot iletime geçmiştir. Fakat diyot nötr bölümü aşmak için diyot üzerinde 0.6 Voltluk bir gerilim düşümü meydana gelir. Bu gerilim düşümü Silisyumlu diyotlarda 0.6 Volt, Germanyum diyotlarda ise 0.2 Volttur. Bu gerilime diyotun "Eşik Gerilimi" adı verilir. Birde diyot üzerinde fazla akım geçirildiğinde diyot zarar görüp bozulabilir. Diyot üzerinden geçen akımın düşürülmesi için devreye birdr seri direnç bağlanmıştır. İdeal diyotta bu gerilim düşümü ve sızıntı akımı yoktur.







Ters Polarma :

Diyotun katot ucuna güğ kaynağının pozitif (+) kutbu, anot ucuna da güç kaynağının negatif (-) kutbu bağlandığında ise N tipi maddedeki elektronlar güç kaynağının negatif (-) kutbu tarafından, P tipi maddedeki oyuklarda güç kaynağının pozitif (+) kutbu tarafında çekilirler. Bu durumda ortadaki nötr bölge genişler, yani diyot yalıtıma geçmiş olur. Fakat Azınlık Taşıyıcılar bölümündede anlattığımız gibi diyota ters gerilim uydulandığında diyot yalıtımda iken çok küçük derecede bir akım geçer. Bunada "Sızıntı Akımı" adı verilir. Bu istenmeyen bir durumdur









2 - Zener Diyot :

Zener diyotlar normal diyotların delinme gerilimi noktansından faydalanılarak yapılmıştır. Zener diyot doğru polarmada normal diyot gibi çalışır. Ters polarmada ise zener diyota uygulanan gerilim "Zener Voltajı" ’nın altında ise zener yalıtıma geçer. Fakat bu voltajın üzerine çıkıldığında zener diyotun üzerine düşen gerilim zener voltajında sabit kalır. Üzerinden geçen akım değişken olabilir. Zenerden arta kalan gerilim ise zenere seri bağlı olan direncin üzerine düşer. Üretici firmalar 2 volttan 200 volt değerine kadar zener diyot üretirler. Zener diyotlar voltajı belli bir değerde sabit tutmak için yani regüle devrelerinde kullanılır. Yan tarafta zener diyotun simgesi, dış görünüşü ve ters polarmaya karşı tepkisi görülmektedir.

3 - Tunel Diyot :

Saf silisyum ve Germanyum maddelerine dafazla katkı maddesi katılarak Tunel diyotlar imal edilmektedir. Tunel diyotlar ters polarma altında çalışırlar. Üzerine uygulanan gerilim belli bir seviyeye ulaşana kadar akım seviyesi artarak ilerler. Gerilim belli bir seviyeye ulaştıktan sonrada üzerinden geçen akımda düşüş görülür. Tunel diyotlar bu düşüş gösterdiği bölge içinde kullanılırlar. Tunel diyotlar yüksek frekanslı devrelerde ve osilatörlerde kullanılır. Yan tarafta tunel diyotun sembolü ve dış görünüşü görülmektedir.

4 - Varikap Diyot :

Bu devre elemanını size anlatabilmem için ilk önce ön bilgi olarak size kondansatörden bahsetmem gerekecek. Kondansatörün mantığı, iki iletken arasında bir yalıtkan olmasıdır. Ve bu kondansatördeki iletkenlerin arasındaki uzaklık artırılarak ve azaltılarak kapasitesi değiştirilen kondasatörler mevcuttur. Fakat bunların bir dezanatajı var ki bu da çok maliyetli olması, çok yer kaplaması ve elle kumanda edilmek zorunda olması. Bu kondansatör türüne "Variable Kondansatör" diyoruz. Şimdi varible kondansatörlere her konuda üstün gelen bir rakip olan "Varikap Diyotu" anlatacağım. Varikap diyot, uclarına verilen gerilime oranla kapasite değiştiren bir ayarlı kondansatördür ve ters polarma altında çalışır. Boyut ve maliyet olarak variable kondansatörlerden çok çok kullanışlıdır. Diyot konusunda gördüğünüz gibi diyot da kondansatör gibi iki yarı iletken maddenin arasında nötr bölge yani yalıtkandan oluşur.Yan tarafta görüldüğü gibi üzerine uygulanan ters polarma gerilimi arttığı taktirde aradaki nötr bölge genişliler. Bu da iki yarı iletkenin aralarındaki mesafeyi arttırır. Böylece diyotun kapasitesi düşer. Gerilim azaltıldığında ise tam tersi olarak nötr bölge daralır ve kapasite artar. Bu eleman televizyon ve radyoların otomatik aramalarında kullanılır.

5 - Şotki (Schottky) Diyot :

Normal diyotlar çok yüksek frekanslarda üzerine uygulanan gerilimin yön değiştirmesine karşılık veremezler. Yani iletken durumdan yalıtkan duruma veya yalıtkan durumdan iletken duruma geçemezler. Bu hızlı değişimlere cevap verebilmesi için şotki diyotlar imal edilmiştir. Şotki diyotlar normal diyotun n ve p maddelerinin birleşim yezeyinin platinle kaplanmasından meydana gelmiştir. Birleşim yüzeyi platinle kaplanarak ortadaki nötr bölge inceltilmiş ve akımın nötr bölgeyi aşması kolaylaştrılmıştır.

6 - Led Diyot :

Led ışık yayan bir diyot türüdür. Lede doğru polarma uygulandığında p maddesindeki oyuklarla n maddesindeki elektronlar birleşim yüzeyinde nötrleşirler. Bu birleşme anında ortaya çıkan enerji ışık enerjisidir. Bu ışığın gözle görülebilmesi için ise p ve n maddelerinin birleşim yüzeyine "Galyum Arsenid" maddesi katılmıştır. Ledlerin, yeşil, kırmızı, sarı ve mavi olmak üzere 4 çeşit renk seçeneği vardır

7 - İnfraruj Led :

İnfraruj led, normal ledin birleşim yüzeyine galyum arsenid maddesi katılmamış halidir. Yani görünmez (mor ötesi) ışıktır. infraruj ledler televizyon veya müzik setlerinin kumandalarında, kumandanın göndediği frekansı televizyon veya müzik setine iletmek için kullanılır. Televizyon veya müzik setinde ise bu frekansı alan devre elemanına "Foto Diyot" denir. İnfraruj led ile normal ledin sembolleri aynıdır.

8 - Foto Diyot :

Foto diyotlar ters polarma altında kullanılırlar. Doğru polarmada normal diyotlar gibi iletken, ters polarmada ise n ve p maddelerinin birleşim yüzeyine ışık düşene kadar yalıtkandır. Birleşim yüzeyine ışık düştüğünde ise birleşim yüzeyindeki elektron ve oyuklar açığa çıkar ve bu şekilde foto diyot üzerinden akım geçmeye başlar. Bu akımın boyutu yaklaşık 20 mikroamper civarındadır. Foto diyot televizyon veya müzik setlerinin kumanda alıcılarında kullanılır.

9 - Optokuplörler :

Optokuplorler içinde bir adet foto diyot ve bir adet de infaruj led barındıran bir elektronik devre elemanıdır. Bu infaruj led ve foto diyotlar optokuplörün içerisine birbirini görecek şekilde yerleştrilmişlerdir. İnfraruj ledin uclarına verilen sinyal aynen foto diyotun uclarından alınır. Fakat foto diyotun uçlarındaki sinyal çok çok düşük olduğu için bir yükselteçle yükseltilmesi gerekir. Bu devre elemanının kullanım amacı ise bir devreden diğer bir devreye, elektriksel bir bağlantı olmaksızın bilgi iletmektir. Aradaki bağlantı ışıksal bir bağlantıdır.

10 - Transistör :

Tansistörler PNP ve NPN transistörler olarak iki türe ayrılırlar. NPN transistörler N, P ve N yarı iletken maddelerin birleşmesinden, PNP transistörler ise P, N ve P yarı iletken maddelerinin birleşmesinden meydana gelmişlerdir. Ortada kalan yarı iletken madde diğerlerine göre çok incedir. Transistörde her yalı iletken maddeden dışarı bir uç çıkartılmıştır. Bu uçlara "Kollektör, Beyz ve Emiter" isimlerini veriyoruz. Transistör beyz ve emiter uçlarına verilen küçük çaptaki akımlarla kollektör ile emiter uçları arasından geçen akımları kontrol ederler. Beyz ile emiter arasına verilen akımın yaklaşık %1 ’i beyz üzerinden geri kalanı ise kollektör üzerinden devresini tamamlar. Transistörler genel olarak yükseltme işlemi yaparlar. Transistörlerin katalog değerlerinde bu yükseltme kat sayıları bulunmaktadır. Bu yükseltme katsayısının birimi ise "Beta" ’dır. Şimdide NPN ve PNP tipi transistörleri ayrı ayrı inceleyelim

a) - NPN Tipi Transistör :

NPN tipi transistörler N, P ve N tipi yarı iletkenlerinin birleşmesinden meydana gelmiştir. Şekilde görüldüğü gibi 1 nolu kaynağın (-) kutbundaki elektronlar emiterdeki elektronları beyze doğru iter ve bu elektronların yakalaşık %1 ’i beyz üzerinden 1 nolu kaynağın (+) kutbuna, geri kalanı ise kollektör üzerinden 2 nolu kaynağın (+) kutbuna doğru hareket ederler. Beyz ile emiter arasından dolaşan akım çok küçük, kollektör ile emiter arasından dolaşan akım ise büyüktür. Yan tarafta NPN tipi transistörün sembolü ve iç yapısı görülmektedir

b) - PNP Tipi Transistör :

PNP tipi transistörler P, N ve P tipi yarı iletkenlerinin birleşmesinden meydana gelmiştir. Şekilde görüldüğü gibi 1 nolu kaynağın (+) kutbundaki oyuklar emiterdeki oyukları beyze doğru iter ve bu oyukların yakalaşık %1 ’i beyz üzerinden 1 nolu kaynağın (-) kutbuna, geri kalanı ise kollektör üzerinden 2 nolu kaynağın (-) kutbuna doğru hareket ederler. Beyz ile emiter arasından dolaşan akım çok küçük, kollektör ile emiter arasından dolaşan akım ise büyüktür.Yan tarafta PNP tipi transistörün sembolü ve iç yapısı görülmektedir.

11 - Foto Transistör :

Foto transistörün normal transistörden tek farkı, kollektör ile emiter arasından geçen akımı beyz ile değilde, beyz ile kollektörün birleşim yüzeyine düşen mor ötesi ışıkla kontrol ediliyor olmasıdır. Foto transistör devrede genelde beyz ucu boşta olrak kullanılır. Bu durumda üzerine ışık düştüğünde tem iletimde düşmediğinde ise tam yalıtımdadır. Foto transistörün kazancı beta kadar olduğu için foto diyotlardan daha avantajlıdır. Yan tarafta foto transistörün sembolü görülmektedir.

12 - Tristör :

Tristör mantık olarak yandaki şekildeki gibi iki transistörün birbirine bağlandığı gibidir. Tristörün anot, katot ve gate olmak üzere üç ucu bulunmaktadır. Gate ucu tetikleme ucudur. Yani anot ile katot üzerinde bir gerilim varken (Anot (+), katot (-) olmak şartı ile) gate ile katot ucları arasına bir anlık (Gate (+), katot (-) olmak şartı ile) akım uygulanıp çekildiğinde tristörün anot ile katot uçları arası iletime geçer. Anot ile katot arasındaki gerilim "Tutma Gerilimi" ’nin altına düşmediği sürece tristör iletimde kalır. Tristörü yalıtıma sokmak için anot ile katot arasındaki akım kesilir veya anat ile katot ucları bir anlık kısa devre yapılır. Veya da gate ile katot arasına ters polarma uygulanır. Yani gate ucuna negatif gerilim uygulanır.

13 - Diyak :

Diyak çift yönde de aynı görevi gören bir zener diyot gibi çalışır. Diyakın üzerine uygulanan gerilim diyak geriliminin altında iken diyak yalıtımdadır. Üzerinden sadece sızıntı akımı geçer. Üzerine ukgulanan gerilim diyak geriliminin üstüne çıktığında ise siyak iletime geçer. Fakat iletime geçer geçmez diyakın uçlarındaki gerilimde bir düşüş görülür. Bu düşüş değeri diyak geriliminin yaklaşık %20 ’si kadardır. Diyakın üzerine uygulanan gerilim diyak geriliminin altına da düşse diyak yine de iletimde kalır. Fakat diyaka uygulanan gerilim düşüş anından sonraki gerilim seviyesinin altına düşürüldüğünde diyak yalıtıma geçer. Diyak iki yöndeki uygulanan polarmalarda da aynı tepkiyi verecektir. Diyakın bu özelliklerinin olma sebebi alternatif akımda kullanılabilmesidir.

14 - Triyak :

Triyaklar da tristörlerin alternatif akımda çalışabilen türleridir. Triyakın oluşumunda birbirne ters yönde bağlı iki adet tristör bulunmaktadır. Yan tarafta bu birleşim görülmektedir. Herhangi bir alternatif akım devresindeki bir triyakın A1 ucuna (+) A2 ucuna da (-) yönde akım geldiğinde birinci tristör, tam tersi durumda ise ikinci tristör devreye girecektir. Bu sayede triyak alternetif akımın iki yönünde de iletime geçmiş olur. Triyak yüksek güçlü ve alternatif akım devrelerinde güç kontrol elemanı olarak kullanılır.

15 - JFet Transistör :

Jfet transistörler normal transistörlerle aynı mantıkta çalışırlar. Üç adet uca sahiptir. Bunlar Kapı (G)(normal transistörün beyzi), oyuk (D)(normal transistörün kollektörü) ve kaynak (S) ’dır. Normal transistörle jfet transistör arasındaki tek fark, normal transistörün kollektör emiter arasındaki akımın, beyzinden verilen akımla kontrol edilmesi, jfet transistörün ise geytinden verilen gerilimle kontrol edilmesidir. Yani jfetler gate ucundan hiç bir akım çekmezler. Jfet’in en önemli özelliğide budur. Bu özellik içerisinde çok sayıda transistör bulunduran entegrelerde ısınma ve akım yönünden büyük bir avantaj sağlar. Normal transistörlerin NPN ve PNP çeşitleri olduğu gibi jfet transistörlerinde N kanal ve P kanal olarak çeşitleri bulunmaktadır. Fakat genel olarak en çok N kanal jfetler kullanılır. Aşağıda jfetin iç yapısı ve sembolü görülmektedir.

a) - N Kanal JFet Transistör :

Yandaki grafikte görüldüğü gibi n kanal jfet transistörler iki adet P ve bir adette N maddesinin birleşiminden meydana gelmiştir. Fetin gate ucuna uygulanan gerilim ile D ve S ucları arasındaki direnç değeri kontrol edilir. Gate ucu 0V tutulduğunda, yani S ucuna birleştirildiğinde P ve N maddeleri arasındaki nötr bölge genişlemeye başlar. Bu durumda D ve S ucları arasından yüksek bir akım akmaktadır. D ve S ucları arasına uygulanan gerilim seviyesi arttırıldığı taktirde ise bu nötr bölge daha da genişlemeye başlar ve akım doyum değerinde sabit kalır. Gate ucuna eksi değerde bir gerilim uygulanması durumunda ise nötr bölge daralır. Akım seviyesi de gate ucuna uygulanan gerilim seviyesine bağlı olarak düşmeye başlar. Bu sayede D ve S uçlarındaki direnç değeri yükselir

b) - P Kanal JFet Transistör :

P kanal fetlerin çalışma sistemide N kanal fetlerle aynıdır. Tek farkı polarizasyon yönünün ve P N maddelerinin yerlerinin ters olmasıdır. Yani gate ucuna pozitif yönde polarizasyon verdiğimizde D ve S ucları arasındaki direnç artar, akım düşer. Gate ucu 0V iken ise akım doyumdadır

16 - Mosfet :

Mofetlerde fetler gibi N kanal ve P kanal olarak ikiye ayrılırlar. Mosfetler Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi büyük bir gövde olan P maddesi (SS) oluk ve kaynak kutuplarına bağlı iki adet N maddesi. Ve yine kanal bölgesini oluşturan bir N maddesi daha. Birde kanal ile arasında silisyumdioksit (SiO2) maddesi bulunan kapı konnektörü bulunmaktadır. Bu madde n kanal ile kapı arasında iletimin olmamasını sağlar. P maddesinden oluşan gövde bazı mofetlerde içten S kutbuna bağlanmış, bazı mosfetlerde de ayrı bir uc olarak dışarı çıkarılmıştır. Mosfetler akım kontrolü fetlerden biraz farklıdır. Mosfetler bazı özelliklerine göre ikiye ayrılırlar, bunlar ;"Deplesyon (Depletion)" ve "Enhensment" tipi mosfetlerdir. Bu iki tip mosfeti şimdi ayrı ayrı inceleyelim.






a) - Deplesyon :


Yandaki garafikten de anlaşılacağı gibi mosfetin gate kutbuna 0V verildiğinde (yani S kutbu ile birleştirildiğinde) S ve D kutupları arasından fetlerdeki gibi bir akım akmaya başlar. Gate kutbuna negatif yönde yani -1V uygulandığında ise gate kutbundaki elektronlar kanaldaki elektronları iter ve p tipi maddeden oluşan gövdedeki oyuklarıda çeker. Bu itme ve çekme olaylarından dolayı kanal ile gövdedeki elektron ve oyuklar birleşerek nötr bölge oluştururlar. Gate ’e uygulanan negatif gerilim artırıldığında ise nötr bölge dahada genişler ve akımın geçmesine engel olur. Gate kutbuna pozitif yönde gerilim uygulandığında gate kutbundaki oyuklar, gövdedeki oyukları iter, kanaldaki elektronları ise çeker fakat aradki silisyumdioksit madde nedeniyle gate kutbundaki oyuklarla elektrınlar birleşemez. Bu sayede kanal genişler ve geçen akım daha da artar. İşte bu gate kutbunan uygulanan pozitif gerilimle akımın artırılmasına "Enhensment", negatif gerilim uygulayarak akım düşürülmesinede "Deplesyon" (Depletion) diyoruz. Bu bölümde Deplesyon tipi mosfetlerin N kanal olan türünü açıkladık. P kanal olan tipi N kanalın, polarma ve yarıiletkenlerin yerleri bakımından tam tersidir.




b) - Enhensment :

Enhensment tipi mosfetleri, Deplesyon tipi mosfetlerden ayıran en önemli özellik yantarafta da görüldüğü gibi N tipi kanalın bulunmamasıdır. Bu kanalın bulunmaması nedeni ile gate kutbuna 0V uygulandığında S ile D uçları arasından hiç bir akım geçmez. Fakat gate kutbuna +1V gibi bir pozitif gerilim uygulandığında gate kutbundaki oyuklar gövdedeki oyukları iter. Bu sayede S kutbundan gelen elektronlara D kutbuna gitmek için yol açılmış olur. S ve D kutupları arasından bir akım geçmeye başlar. Bu bölümde Enhensment tipi mosfetlerin N kanal olan türünü açıkladık. P kanal olan tipi N kanalın, polarma ve yarıiletkenlerin yerleri bakımından tam tersidir.

1 - Direnç :

Direncin kelime anlamı, birşeye karşı gösterilen zorluktur. Devre elemanı olan dirençte devrede akıma karşı bir zorluk göstererek akım sınırlaması yapar. Direncin birimi "Ohm" ’dur. 1,000 ohm = 1 Kilo ohm, 1,000,000 ohm = 1 Mega ohm ve 1,000,000,000 ohm = 1 Giga ohm. Direncin değeri üzerine renk kodları ile yazılmıştır. Yan tarafta görülen direncin renkleriri soldan başlayarak, sarı, mor, kırmızı ve altındır. Soldan 1. renk 1. sayıyı, 2. renk 2. sayıyı, 3. renk çarpan sayıyı ve 4. renkte toleransı gösterir. Tablodan bakıldığında sarı 4’e, mor 7’e ve kırmızıda çarpan olarak 10 üzeri 2’ye eşittir. Bunlar hesaplandığında ilk iki sayı yanyana konur ve üçüncü ile çarpılır. Tolerans direncin değerindeki oynama alanıdır. Mesela yandaki direncin toleransı %5 ve direncin değeri de 4.7 Kohm’dur. Tolerans bu direncin değerinin 4.7 Kohm’dan %5 fazla veya eksik olabileceğini belirtir. Birde 5 renkli dirençler vardır. Bunlarda ilk üç renk sayı 4. renk çarpan, 5. renk ise toleranstır. Dirençler normalde karbondan üretilirler fakat yüksek akım taşıması gereken dirençler telden imal edilirler. Ayrıca dirençler sabit ve ayarlı dirençler olmak üzere ikiye ayrılırlar. Ayarlı dirençlerden "Potansiyometre" sürekli ayar yapılan yerlerde, "Trimpot" ise nadir ayar yapılan yerlerde kullanılırlar.







Direnç Bağlantı Türleri

a) - Seri bağlantı :

Yan taraftaki resimde dört adet direncin birbirine seri bağlanmış durumu görülmektedir. A ve B uclarındaki toplam direnç değerinin heaplama formülü, RToplam = R1 + R2 + R3 + R4 şeklindedir. Yani 100 ohm + 330 ohm + 10 Kohm + 2.2 Kohm = 12.430 Kohm ’a buda 12,430 ohm’a eşittir.

b) - Paralel bağlantı :

Paralel bağlantıda ise formül 1 / RToplam = ( 1 / R1 ) + ( 1 / R2 ) + ( 1 / R3 ) + ( 1 / R4 ) şeklindedir. Fakat işlemler yapılmadan önce Tüm değerler aynı yani ohm, Kohm veya Mohm cinsine dönüştürülmelidir. 10 Kohm = 10,000 ohm, 2.2 Kohm = 2,200 ohm. Şimdide hesaplamayı yapalım. 1 / RToplam = ( 1 / 100 ohm ) + ( 1 / 330 ohm ) + ( 1 / 10,000 ohm ) + ( 1 / 2,200 ohm ) bu eşitliğe göre, 1 / RToplam = ( 0.01 ) + ( 0.003 ) + ( 0. 0001) + ( 0.00045) => 1 / RToplam = 0.01355 yine bu eşitliğe göre RToplam = 1 / 0.01355 bu da 73.8 ohm’a eşittir.

2 - Potansiyometre :

Potansiyometre devamlı ayar yapılması için üretilmiş bir ayalı direnç türüdür. radyo ve teyiplerde ses yüksekliğini ayarlamak için kullanılır. Üç bacaklıdır. 1 ve 3 nolu uçlar arasında sabit bir direnç vardır. Ortadaki uç ise 1 nolu uç ile 3 nolu uç arasında hareket eder. 1 nolu ucala arasındaki direnç azaldıkça 3 nolu uç arasındaki direnç artar.

3 - Trimpot :

Trimpot ise devrenin içinde kalır ve sabit kalması gereken ayarlar için kullanılır. Mantığı potansiyometre ile aynıdır.

4 - Foto Direnç (LDR) :

Foto direnç üzerine düşen ışık şiddetiyle ters orantılı olarak, ışık şiddeti arttığında direnci düşen, ışık şiddeti azaldığında ise direnci artan bir devre elemanıdır. Foto direnç AC ve DC akımda aynı özellikleri gösterir. Yan tarafta foto direncin sembolü görülmektedir

5 - NTC :

Ntc direnci ısıyla kontrol edilen bir direnç türüdür. Ntc ısıla ters orantılı olarak direnç değiştirir. Yani ısı arttıkca ntcnin direnci azalır. Isı azaldıkça da ntcnin direnci artar. Yan tarafta NTC’nin sembolü görülmektedir.

6 - PTC :

Ptc ise ntcnin tam tersidir. Isıyla doğru orantılı olarak direnci değişir. Yani ısı artıkça direnci artar, ısı azaldıkça da direnci azalır. Yan tarafta PTC’nin sembolü görülmektedir

7 - Kondansatör :

Kondansatör mantığı iki iletken arasına bir yalıtkandır. Kondansatörler içerisinde elektrik depolamaya yarayan devre elemanlarıdır. Kondansatöre DC akım uygulandığında kondansatör dolana kadar devreden bir akım aktığı için iletimde kondansatör dolduktan sonrada yalıtımdadır. Devreden sızıntı akımı haricinde herhangi bir akım geçmez. AC akım uygulandığında ise akımın yönü devamlı değiştiği için kondansatör devamlı iletimdedir. Kondansatörün birimi "Farat" ’tır ve "F" ile gösterilir. Faratın altbirimleri Mikro farat (uF), Nano farat (nF) ve Piko farattır (pF). 1 F = 1,000,000 uF, 1 uF = 1,000 nF, 1 nF = 1,000 pF. Şimdide kondansatörlerin seri ve paralel bağlantı şekillerini inceleyelim.

Kondansatör Bağlantı Şekilleri







a) - Seri bağlantı :


Kondansatörlerin seri bağlantı hesaplamaları, direncin paralel bağlantı hesaplarıyla aynıdır. Yanda görüldüğü gibi A ve B noktaları arasındaki toplam kapasite
1 / CToplam = ( 1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 ) şeklinde hesaplanır.
1 / CToplam = ( 1 / 10 uF ) + ( 1 / 22 uF ) + ( 1 / 100uF ) burdan da
1 / CToplam = 0,1 + 0,045 + 0,01
1 / CToplam = 0,155
CToplam = 1 / 0,155
CToplam = 6.45 uF eder.
A ve B arasındaki elektrik ise
VToplam = V1 + V2 + V3 şeklinde hesaplanır.
Bu elektrik kondansatörlerin içinde depolanmış olan elektriktir.

b) - Paralel bağlantı :

Kondansatörlerin paralel bağlantı hesaplamaları, direncin seri bağlantı hesaplarıyla aynıdır.
CToplam = C1 + C2 + C3 hesapladığımızda,
CToplam = 10 uF+ 22 uF + 100 uF
CToplam = 132 uF eder.
A ve B noktaları arasındaki elektrik ise
VToplam = V1 = V2 = V3 şeklindedir.
Yani tüm kondansatörlerin gerilimleride eşittir.

8 - Bobin :

Bir iletkenin ne kadar çok eğik ve büzük bir şekilde ise o kadar direnci artar. Bobin de bir silindir üzerine sarılmış ve dışı izole edilmiş bir iletken telden oluşur. Bobine alternatif elektrik akımı uygulandığında bobinin etrafında bir manyetik alan meydana gelir. Aynı şekilde bobinin çevresinde bir mıknatıs ileri geri hareket ettirildiğinde bobind elektrik akımı meydana gelir. Bunun sebebi mıknatıstaki manyetik alanın bobin telindeki elektronları açığa çıkarmasıdır. Bobin DC akıma ilk anda direnç gösterir. Bu nedenle bobine DC akım uygulandığında bobin ilk anda yalıtkan daha sonra iletkendir. Bobine AC akım uygulandığında ise akımın yönü devamlı değiştiği için bir direnç göterir. Bobinin birimi "Henri" ’dir. Alt katları ise Mili Henri (mH) ve Mikro Henridir (uH). Elektronik devrelerde kullanılan küçük bobinlerin boşta duranları olduğu gibi nüve üzerine sarılmış olanlarıda mevcuttur. Ayrıca bu nüve üstüne sarılı olanların nüvesini bobine yaklaştırıp uzaklaştırarak çalışan ayarlı bobinlerde mevcuttur. Bobin trafolarda elektrik motorlarında kullanılır. Elektronik olarakta frekans üreten devrelerde kullanılır.

KARAKTERİSTİK EĞRİLER



Bir elektronik devrede, devreden geçen akım " I " ile, devredeki gerilimi " V veya E " ile, direnç ise " R " ile gösterilir. Akımın birimi amperdir ve " A " ile, gerilimin birimi volt ve " V " ile gösterilir. Hesaplamalar da direnç değerleri Kohm veya başka değerde ise ohma, gerilim değerleri volta ve akım değerleride ampere dönüştürülmelidir.
Akım Hesabı : ( I = V / R ) Gerilim Hesabı : ( V = I x R ) Direnç Hesabı : ( R = V / I )




Karakteristik eğrisi okuma :
Yandaki şekilde görüldüğü gibi I ve E nin pozitif oldukları bölgeye pozitif bölge, negatif oldukları bölgeye de negatif bölge diyoruz. Grafik I çizgisine paralel ilerlemesi akımın, E çizgisine paralel ilerlemesi ise gerilimin arttığını gösterir. I ve E ’nin pozitif olduğu bölge de, devre elemanının doğru polarmaya karşı, eksi oldukları bölge de ise devre elemanının ters polarmaya karşı tepkisi görülür

1 - Diyot :

Yan taraftaki devrede DC kaynak 10 volttur. Devreye bağlı olan direnç ise 1 Kohm dur. Şimdi devreden geçen akımı hesaplayalım. Diyot üzerinde 0.6 voltluk bir düşüm vardır. Bu yüzden devre gerilimi 10 V - 0.6 V = 9.4 Volta eşittir.
Akım formülü I = V / R ve 1Kohm = 1000 ohm olduğuna göre
I = 9.4 / 1000
I = 0.0094 A
I = 9.4 mA
Diyot iletimde olduğu için devredeki tüm gerilim, direncin üzerine düşer. Karakteristik eğride ters kırılma diyotun ters pormada iken yüksek gerilimden yanıp iletime geçtiği noktadır. Eşik gerilimi de doğru polarmada iletime geçebilmesi için gereken gerilimdir. Yani 0.6 V veya 0.2 V gibi.

2 - Zener Diyot :

Yandaki şekilde devreye bağlı bir zenerin ve direncin üzerine düşen gerilimler gösterilmiştir. Zener 10 Voltluktur. Bu yüzden zener diyot iletime geçene kadar tüm gerilim zener diyotun üzerindedir. Fakat zener diyot iletime geçtiğinde ise zener gerilimi zenerin üzerine geri kalanı ise direncin üzerine düşer.
Kaynak gerilimi = 15 V
Zener üzerine düşen gerilim = 10 V
Direnç üzerine düşen gerilim = 5 V
Zener diyot sadece ters polarma altında kullanılır. Doğru polarmada normal diyot gibi çalışır. Karakteristik eğrisi grafiğinde görüldüğü gibi gerilim zener gelimine ulaşana kadar zenerden sızıntı akımı haricinde herhangi bir akım geçmez. Fakat gerilim zener gerilimine ulaştığında zener iletime geçer ve zenerden akım geçmeye başlar.







KARAKTERİSTİK EĞRİLER (Devam)




3 - Diyak :
Yandaki karakteristik eğride görüldüğü gibi diyak üzerine uygulanan gerilim diyak gerilimine ulaşana kadar diyak üzerinden sadece sızıntı akımı geçmektedir. Bu gerilim aşıldığında ise diyak iletime geçer. Diyak ile kaynak arasına bir direnç bağlanarak diyak üzerinden geçen akım sınırlanır. Fakat diyak üzerinden geçen akım mikro akım seviyesine kadar indirilirse diyak tekrar yalıtıma geçebilir. Şekilde de görüldüğü gibi diyak doğru ve ters polarmalara karşı aynı tepkiyi vermektedir

5 - Tristör :

Tirstörün karakteristik eğriside triyakın karakteristik eğrisi ile hemen hemen aynıdır. Tek farkı tristörün sadece tek yönde çalışmasıdır. Negatif bölgede ise (gerilimin ve akım eksi olduğu bölümde) tristör hiç iletime geçmeyecektir. Sadece sızıntı akımı geçecektir. Gerilim VK seviyesine yani kırılma gerilimine ulaştığında ise tristör yanacak ve devamlı iletimde kalacaktır. Bu durumda tristör artık kullanılamaz. Bu nedenle bu durum istenmez. Bunun olmaması için gerilim seviyesinin tristörün dayanabileceği gerilim seviyesinin üstüne çıkmaması gerkir.

DOĞRULTMAÇLAR




Doğrultmaç Nedir ?

Alternatif Akım bölümünde anlattığımız gibi Alternatif Akım (AC) genelde büyük elektrik devrelerinde kullanılır. Yani büyük sanayi makinaları falan. Düşük voltajla çalışan elektronik devrelerinde genellikle Doğru Akıma (DC) ihtiyaç duyulur. Doğru akımla çalışan cihazlarımızıda besleyebilmek için evlerimizdeki şebeke elektriğini doğru akıma dönüştürmemiz gerekir. Bu işlemi yapan devrelere "Doğrultmaç Devreleri" diyoruz. Bu devrelere örnek verecek olursak ; cep telefonlarının şarj cihazları ve wolkmaninizin adaptörü gayet iyi bir örnek olabilir. Doğrultmaç devreleri kendi aralarında bölümlere ayrılırlar. Bunlar "Yarım Dalga Doğrultmaç", "Tam Dalga Doğrultmaç" ve "Köprü Tipi Doğrultmaç" lardır. Bunlar da ne diyorsanız aşağıya bir göz atmanızı öneririm

Yarım Dalga Doğrultmaç :

Sol tarafta görülen yarım dalga doğrultmaçtaki D1 Diyotu AC Güç Kaynağının bir ucunu tek yönde filtre eder. Yani belli bir düzende artı ve eksi arasında geçiş yapan kutbun sadece artı yönündeki akımın geçmesine izin verir. Bu sayede AC güç kaynağının iki kutbu arasında sadece tek yönde akım geçişi sağlanmış olur. Diyottan sonraki çıkış grafiği soldaki gibidir. Daha sonraki C1 Kondansatörü gerilimin yükseliş anında sarj olur, düşüş anında ise deboladığı gerilim sayesinde düşmeyi geciktirir. Kondansatörden sonraki çıkış grafiği solda görülmektedir. En sonda yer alan R1 direnci ise yük direncidir. Buraya istenilen yükü bağlayabilirsiniz. Ama kaldırabileceği kadar yük bağlamanızı tavsiye ederim.

Tam Dalga Doğrultmaç :

Tam dalga doğrultmacın amacı ise yarım dalga doğrultmacın çıkışındaki frekansın aralarında kalan boşlukları doldurmaktır. Bu sayede daha düzgün bir akım elde edebilirsiniz. Yalnız bu tip doğrultmaç için 3 uçlu AC güç kaynağına ihtiyaç duyacaksınız. Yarım sinüs dalganın arasında kalan boşluklar ikinci bir diyot ile doldurulur. C1 kondansatörü ile tam bir filtre sağlanır. R1 direnci ise yük direncidir. Sağ tarafta diyodun ve kondansatörün çıkış frekanslarını görebilirsiniz

Köprü Tipi Doğrultmaç :

Bu doğrultmaç tipinde AC güç kaynağının her iki kutbuda filtre edilir. Bunun için hazır Köprü Tipi Diyotlar mevcuttur. D1 ve D2 diyotları AC güç kaynağının bir kutbunu D3 ve D4 diyotlarıda AC güç kaynağının diğer kutbunu filtre eder. Bu sayede her iki kutupta filtre edilmiş olur. Bu da daha iyi bir filtre sağlar. En son olarakta C1 kondansatörü ile yarım sinüs dalganın aralarındaki boşluklar doldurulur. R1 direnci ise yük direncidir. Sağ tarafta köprü diyodun ve kondansatörün çıkış frekanslarını görebilirsiniz.

DİJİTAL ELEKTRONİK

A) DİJİTAL ELEKTRONİKTE SAYI SİSTEMLERİ



DİJİTAL ELEKTRONİK
Dijital Elektronik, Analog Elektronikten sonra çıkan en gelişmiş elektronik teknolojisidir. Bazı analog sinyallerin saklanması ve daha az kayıpla taşınmasında kullanılır. Ayrıca Şu anda kullansığınız bilgisayarında temeli Dijital Elektroniktir. Harddiskte saklanan bilgiler dijital kodlarla saklanır ve yine dijital kodlarla işlemcide işlenir. Bir kişinin Dijital elektronik öğrenmesi için ilk olarak sayı sistemlerini çok iyi bir şekilde bilmesi gerekir. Sayı sistemleri Dijital Elektroniğin temelidir. Şimdi Sayı sistemlerini ayrıntılı bir şekilde inceleyelim.



1 ) - Sayı Sistemleri :
Dijital eletronikte dört çeşit sayı sistemi kullanılmaktadır. Bunlar :

a) - Desimal Sayı Sistemi
b) - Binary Sayı Sistemi
c) - Oktal Sayı Sistemi
d) - Hexadesimal Sayı Sistemi



a) - Desimal Sayı Sistemi :
Desimal say sistemi normal sayma sayılardan oluşur. Yani, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 sayılarından oluşur. On adet sayı bulunduğu için bu sayı sisteminin tabanı 10’dur. (158 10) şeklinde yazılır. Bu sayı sisteminde ise dört matematiksel işlem bilindiği gibidir.

b) - Binary Sayı Sistemi :

Binary sayı sisteminde iki adet sayı bulunur. Bunlar 0 ve 1 dir. Bu yüzden Binary sayı sisteminin tabanı 2’dir. (1011 2) şeklinde yazılır.Aşağıda Binary sayı sistemi ile toplama, çıkarma, çarpma ve bölme işlemleri görülmektedir.

101 2 Binary sayısını Desimal sayıya çevirelim.

1 x 2 ² + 0 x 2 ¹ + 1 x 2 º => 1 x 4 + 0 x 2 + 1 x 1 = 4 + 0 + 1 = 5 10 bulunur

Desimal sayının Binary sayıya çevrilmesi :

Desimal sayı Binary sayıya çevrilirken Binary sayının tabanı olan 2’ye bölünür.
9 10 Desimal sayısını Binary sayıya çevirelim.

Tablodan görüldüğü gibi 9 sayısı 2 ’ye bölünür. Bu işlem bölüm sıfır olana kadar devam eder. Kalan kutusundaki rakamlar aşağıdan yukarı doğru alınarak yan yana yazılır. Sonuç = 1001 2

c) - Oktal Sayı Sistemi :

Oktal sayı sistemindede 8 adet rakam bulunmaktadır. Bunlar 0 1 2 3 4 5 6 7’dir. Taban sayısı 8’dir. (125 şeklinde gösterilir. Aşağıda Oktal sayılarla toplama, çıkarma, çarpma ve bölme işlemleri görülmektedir

Oktal sayının Desimal sayıya çevrilmesi :

25 8 oktal sayısını desimal sayıya çevirelim.

2 x 8 ¹ + 5 x 8 º => 2 x 8 + 5 x 1 = 16 + 5 = 21 10 bulunur.

Desimal sayının Oktal sayıya çevrilmesi :

Desimal sayı Oktal sayıya çevrilirken Oktal sayının tabanı olan 8’e bölünür.
84 10 Desimal sayısını Oktal sayıya çevirelim.

Tabloda görüldüğü gibi 84 sayısı 8’e bölünür. Daha sonra bölüm kutusundaki sayı tekrar 8’e bölünür. (Bölüm sıfır olana kadar). Kalan kutusundaki sayılar aşağıdan yukarı doğru alınarak yan yana yazılır. Çıkan sayı oktal sayıdır. Sonuç = 124 8

d) - Hexadesimal Sayı Sistemi :

Hexadesimal sayı sisteminde 16 adet rakam bulunur.Bunlar 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F’dir. Tabanı ise 16’dır ve (1D2A 16) şeklinde yazılır. Aşağıda Hexadesimal sayılarlar toplama, çıkarma, çarpma ve bölme işlemleri görülmektedir.

Hexadesimal sayının Desimal sayıya çevrilmesi :

4F8 16 sayısını Desimal sayıya çevirelim.

4 x 16 ² + F x 16 ¹ + 8 x 16 º => 4 x 256 + F x 16 + 8 x 1 = 1024 + 240 + 8 = 1272 2 bulunur. Hexadesimal sayılarla hesap yapılırken harf olarak belirtilen sayıların rakama çevrilerek hesap yapılması daha kolay olacaktır. Örneğin (C = 12 , A = 10 , F = 15) gibi.

Desimal sayının Hexadesimal sayıya çevrilmesi :

Desimal sayıyı Hexadesimal sayıya çevirirken, Desimal sayı Hexadesimalin tabanı olan 16’ya bölünür. 100 10 Desimal sayısını Hexadesimal sayıya çevirelim.

Desimal sayı, bölüm sıfır olana kadar 16’ya bölünür. Daha sonra kalan kutusundaki sayılar aşağıdan yukarı doğru alınarak yan yana yazılır. Sonuç = 64 16

e) - Sayı Sistemlerinin Eşitlikleri :

Aşağıda, tüm sayı sistemlerinin birbirlerine olan eşitlikleri görülmektedir.

Kodlar :

Bir önceki konuda yani sayı sistemlerinde anlatmış olduğumuz tüm sayı sistemleri aslında binary kodlardan yani 1 ve 0 lardan oluşur. Bunların ayrı şekillerde adlandırılması bazı belli kodların kolaylaştırılması iç. Şimdi size bu sayı sistemlerinin binary karşılıklarını vereceğim.

a) - BCD Kodu :

Bu kod türü 4 bit binary koddan oluşur. Aşağıda BCD kodunun desimal karşılıkları verilmiştir. İki veya daha fazla basamaktan oluşan desimal sayılar için tek basamaklı desimal sayıların binary kodları yan yana konur. Örneğin 25 10 => 2 10 = 0010 2 => 3 10 = 0011 2 => 25 10 = 0010 0011 2 gibi.

b) - Oktal Kodu :

Oktal kodunda ise 3 bit bulunmaktadır. Aşağıda oktal kodunun desimal karşılıkları verilmiştir. İki veya daha fazla basamaklı desimal sayılar için yukarıdaki örnek geçerlidir.

c) - Hexadesimal Kodu :

Hexadesimal kodundada yine 4 bit kullanılmaıştır. Fakat BCD den farkı 10 değil 16 desimal sayı karşılığı verir. Yani 4bit binary kodunun tüm kombinasyonları kullanılmıştır. Daha fazla basamak için yukarıdaki örnek geçerlidir.

c) - Hexadesimal Kodu :

Hexadesimal kodundada yine 4 bit kullanılmaıştır. Fakat BCD den farkı 10 değil 16 desimal sayı karşılığı verir. Yani 4bit binary kodunun tüm kombinasyonları kullanılmıştır. Daha fazla basamak için yukarıdaki örnek geçerlidir.

Karno Haritası
Bir önceki konuda anlattığımız boolean matematiğinde yapılan sadeleştirmeleri karno haritasında daha kolay ve daha güvenilir yapmak mümkün. Karno haritası, sadeleştirme ve dijital devre tasarımında kullanılmaktadır. Değişken sayısına göre karno haritası düzenlenir. Örneğin 2 değişken (A B), 5 değişken (A B C D E) gibi. Karno haritası en fazla 6 değişkenli eşitlikleri sadeleştirmede kullanılır. Aşağıda değişken sayısına göre karno düzenleme anlatılmıştır.



1) - Değişken Sayısına Göre Karno Hazırlama :
Karno haritasında kaç kutu olacağını 2^n (2 üzeri n) formülü ile bulabilirsiniz. N değişken adedini belirtir.

Aşağıdaki tabloda değişkenin değili olan yerlere 0 , değişkenin kendisi olan yerlerede 1 konur.




a) - 2 Değişkenli karno haritası :
(A , B) 2^2 = 4 kutu

2) - Tablodan Karno Haritasına Geçiş :

Aşağıda görülen tablolarda tasarlanacak lojik devrenin giriş ve çıkış durumları görülmektedir. Çıkış durumları tasarımcının isteğine bağlıdır. Çıkışlar, "girişler ... iken çıkışlar ... olsun" şeklide tasarlanır. Daha sonra tablodaki çıkış değerleri karno haritasına aktarılır. Karno haritasındaki kutuların sağ alt köşesindeki mavi renkte yazılmış olan numaralar kutu numaralarıdır. Bu numaralar tablodada görülmektedir ve çıkış değerleri karnoya bu numaralara göre yerleştirilir. Birde daha önceki konuda yani "Karno Karitası Düzenleme" konusunda görüldüğü gibi, yerleştirme, değişkenlerin durumuna görede yapılmaktadır. Değişkenin değili (A’) gösterilen yerlere değişkenin 0 olduğu, değişkenin kendisi (A) gösterilen yerlerede değişkenin 1 olduğu durumlardaki çıkış değerleri yazılır.

3) - Karno haritasında gruplama :

Karna haritasında sadeleştirme yapılırken karno içerisindeki 1 ler gruplandırılırlar. 0 lar ise kaale alınmazlar. Bu 1 ’leri gruplandırmanın bir çok yöntemi vardır. Ayrıca gruplandırmada en doğru olan , en sade olan gruplandırmadır. Şimdi bunları inceleyelim

Yan tarafta karno gruplandırma ve bu grupların tanımı bulunmaktadır. En doğru gruplandırma en sade olanıdır. Grupların tanımları çıkarılırken, grubun kapsadığı kutularda değişiklik göstermeyen değişkenler alınır. Değişiklik gösteren değişkenler etkisiz sayılır. Alınan değişken 0 ise tanıma değişkenin değili, 1 ise de değişkenin kendisi yazılır. Örneğin yan tarafta doğru olan karnoda üstteki yatay grubu ele alalım. Grup iki kutu kapsıyor. Bu kutular A ’nın ve B ’nin 0 olduğu (A’.B’) kutudur. Diğer kapsadığı kutu ise A ’nın 1, B ’nin ise 0 olduğu (A.B’) kutudur. İki tanımı ele aldığımızda (A’.B’) - (A.B’) A değişkeninin değiştiğini B değişkeninin ise sabit kaldığını görüyoruz. Bu durumda A değişkeni etkisizdir. Yani A, 0 ’da 1 ’de olsa çıkışı erkilemez. Tanım olarak B’ ’li alıyoruz

Gruplama şekilleri

Karnoda çapraz gruplama yapılamaz. Gruplama yapılırken birbirine yakın olan tüm 1 ’ler gruba dahil edilmelidir. Ayrıca bir gruba dahil olan 1, diğer grubada uyum sağlıyorsa o grubada alınmalıdır. Bir grupta ne kadar çok 1 olursa okadar sade bir tanım elde edilir. Birde yan taraftaki şekilde görüldüğü gibi en dış kısımda bulunan 1 ’ler gruba alınabilirler. Karno haritasını bir kağıt gibi düşünürsek, üst veya yan kenarlarını uc uca getirdiğimizde bu 1 ’lerin bir grup oluşturabildiğini görürüz.

Şimdide bu grupların okunuşunu bulalım. İlk önce kırmızı oklarla belirtilen grubu ele alalım. Bu grubun kapsadığı kutular, dikey olarak A ile B ’nin 0 olduğu ve A ’nın 1, B ’nin ise 0 olduğu kutulardır. Yatay olarak ise C ’nin 0, D ’nin 1 olduğu ve C ile D ’nin 1 olduğu kutulardır. Bunları düzene soktuğumuzda, dikey (A’.B’) - (A.B’), yatay (C’.D) - (C.D) olduğunu görürüz. Bu tanımlardan değişmeyenleri alırsak sonuç, (B’.D) olur. Şimdide yeşil oklarla belirtilen grubu ele alalım. Grup dikeyde A ’nın 0 B ’nin 1 olduğu ve A ile B ’nin 1 olduğu kutuları kapsıyor. Yatayda da C ile D ’nin 0 olduğu ve C ’nin 1 D ’nin ise 0 olduğu kutuları kapsıyor. Dikey (A’.B) - (A.B), Yatay (C’.D’) - (C.D’). Sonuç olarak tanım (B.D’) olur. Bu iki sonucunda Veya ’sını alırsak karnonun en sadeleştirilmiş hali Q = (B’.D) + (B.D’) olur.

4) - Karnodan Lojik devre tasarlama :

Yan tarafta karno haritası, tanımı ve lojik devresi görülmektedir. Lojik devre tasarlanırken ilk önce değişkenler ve değilleri hazırlanır. Daha sonra çarpımlar yani Ve kapıları yerlerine konur. En son olarakta toplamlar yani Veya kapıları yerlerine konur. Bu lojik devre en sade haldeki tanımdan oluşturulmuştur. Eğer tam sadeleştirilmemiş bir tanımdan lojik devre tasarlanırsa gereksiz fazlalıkta lojik kapı kullanılmış olur. Bu da gereksiz yere masraftır.





Sayıcılar

Sayıcılar flip-flop’lardan oluşmaktadırlar. İki gruba ayrılırlar, bunlar Senkron ve Asenkron sayıcılardır. Asenkron sayıcılar Senkron sayıcılara nazarn daha yavaş çalışırlar. Bunun sebebi ise flip flop ’ların birbirlerini tetiklemesidir. Bu da zaman kaybına yol açar. Senkron sayıcılarda ise tüm flip flop ’lar aynı anda tetiklenirler. Bu yüzden Senkron sayıcılar Asenkron sayıcılara göre daha fazla tercih edilirler. Sayıcılar birde yukarı ve aşağı sayıcılar diye ikiye ayrılırlar. Her clock palsinde çıkıştaki binary sayı artan sayıcılara yukarı sayıcı, azalan sayıcılara da aşağı sayıcı. denir.

1) - Asenkron Sayıcılar :

Şimdi 4 bit (4 çıkışlı) asenkron sayıcıyı ele alalım. 4 bit sayıcı için dört adet flip flop kullanacağız. Aşağıda 4 bit asenkron sayıcının çizimi ve çıkış tablosu görülmektedir.

Yukarıda da görüldüğü gibi asenkron sayıcılarda flip flop’lar ard arda yani seri bağlanmıştır. Flip flop ’ların Q çıkışları kendinden sonra gelen flip flop’un clock ucuna bağlanmıştır. Bu durum sayıcıda yavaşlamaya sebep olur. Devrenin altında görülen grafik ise flip flop’ların çıkış grafiğidir. Grafikteki yükselmeler çıkışın 1 olduğunu düşmeler ise çıkışın 0 olduğunu temsil eder. Grafikten de anlaşılacağı gibi A çıkışı clock palsinin, B çıkışı A çıkışının, C çıkışı B çıkışının ve C çıkışı da D çıkışının yarı frekansı kadardır. Aşağı sayıcı yapılmak istenirse devre çizimindeki flip flop’ların Q çıkışından clock uclarına yapılan bağlantılar Q’ ’den alınmalıdır. Çıkış tablosuda yandaki tablonun aşağıdan yukarı doğru okunan halidir.

2) - Senkron Sayıcılar :

Şimdi 4 bit (4 çıkışlı) senkron sayıcıyı ele alalım. 4 bit sayıcı için dört adet flip flop kullanacağız. Aşağıda 4 bit senkron sayıcının çizimi ve çıkış tablosu görülmektedir.









Yukarıdaki devre çizimine bakıldığında senkron sayıcının asenkron sayıcıya göre biraz daha karışık olduğu anlaşılabilir. Yine yukarıda görüldüğü gibi tüm flip flop’ların clock ucları bir birlerine bağlıdır. Yani hepsi aynı anda clock palsi alırlar .Bu da devrenin çalışmasına hız kazandırır. Devrenin altında görülen grafik ise flip flop’ların çıkış grafiğidir. Grafikteki yükselmeler çıkışın 1 olduğunu düşmeler ise çıkışın 0 olduğunu temsil eder. Grafikten de anlaşılacağı gibi A çıkışı clock palsinin, B çıkışı A çıkışının, C çıkışı B çıkışının ve C çıkışı da D çıkışının yarı frekansı kadardır. Eğer aşağı sayıcı yapılmak istenirse devredeki Ve kapısının giriş ucları flip flop’ların Q uclarından değilde Q’ uclarından alınmalıdır. Tablosu ise yukarıdaki tablonun aşağıdan yukarı doğru okunuşudur

DAC - ADC Çeviriciler
Dijital ve analog devrelerin ayrı kullanılacağı gibi aynı devrede de kullanılmaları mümkündür. Bu tür devrelerdede analog sinyali dijital bilgiye, dijital bilgiyi de analog sinyale dönüştürmek gerkebilir. Bu durumlarda da DAC-ADC devreleri kullanılır. Örneğin bilgisayarınıza ses kadettiğinizde, bu ses ilk önce mikrofon sayesinde analog sinyal olarak bilgisayara iletilir. Bilgisayarda ise analog sinyal dijital bilgiye çevrilir ve harddiskte depolanır. Daha sonra bu sesi dinlemek istediğinizde dijital bilgi tekrar analog sinyale çevrilir ve hoperlörlerden ses olarak duyulur. Tüm bu işlemler ADC ve DAC ’ler sayesinde gerçekleşir.

1) DAC (Dijital Analog Convertor) :

Dijital analog çeviriciler dijital bilgileri analog sinyallere çevirmede kullanılırlar. Girişlerine uygulanan dijital bilgiye göre çıkışında bir voltaj görülmektedir. İki tip DAC devresi bulunmaktadır. Bunlar Ağırlık Dirençli DAC ve Merdiven tipi DAC ’dir. Aşağıda Bu iki tip devreyi görebilirsiniz.

Aşağıda görülen devrede girişlere 0 bilgisi için 0V, 1 bilgisi için de 5V uygulanmaktadır. Girişlere uygulanan dijital bilgilere göre çıkış voltajı

Vout = -(Vd + 1/2 x Vc + 1/4 x Vb + 1/8 x Va)

formülü ile hesaplanır. Formüldeki Vd, Vc, Vb ve Va girişlerdir. Eğer girşlere 1 uygulanmış ise Vd, Vc, Vb ve Va değerleri 5V, 0 uygulanmış ise Vd, Vc, Vb ve Va değerleri 0V ’a eşittir. Örnek olarak girişlere DCBA = 0110 bilgisi uyguladığımızda çıkış voltajını hesaplayalım.

Vout = -(0V + 1/2 x 5V + 1/4 x 5V + 1/8 x 0V)
Vout = -(0V + 2,5 + 1,25 + 0)
Vout = -3,750 V





Merdiven tipi DAC, Ağırlık Dirençli DAC ile aynı mantıkta çalışmaktadır. Çıkış voltajı hesaplama formülü ise

Vout = -(A x 1 + B x 2 + C x 4 + D x

şeklindedir. Formülde bulunan A, B, C, ve D dijital girişlerdir. Bu girişler 1 olduğu durumda formül içerisinde 1, 0 olduğunda da formül içerisinde 0 olarak değer alırlar. Örnek olarak girişlerin DCBA =1010 olduğu durumda çıkış voltajını hesaplayalım.

Vout = -(0 x 1 + 1 x 2 + 0 x 4 + 1 x
Vout = -(0 + 2 + 0 +
Vout = -10V

1) ADC (Analog Dijital Convertor) :

Analog sinyali Dijital sinyale çevirmek, Dijital sinyali Analog sinyale çevirmeye orala biraz daha zor ve teferruatlıdır. Devrenin çıkışında kaç kombinasyon varsa devrenin girişinde de o sayıda voltaj değeri ele alınmalıdır. Örneğin devre çıkışımız 4 bit olsun. 4 bitlik binary bilginin 16 adet kombinasyonu vardır. Bu yüzden ADC Convertor devresinin girişinde de 16 adet voltaj değeri ele alınacaktır. Voltaj sınırı isteğe bağlıdır. Aşağıda 4 bit çıkışlı ADC Convertor devresi görülmektedir.

Lojik Kapılar :

Dijital elektroniğin temelide lojik kapılardır. Tüm dijital devrelerde kullanılırlar. Lojik kapılar 1 ve 0 dan oluşan binary bilgileri işlemede kullanılır. Örneğin istenen binary kodunun alınıp istenmeyenlerin de alınmamasında veya frekans üretiminde veya da gelen binary bilgiye göre işlem yapmada kullanılırlar. Aşağıdaki tablolarda A ve B girişleri Q ise çıkışı temsil etmektedir. Girişine uyulanan kodlara göre çıkıştaki kodlar, tabloda görülmektedir. Şimdide bu kapı çeşitlerini inceleyelim.

a) - Ve (And) Kapısı :

Ve kapısı iki ve ya daha fazla giriş ve bir adette çıkış ucuna sahiptir. Bu giriş uclarına uygulanan 1 ve ya 0 kodlarına göre çıkışta değişiklikler görülür. Ve kapısının tüm girişleri 1 olduğunda çıkış 1, herhangi bir ucu 0 olduğunda ise çıkış 0’dır. Kapı hesaplarındaki formülü Q (Çıkış (C)) = A . B dir. Yanda Ve kapısının sembolü ve iç ayısı görülmektedir.

b) - Ve Değil (Nand) Kapısı :

Değil mantığı tüm kapılarda vardır. Bu kapılar normal kapıların çıkış uclarına değil kapısı eklenerek elde edilirler. Yani Ve kapısının çıkış ucu 1 olduğu durumlarda Ve Değil kapısının çıkışı 0, 0 olduğu durumlarda ise 1’dir. Kapı hesaplarındaki formülü Q (Çıkış (C)) = (A . B)’ dir. Üst tırnak işareti, değili (tersi) manasına gelmektedir. formülün sonucu 1 ise 0, 0 ise de 1 ’dir. Yanda Ve Değil kapısının sembolü ve iç ayısı görülmektedir.

c) - Veya (Or) Kapısı :

Veya kapısı da iki ve ya daha fazla giriş, bir adette çıkış ucuna sahiptir. Giriş uclarından herhangi birisinin 1 olması durumunda çıkış 1, diğer durumlarda da çıkış 0’dır. Yani Ve kapısının tersi mantığında çalışır. Kapı hesaplarındaki formülü Q (Çıkış (C)) = A + B dir. Yanda Veya kapısının sembolü ve iç ayısı görülmektedir

d) - Veya Değil (Nor) Kapısı :

Veya Değil kapısıda yine Veya kapısının çıkış ucuna Değil eklener elde edilmiştir. Veya Değil kapısının çıkış durumları Veya kapısının çıkış durumlarının tam tersidir.Kapı hesaplarındaki formülü Q (Çıkış (C)) = (A + B)’ dir. Yanda Veya Değil kapısının sembolü ve iç ayısı görülmektedir.

e) - Özel Veya Kapısı :

İsminin Özel Veya kapısı olmasına rağmen Veya kapısı ile hiç bir alakası yoktur. Özel Veya kapısının girişleri aynı olduğunda çıkış 1, girişleri farklı olduğunda ise çıkış 0 ’dır. Yani girişler 1 0 yada 0 1 iken çıkış 1, girişler 0 0 yada 1 1 iken de çıkış 0 ’dır. Hesaplardaki formülü ise Q = A Å B dir. Yanda Özel Veya kapısının sembolü ve iç yapısı yeralmaktadır.

f) - Özel Veya Değil Kapısı :

Özel Veya Değil kapısıda Özel Veya Kapısının Çıkışına Değil eklenmiş halidir. Giriş ucları aynı iken çıkış 1, giriş ucları farklı iken de çıkış 0 ’dır. Hesaplamalardaki formülü Q = (A Å B)’ dir. Yanda Özel Veya Değil kapısının sembolü ve iç yapısı görülmektedir.

g) - Değil Kapısı :

Değil Kapısı bir giriş ve birde çıkış ucuna sahiptir. Girişine gelen binary kodu tersleyerek çıkışına iletir. Yani giriş 1 iken çıkış 0 , giriş 0 iken çıkış 1 ’dir. Hesaplamalardaki formülü Q = A’ şeklindedir. Yan tarafta Değil kapısının sembolü ve iç yapısı görülmektedir.





Boolean Matematiği

Boolean matematiği tamamen 1 ve 0 üzerine kurulu bir matematiktir. Bu 1 ve 0, düşük - yüksek, var - yok, olumlu - olumsuz, gibi terimlere benzetilebilir. Boolean matematiğinde, (’) işareti tersi, (.) işareti Ve, (+) işareti Veya, (Å) işareti de özel veya manasına gelmektedir. Aşağıda boolean matematiği hesaplamaları görülmektedir.




Boolean Matematiğinde Hesaplamalar :

Boolean matematiğinde dört çeşit hesap vardır. Bunlar Ve (.), Veya (+), Değil (’) ve son olarak Özel Veya (Å). Aşağıdaki tabloda sabit değerlerin birbirleri arasındaki hesaplar görülmektedir.

1) - Flip- Flop Tipleri
Flip-flop’lar iki çıkışa sahiptirler. Bunlar Q ve Q’ dir. Q ve Q’ birbirlerinin tersidir. Yani Q = 1 ise Q’ = 0, Q = 0 isede Q’ = 1 olur. Yalnız aşağıdaki doğruluk tablolarında görüleceği gibi Q ve Q’ in aynı olduğu durumlar görülmektedir. Bu durumlar istenmez. Bu nedenlede bu çıkışı veren girişler kullanılmaz. Flip - Flop ’lar clock (saat) palsi ile çalışırlar. Bu palsler sayesinde girişlere göre çıkışlarda değişimler Flip - Flop ’lar lojik kapılardan oluşurlar. Ayrıca Flip - Flop ’lar görülür. Sayıcıların ve Kaydedicilerin temelini oluştururlar.



Yukarıda R-S tipi flip-flop ’un Ve Değil kapıları ile çizilmiş iç yapısı ve doğruluk tablosu görülmektedir. Tablodaki S’ ve R’ ’in 1 olduğu durumda Q ve Q’ ’in değişmediği görülür. Bu, çıkışların bundan önceki konumunu sakladığını belirtir. S’ ve R’ ’in 0 olduğu durumda ise Çıkışların eşit olduğu görülür. Bu durumda flip-floplarda istenmeyen bir durumdur. Bu durumu sağlayan girişler değerleri kullanılmamalıdır.

Tetiklemeli R-S tipi flip-flop R-S tipi flip-flop’un önüne iki adet Ve Değil kapısı eklenerek elde edilmiştir. Flip-flop’a clock palsi gelmediği sürece çıkışlar değişmez. Yukarıdaki tabloda tetiklemeli R-S flip-flopun iç yapısı ve uyarım tablosu görülmektedir. Uyarım tablosu flip-floplarla devre tasarımında kullanılır. Tablodaki X ’ler ise etkisiz elemanlardır. Yani 1 veya 0 olması durumda çıkışlar değişmez. Bazı kaynaklarda (X) yerine (d) ’de yazılmaktadır. Bu işaretin yerine 0 veya1 koyulabilir. Ayrıca tablodaki Qn clock palsinden önceki durumu, Qn+1 ise clock palsinden sonraki durumu temsil etmektedir. Tablo FF ’un çıkışının Qn’den Qn+1’e geçmesi için S ve R girişlerinin ne olması gerektiğini belirtir

Flip - Flop ’larla Devre Tasarımı

Flip - flop’larla devre tasarlarken ilk önce devreden istenilen çıkışlar belirlenir. Daha sonra tasarım tablosu hazırlanır. Flip - flop’un uyarım tablosuna göre tasarım tablosu doldurulur. En son olarakta tablodan karno haritasına geçiş yapılır ve karnodan devre oluşturulur.

Şimdi tasarlayacağımız devre için S-R FF’un uyarım tablosundan faydalanacağız. Flip - flop’lar bölümünde de anlattığımız gibi uyarım tablosu FF’un çıkışının bir konumdan diğer bir konuma geçmesi için girişlerin ne olması gerektiğini göstermektedir. İlk önce tasarım tablosundaki Qa stününunu inceleyelim. İlk anda Qa 0 ’dır. 1’inci clk palsinde Qa 0’dan 0’a geçmiştir. Uyarım tablosundan Qn = 0 ve Qn+1 = 0 olduğu kutuya baktığımızda S ’in 0 R ’nin ise X olması gerektiğini görüyoruz. Bunu tasarım tablosunda Sa ve Ra sütünuna yani Qa sütünu ile aynı renkte olan sütunlarına yazalım. Yine Qa sütünuna geçelim. 2’inci clk palsinde Qa ’nın 0 ’dan 1 ’e geçiyor. Bunu da uyarım tablosundan inceleyelim. Qn= 0 ve Qn+1 = 1 için S ’nin 1, R ’nin de 0 olması gerekiyor. Bunu da tasarım tablosunda Sa ve Ra sütunlarına yazalım. Bu bu şekilde devam eder, fakat en son satıra gelindiğinde en sondan en başa geçiş ele alınır. Yani Qa sütünundaki en son 1 ’den en baş 0 ’a geçiş. Diğerlerini de aynı şekilde uyarım tablosu yardımı ile tasarım tablosuna geçirdiğimizde tasarım tablomuz hazırlanmış olur. Şimdi de tasarım tablosundan karno haritasına geçiş yapalım.

Kaydediciler

Kaydediciler Dijital devrelerde sık olarak kullanılmaktadır. Bu yüzden dijital elektronikte önemli bir yer tutarlar. Kaydediciler binary (1 ve 0) bilgileri saklamaya yararlar. Kaydedicilerde her bir bitlik bilgi için bir adet flip-flop kullanılmaktadır. her bir flip-flop 1 veya 0 bilgisini tutar. Fakat bu kaydediciler geçici olarak bilgi tutarlar. Yani besleme olduğu sürece bilgiyi tutar, besleme kesildiğinde ise bilgiyi kaybederler. Kaydediciler iki gruba ayrılırlar bunlar, seri ve paralel kayıt yapan kaydedicilerdir. Girişlerinde olduğu gibi çıkışlarında da iki gruba ayrılırlar. Bunlara göre Seri Giriş - Seri Çıkış, Seri Giriş - Paralel Çıkış, Paralel Giriş - Paralel Çıkış ve son olarakta Paralel Giriş - Seri Çıkış olamak üzere toplam 4 gruba ayrılırlar. Bu kaydediciler kaydetme işlemini kaydırmalı olarak yaptıkları için bunlara Kaydrmalı Kaydediciler de denmektedir. Şimdi de kaydedicilerin çeşitlerini inceleyelim.

1) Seri giriş - Seri çıkış Kaydırmalı kaydedici :

Kaydedicilerde D tipi, J-K tipi ve R-S tipi flip-floplar kullanılmaktadır. En ideali ise D tipi flip-floplardır. Bu yüzde biz D Tipi flip-flop kullanacağız. J-K veya R-S tipi flip-flop kullanmak için giriş ucu J-K flip-flopta J, R-S flip-flopta ise S ucları olacaktır. Bu uclarla diğer uclar arasına da değil kapısı bağlanacaktır. Aşağıda 4 bit Seri giriş - Seri çıkış kaydırmalı kaydedicinin FF’lardan oluşan iç yapısı görülmektedir.

Yukarıda da görüldüğü gibi FF’lar birbirlerine seri yani ardarda bağlanmıştır. A FF’unun girişine 1 bilgisi uyguladığımızı farzedelim. Bu durumda iken bir clock palsi uygulardak girişteki 1 bilgisi A FF’unun Q çıkışında görülür. Şimdide giriş ucuna 0 bilgisi uygulayalım. Qa çıkışı da 1 olduğu için B FF’unun girişine 1 uygulanmış olur. Bu durumda clock palsi verirsek B FF’unun girişi 1 olduğu için Qb çıkışı 1, A FF’unun girişi de 0 olduğu için Qa çıkışı 0 olacaktır. Buraya kadarki durumu incelediğimizde Qa çıkışı 0, Qb çıkışı ise 1 olmuş durumdadır. Bizim uyguladığımız bilgi ise 1 0 bilgisidir. Bu durumda kaydediciye vermiş olduğumuz 1 0 bilgisi kaydedilmiş oldu. Daha sonra verilecek olan iki adet binary bilgide de biraz önceki vermiş olduğumuz 1 0 bilgisi son iki FF’a kayacak, ilk iki FF’a da sonraki verilen bilgiler yerleşecektir. Dörtten daha fazla bilgi verildiği anda ise her fazlalık bilgide kaydedicinin içindeki son bilgi kaybolacaktır. Kaydediciye kaydettiğimiz bilgileri geri almak için ise dört adet clock palsi verilmesi yeterlidir. her clock palsinde bilgiler kaydedici çıkışından birer birer alınacaktır. Bilgiler alındığında ise kaydedicideki bilgi kaybolacaktır.

2) Seri giriş - Paralel çıkış Kaydırmalı kaydedici :

Bu tip kaydedicide kayıt işlemi Seri giriş - Seri çıkış kaydedici ile aynı şekilde olamaktadır. Seri giriş - Paralel çıkış kaydedicinin Seri giriş - Seri çıkış kaydediciden tek farkı tüm çıkışlarından dışarıya uc çıkartılmış olmasıdır. Bu sayede bilgi okunması daha hızlı olacaktır. Ayrıca Bilginin okunması için clock palsi uygulanmasına da gerek yoktur. Bilgi okunduktan sonra da kaydedici içindeki bilgi kaybolmayacaktır. Aşağıda Seri giriş - Paralel çıkış kaydırmalı kaydedicinin FF’lardan oluşan iç yapısı görülmektedir

4) Paralel giriş - Seri çıkış Kaydırmalı kaydedici :

Paralel giriş - Seri çıkış kaydedicide ise kayıt işlemi Paralel giriş - Paralel çıkış kaydedici ile aynıdır. Çıkış tek uctan oluşur. Çıkıştan bilgi okumak için her bir bit için bir clock palsi uygulanır ve bilgiler birer birer okunur. Bilgiler okunduktan sonra kaydedici içindeki bilgiler kaybolur.

EMEĞİNE SAĞLIK