Dijital Elektronik

Bölüm 1: Sayý Sistemleri A. Giriþ: Dijital elektroniði anlayabilmek için temel matematik iþlemlerini ve sayý sistemlerini bilmek gerekir. B. Temel Bilgiler 1. Lojik (Mantýk) Öne sürülen düþüncelere göre karar vermeye mantýk denir. Elektrikli ve elektronik devrelerde iki olasýlýk söz konusudur. Yani üretece baðlý lâmba anahtar kapalýyken yanar anahtar açýkken ise söner. Devre anlatýmý yapýlýrken kolay anlamayý saðlamak için anahtarýn kapalý olmasýna 1, açýk olmasýna ise 0 denir. Lâmbanýn yanma durumu H (high), sönük hâli ise L (low) ile de gösterilebilir. 2. Analog (Örneksel) Sinyal Analog büyüklükler minimum ile maksimum arasýnda çok çeþitli seviyelerde olabilir. Þekil 1.1-a'da verilen sinyal incelendiðinde, sürekli olarak deðiþik deðerlerin söz konusu olduðu görülür. Ev ve iþ yerlerinde kullanýlan AC enerji analog sinyale örnek olarak verilebilir. 3. Dijital Sinyal Dijital özellikli sinyaller sadece 0 volt ve maksimum volt deðerlerini alýr. Yani dijital sinyallerde iki durum söz konusudur. Þekil 1.1b'de verilen sinyal incelendiðinde gerilimin '0' ya da '1' olmak üzere iki durumunun olduðu, ara deðerlerin olmadýðý anlaþýlýr. Dijital (sayýsal) temelli elektronik devreler tamamen dijital sinyallerle çalýþýrlar. Dijital elektrik sinyalleri adým adým deðiþir. Buna zýplayarak deðiþme de denilebilir. Bu devrelerde kullanýlan elektrik sinyalinin 0'dan 1'e deðiþimi pozitif yönde ise buna 'pozitif lojik', anî deðiþim negatif yönde ise buna 'negatif lojik' denir. Þekil 1.2 ve þekil 1.3'e bakýnýz.

Þekil 1.1: Analog ve dijital sinyaller

Resim 1.1: Dijital elektronik temelli devrelere sahip çeþitli aygýtlar

U (V) I (A)

t (s)

t (s)

Þekil 1.2: Pozitif lojik sinyal

U (V) I (A)

Þekil 1.3: Negatif lojik sinyal

4. Dijital Elektronik Devreleri Yarý iletkenlerin ucuzlamasý, üretim tekniklerinin hýzlanmasý sonucu günlük yaþamda ve iþyerlerinde kullanýlan cihazlarýn büyük bir bölümü dijital elektronik devreli olarak üretilmeye baþlamýþtýr. 1

Dijital devreler hassas çalýþtýðý, az yer kapladýðý, az güç harcadýðý için tercih edilmektedir. Bilgisayar, yazar kasa, barkod (çizgi kod) okuyucu, saat, telefon vb. gibi cihazlarýn devrelerinin büyük bir bölümü dijital esaslýdýr. Temel elektronik ve endüstriyel elektronik kitaplarýnda açýklanan konularý iyi anlayan bir teknik eleman, dijital elektronik sistemleri öðrenmede pek zorluk çekmez. 5. Analog ve Dijital Devrelerin Geliþimi 1950'li yýllardan sonra geliþmeye entegre (chip) baþlayan elektronik bilim dalýnda ilk plastik zamanlar devrelerin çoðu analog kýlýf esaslýydý. 1970'li yýllardan sonra ise dijital devreler yaygýnlaþmaya baþladý.

entegreden ayaklara baðlantý

6. Dijital Elektroniðin metal çentik ayaklar Yaygýnlaþmasýnýn Bazý Nedenleri (oyuk) küçük -Devre tasarýmý daha kolaydýr. nokta 1 numaralý ayak -Bilgi (data) saklamak kolaydýr. -Birden çok devreyi birbirine Þekil 1.4: Entegrenin yapýsýnýn basit olarak gösterilmesi baðlamak mümkündür. -Gürültüden (parazitik sinyaller) etkilenme oranlarý düþüktür. 7. Bilgisayar Çaðýmýzýn en yararlý aygýtlarýndan olan bilgisayar, dijital elektronik devrelerin birleþiminden oluþmaktadýr. Savunma, ticaret, eðlence, ulaþým, iletiþim, üretim vb. gibi alanlarda bilgisayar olmadan hýzlý ve verimli çalýþma olanaðý yoktur. 8. Bilgisayarlarýn Geliþimi Ýlk bilgisayarlar tamamen mekanik yapýlýydý. 1925 yýlýnda mekanik sistem býrakýldý ve elektrik motorlarýyla hareket ettirilen diferansiyel analiz sistemine geçildi. 1940'lý yýllarda yarý iletken maddeler (germanyum, silisyum) bulundu. Adý geçen iki yarý iletken ve çeþitli katký maddeleri kullanýlarak doðrultmaç diyodu, zener diyod, led diyod, transistör, FET, MOSFET, tristör, triyak vb. gibi devre elemanlarý üretildi. Ardýndan bu elemanlar çok küçük boyutlu gövdeler içinde birleþtirilerek entegreler (tümleþik devre, yonga, chip) yapýldý. 9. Dijital Temelli Bilgisayarlarýn Ana Elemanlarý Dijital yapýlý bilgisayarlar dört temel birimden oluþur. Bunlar; giriþ, iþlem, kontrol ve çýkýþ birimleridir. a. Giriþ Elemanlarý: Klâvye, fare, kamera, tarayýcý, mikrofon, faks/modem vb. b. Çýkýþ Elemanlarý: Yazýcý, çizici, ekran, hoparlör, faks/modem vb. C. Sayý Sistemleri Dijital elektronik devrelerin tasarým, üretim ve onarým süreçlerini anlayabilmek için matematik kurallarýný ve sayýlarý bilmek þarttýr. Bu bölümde dijital devrelerde kullanýlan sayý sistemleri hakkýnda temel bilgiler verilecektir. 1. Onlu (Desimal, 10 Tabanlý, Decimal) Sayý Sistemi Günlük yaþamda kullandýðýmýz sayý sistemi 10 tabanýna göredir. Yani bu sistemde 0-1-2-32

4-5-6-7-8-9 sayýlarý mevcuttur. Burada verilen 0 ile 9 arasýndaki sayýlarýn her biri 'digit' olarak adlandýrýlmaktadýr. Not: Digit sözcüðünün Türkçe karþýlýðý sayýdýr. Onlu sayý sistemi çizelge 1.1'de görüldüðü gibi konumsal bir sistemdir. Yani bir rakam bulunduðu konuma (basamaða) göre deðiþik büyüklükte sayýlarý temsil eder. basamak

basamak

basamak

basamak

Çizelge 1.1: Onlu sayý sisteminde basamaklarýn konum aðýrlýklarý

Örneðin 55 sayýsýný ele alalým: Burada iki adet 5 onlu sayýsý kullanýlmýþtýr. Bu rakamlardan saðdaki 5, 5 sayýsýný, soldaki 5 ise 50 sayýsýný temsil etmektedir. Bu açýklamaya göre, ayný rakam yer aldýðý basamaða göre farklý sayýlarý ifade etmektedir. Baþka bir deyiþle konumsal sayý sisteminde her konumun bir aðýrlýðý vardýr. Onlu sayý sisteminde konum tabaný 10, konum aðýrlýklarý ise en saðdaki basamaktan itibaren, 0 10 , 101, 102, 103, 104... þeklindedir. Onlu sayý sisteminde rakamlarýn bulunduðu konumda temsil ettikleri sayý, basamaðýn konum aðýrlýðýyla çarpýlarak bulunur. Daha sonra bütün rakamlarýn temsil ettiði sayýlar toplanarak sonuç elde edilir. Yukarýda verilen bilgiler ýþýðýnda 125 sayýsýný inceleyelim. En saðdaki 5 sayýsý 1. basamaktadýr. Bu basamaðýn konum aðýrlýðý 100=1 dir. 5 sayýsý konum aðýrlýðýyla çarpýlýr ve 5 rakamý bulunur. Ýkinci basamakta bulunan 2 sayýsý bu sayýnýn konum aðýrlýðý olan 101 ile çarpýlýr ve 20 sayýsý bulunur. Üçüncü basamakta bulunan 1 sayýsý bu sayýnýn konum aðýrlýðý olan 10 2 ile çarpýlýr ve 100 sayýsý bulunur. 125 sayýsýnýn konum aðýrlýklarýyla çarpýlarak bulunan 5, 20 ve 100 rakamlarý toplandýðý zaman 125 sayýsý elde edilir. Örnek: 26510 sayýsýný konum aðýrlýklarýný göstererek ifade ediniz. Çözüm: 2.102 + 6.101 + 5.100 = 2.100 + 6.10 + 5.1 = 200 + 60 + 5 = 265

b. Onlu Sayýlarda Çýkarma 2 3 4 1 83 5 7 1 22 0 6 1 1 7 7

a. Onlu Sayýlarda Toplama 6 1 4 3 3 6 5 1 2 4 5 0 8 8 8 5

Ek Bilgi Kimi bilim tarihçileri 10 tabanýna göre olan sayý sisteminin çýkýþ nedenini insanoðlunun 10 parmaklý olmasýna baðlarlar. Bunlarýn yaklaþýmýna göre insanoðlu sayma iþlemini parmaklarýný kullanarak öðrenmiþtir. Eðer insanýn iki parmaðý olsaydý bugün belki de 10 tabanlý sayý sistemi kullanýlmayýp iki tabanlý sayýlar kullanýlacaktý. 2. Ýkili (Binary, 2 Tabanlý) Sayý Sistemi Ýkili sayý sisteminde sadece 2 sembol kullanýlýr. Bunlar 0 ve 1'dir. Ýkili sayýlarda da çizelge 1.2'de görüldüðü gibi her basamaðýn konumsal bir deðeri söz konusudur. 3

ÇÝzelge 1.2: Ýkili sayý sisteminde basamaklarýn konum aðýrlýklarý

a. Ýkili Sayýnýn Onlu Sayýya Çevrilmesi Tabaný 2 olan ikili sayýlarýn onlu deðerini bulabilmek için basamaklar saðdan sola doðru 20, 1 2 , 22, 23, 24... sayýlarýyla çarpýlýr. Çarpým sonucu bulunan deðerler toplanarak ikili sayýnýn onlu karþýlýðý belirlenir. Örnek: 1012 ikili sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. Çözüm: 1.22 + 0.21 + 1.20 = 1.4 + 0.2 + 1.1 = 510 Örnek: 1112 ikili sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. Çözüm: 1.22 + 1.21 + 1.20 = 1.4 + 1.2 + 1.1 = 710 Örnek: 111012 ikili sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. Çözüm: 1.24 + 1.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 = 1.16 + 1.8 + 1.4 + 0 + 1 = 2910 b. Onlu Sayýnýn Ýkili Sayýya Çevrilmesi Onlu sayýlar ikili sayýya çevrilirken 2'ye bölme yöntemi kullanýlýr.

Not: MSD: Ýlk yazýlan sayý LSD: En son yazýlan sayý

c. Kesirli Onlu Sayýnýn Ýkili Sayýya Çevrilmesi Kesirli onlu sayý ikili sayýya çevrilirken sayýnýn tam ve kesirli kýsmý ayrý ayrý ele alýnýr. Çözüm yapýlýrken tam sayý 2'ye bölünerek, kesirli sayý ise 2 ile çarpýlarak ikili sayý bulunur. 4

0,37510 onlu sayýsýný ikili sayýya çeviriniz. 0,375x2 0,75x2 0,5x2

MSD

=0,75 =1,5 =1,0 LSD

Çözüm yönteminin açýklanmasý Kesirli sayý 2 ile çarpýlýr. Bulunan sayýnýn tam bölümü alýnýr. (Bu, 1 ya da 0 olabilir.) Kesirli kýsým ise yeniden 2 ile çarpýlýr. Sonucun tam sayý kýsmý alýnýp kesirli kýsým yeniden 2 ile çarpýlýr. Yapýlan çarpma iþlemlerinin sonucu 1,0 çýktýðý anda iþleme son verilir.

d. Kesirli Ýkili Sayýnýn Onlu Sayýya Çevrilmesi Örnek: 101,012 ikili sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. Çözüm: 101,012 = 1.22 + 0.2.1 + 1.20 + 0.2-1 + 1.2-2 = 1.4 + 0.2 + 1.1 + 0.(1/2) + 1.(1/4) = = 4 + 0 + 1 + 0.(0,5) + 1.(0,25) = 4 + 1 + 0,25 = 5,2510 Örnek: 0,10112 ikili sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. Çözüm: 0,10112 = 1.2-1 + 0.2-2 + 1.2-3 + 1.2-4 = 1.(1/2) +0.(1/4) + 1.(1/8) +1.(1/16) = = 1.0,5 + 0.0,25 + 1.0,125 + 1.0,0625 = 0,5 + 0 + 0,125 + 0,0625 = = 0,687510 e. Ýkili Sayýlarda Dört Ýþlem Ýkili sayý sisteminde 0 ve 1 sayýlarý vardýr. Bunlarýn dört iþleminde ikili sayýlarýn dört iþleminde kullanýlan kurallar geçerlidir: I. Ýkili Sayýlarda Toplama Ýkili sayýlarýn toplanmasýnda geçerli kurallar: 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 10 þeklindedir. Burada dikkat edilmesi gereken tek iþlem 1+1 = 10'dýr. Ýki tane 1'i toplayýp 1+1 = 2 diye yazamayýz. Bu iþlem yapýlýrken 1+1 = 0 elde 1 denir. Elde sözcüðü Ýngilizce'de caryy ile ifade edildiðinden lojik devre anlatýmlarýnda elde deðeri C harfiyle gösterilir. Örnekler:

II. Ýkili Sayýlarda Çýkarma Ýkili sayýlarýn çýkarmasýnda geçerli olan kurallar: 0 - 0 = 0, 1 - 0 = 1, 1 - 1 = 0, 0 - 1 = 1 þeklindedir. Not: 0 - 1 = 1 iþleminde soldaki sütundan 1 alýnýr ve bu iþlemin yapýldýðý sütuna 2 olarak aktarýlýr. Örnekler: -

-

-

5

III. Ýkili Sayýlarda Çarpma Ýkili sayýlarýn çarpýlmasýnda geçerli olan kurallar: 0 x 0 = 0, 0 x 1 = 0, 1 x 0 = 0, 1 x 1 = 1 þeklindedir.

Örnekler:

IV. Ýkili Sayýlarda Bölme Ýkili sayýlarýn bölünmesinde geçerli olan kurallar: 0/0 = 0, 0/1 = 0, 1/ 0 = 0, 1/1 = 1 þeklindedir.

Örnek:

Ýkili sayýlarýn bölme iþleminde, bölünenden bölenin çýkarýlmasý iþlemine, sonuç '0' çýkýncaya kadar devam edilir. Yanda verilen örnekte 1001 sayýsýnýn 11 sayýsýna bölünmesi açýklanmýþtýr. f. Ýkili Sayýlarýn Tamamlayýcýlarý (Two's Complement) Mikroiþlemciler, bilgisayarlar ve PLC aygýtlarý 2'ye tümleyen (tamamlayan) olarak adlandýrýlan bir yöntem kullanýrlar. Bu yöntemi kullanarak yapýlan hesaplama iþlemlerinde daha sade bir donaným (devre) kullanýlýr. Ýkili sayýlarýn çýkarma iþlemlerinde, çýkan sayýnýn tamamlayýcýsýný bulmakla, çýkarma iþleminin sonucuna ulaþýlabilir. Ýki çeþit tamamlayýcý vardýr. Bunlar, 1 tamamlayýcýsý ve 2 tamamlayýcýsýdýr. Herhangi bir N sayýsýnýn 1 tamamlayýcýsý bulunurken verilen sayýda, 0'ýn yerine 1, 1'in yerine 0 yazýlýr. 2 tamamlayýcýsý bulunurken daha önce bulunan 1 tamamlayýcýsýna 1 eklenir. N = 1010 ikili sayýsýnýn 2'ye tamamlayýcýsýný (tümleyenini) bulunuz. Bir sayýnýn 2'ye tümleyenini bulmanýn yararýný bir örnek üzerinde açýklayalým. a) 1111 ikili sayýsýndan 111 ikili sayýsýný klâsik çýkarma kurallarýný uygulayarak çýkarýnýz. b) 1111 ikili sayýsýndan 111 sayýsýný çýkarma iþlemini 2'ye tümleyen sayý yöntemini kullanarak yapýnýz. Görüldüðü gibi klâsik çýkarma yöntemi kullanýlarak 1000 sonucu kolayca bulunmuþtur. Ayný iþlem 2'ye tümleyen yöntemiyle yapýlmak istenirse, þu kurallara uyulur: Çözüm: a.

1111 111 1000

-Çýkarýlan sayýyla çýkan sayýnýn basamaklarý eþit hâle getirilir. -Çýkan sayýnýn 2'ye tümleyeni bulunur. -Çýkarýlan sayý ile son bulunan sayý toplanýr. -Sonuç olarak bulunan sayýnýn basamak sayýsý iþlem yapýlan sayýlardan fazla çýkmýþsa en soldaki sayý atýlýr (yok sayýlýr). 6

b) Yukarýda verilen dört kurallardan hareket ederek 1111 sayýsýndan 111 sayýsýný çýkarmayý 2'ye tümleyen yöntemiyle yapalým. Önce 111 sayýsýnýn soluna 0 eklenerek bu sayý da dört basamaklý hâle getirilir. Sonra 0111 sayýsýnýn 2'ye tümleyeni bulunur. 0111 sayýsýnýn 1'e tümleyeni 1000'dýr. 1000 sayýsýnýn 2'ye tümleyeni ise 1001'dir. Daha sonra 1111 sayýsýyla 1001 sayýsý toplanýr. Toplamanýn sonucunda bulunan 11000 sayýsý beþ basamaklý olduðu için 11000 sayýsýndaki en büyük basamak (sol baþtaki) atýlýr. En soldaki basamak atýlýnca 1111 ve 1001 sayýsýnýn farký olan 1000 sayýsý belirlenmiþ olur. Yapýlan açýklamalarda görüldüðü gibi a ve b þýklarýnda yapýlan iki çözüm yönteminde de ayný sonuç bulunmaktadýr. Örnekte b þýkkýnda açýklanan ikinci yöntem biraz karmaþýktýr. Ancak ikinci yöntemin bir faydasý vardýr. Þöyle ki; toplama yapmak üzere tasarlanmýþ dijital bir devre ile 2'ye tümleyen kuralý uygulanarak çýkarma da yapýlabilmektedir. g. Ýkili Sayýlarýn Pozitif ya da Negatif Olarak Gösteriliþi Ýkili sayýlar dijital elektronik devrelerde (+) ve (-) olarak gösterilirken en soldaki (baþtaki) rakam kullanýlýr. En soldaki rakam 0 ise (+) iþaretini, 1 ise (-) iþaretini gösterir. Ýþaret biti (bit: binary digit, ikili sayý) olarak fazladan kullanýlan bu bit, ikili sayýlarýn iþaretli olarak gösterilmesinde kullanýlýr. 0 1101 = +13 1 1101 = -13 Negatif sayýlarýn gösterilmesinde üç yöntem kullanýlmaktadýr: I. Gerçek Büyüklükte Gösterme Daha önce açýklandýðý gibi 1 sayýsý (-) iþaretini gösterir. 1 11101 = -29 olduðu halde, 11101 = +29 deðerini gösterir. II. 1'in Tersi Olarak Gösterme Dijital elektronikte 1'in tersi alýnarak toplama ve çýkarma iþlemlerini yapmak çok kolaylýk saðlamaktadýr. Ayrýca bu yöntem kullanýlarak dijital devre daha basit olarak düzenlenebilmektedir. Ýkili sayýlar 1'in tersi olarak gösterilirken, bu sayýdaki 1'lerin yerine 0, 0'larýn yerine 1 yazýlýr. Rakamlarýn tersleri alýnýr. En soldaki bit (en büyük deðerli bit) 1 ise, bu sayý negatif, 0 ise sayý pozitiftir. 110101 sayýsýnýn 1'in tersi þeklinde yazýlýþý: 001010'dýr.

(normal gösterim)

-157

(1'in tersi olarak gösterim)

(normal gösterim)

(1'in tersi olarak gösterim)

III. 2'nin Tersi ile Gösterme Önce ikili sayýda 1'in tersi alýnýr. Sonra en küçük deðerli rakama 1 eklenir. Bu yöntemde bir 7

sayýnýn en büyük deðerli (en soldaki bit) biti iþaret biti iþlemi yapar. En soldaki bit 1 ise, bu sayý negatiftir. Bu bit 0 ise sayý pozitiftir. 1710 = 000100012 1'in tersi = 11101110 2'nin tersi = 11101001 Sayýnýn karþýlýðý = -1710

3. Sekizli (Oktal, 8 Tabanlý, Octal) Sayý Sistemi Sekizli sayýlar bazý PLC'lerin ve bilgisayarlarýn (IBM7090, DECPDP-8 vb.) programlanmasýnda kullanýlmaktadýr. Bu sayý sisteminde 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 sembolleri kullanýlýr. Sekizli sayýlarda basamaklarýn konum aðýrlýklarý en saðdan itibaren 80, 81, 82, 83, 84... þeklindedir. a. Onlu Sayýnýn Sekizli Sayýya Çevrilmesi Onlu bir sayý sekizli sayýya çevrilirken 8'e bölme yöntemi kullanýlýr.

21710 onlu sayýsýný sekizli sayýya çeviriniz.

Çözüm: 217 : 8 = 27 Kalan 1 27 : 8 = 3 kalan 3:8=0 Kalan 1

b. Sekizli Sayýnýn Onlu Sayýya Çevrilmesi Sekiz tabanlý bir sayý on tabanlý sayýya çevrilirken saðdan itibaren her basamaktaki rakam 8'in kuvvetleriyle çarpýlýr. 368 sekizli sayýsýný onlu sayýya çevriniz. Çözüm: 368 = 3.81 + 6.80 = 24 + 6 = 3010 678 sekizli sayýsýný onlu sayýya çevriniz. Çözüm: 678 = 6.81 + 7.80 = 48 + 7 = 5510 2518 sekizli sayýsýný onlu sayýya çevriniz. Çözüm: 2518 = 2.82 + 5.81 + 1.80 = 2.64 + 5.8 + 1.1 = 16910 c. Ýkili Sayýnýn Sekizli Sayýya Çevrilmesi Ýkili sayý sistemine ait bir sayý sekizli sayýya çevrilirken, ikili sayý saðdan sola doðru üçerli kümelere ayrýlýr. En soldaki kümede bulunan bitlerin sayýsý üçten az ise sola doðru 0 eklenerek üçe tamamlama yapýlýr. 110011110111012 ikili sayýsýný sekizli sayýya çevriniz. Çözüm: Önce üçerli kümeler oluþturulur. 011 001 111 011 101. Daha sonra her kümenin onlu karþýlýðý yazýlýr. 3 1 7 3 5 Bu yönteme göre, 110011110111012 ikili sayýsýnýn sekizli karþýlýðý 317358 dir. 8

d. Sekizli Sayýnýn Ýkili Sayýya Çevrilmesi Sekizli sayý sistemine ait bir sayý ikili sayýya çevrilirken, her bir basamaktaki sayýnýn karþýlýðý olan ikili sayý 3 bitlik gruplar þeklinde yazýlýr. Gruplar hâlinde yazýlan sayýlar bir araya getirildiðinde ise ikili sayý elde edilmiþ olur. 6738 sekizli sayýsýný ikili sayýya çeviriniz. Çözüm: 6 = 110, 7 = 111 3 = 011 Sonuç: 1101110112 4. Onaltýlý (Heksadesimal, 16 Tabanlý, Hexadecimal) Sayý Sistemi Onaltýlý sayý sisteminin tabaný 16'dýr. Bu sayý sisteminde 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F sembolleri kullanýlýr. Onaltýlý sayýlarda basamaklarýn konum aðýrlýklarý en saðdan itibaren 160, 161, 162, 163, 164... þeklindedir. Onaltýlý sayýlar mikroiþlemci temelli dijital elektronik devrelerde (IBM sistem 370, Honeywell 200, RCA Spectra 70 vb. gibi) yaygýn olarak kullanýlmaktadýr. a. Onaltýlý Sayýnýn Onlu Sayýya Çevrilmesi Bu iþlem yapýlýrken onaltýlý sayýnýn basmaklarý 16'nýn kuvvetleriyle çarpýlýr. 2616 onaltýlý sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. Çözüm: 2.161 + 6.160 = 2.16 + 6.1 = 32 + 6 = 3810 2B16 onaltýlý sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. Çözüm: 2.161 + B.160 = 2.16 + 11.1 = 32 + 11 = 4310 2FF16 onaltýlý sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. Çözüm: 2.162 + F.161 + F.160 = 2.256 + 15.16 + 15.1 = 512 + 240 + 15 = 76710

yazým sýrasý

8E16

yazým sýrasý

b. Onlu Sayýnýn Onaltýlý Sayýya Çevrilmesi Onlu sayýlar onaltýlý sayýsa çevrilirken 16'ya bölme yöntemi uygulanýr.

c. Onaltýlý Sayýnýn Ýkili Sayýya Çevrilmesi Onaltýlý sayý ikili sayýya çevrilirken, her basamaktaki sayýnýn karþýlýðý olan ikili sayý 4 bit þeklinde yazýlýr. 4 bitlik gruplar bir araya getirilerek ikili sayý bulunur. 5D1D6916 onaltýlý sayýsýný ikili sayýya çeviriniz. 9

Çözüm: 5 = 0101, D = 1100, 1 = 0001, D = 1100, 6 = 0110, 9 = 1001 5D1D6916 = 0101110000011100011010012 d. Ýkili Sayýnýn Onaltýlý Sayýya Çevrilmesi Ýkili sayý dörderli gruplara ayrýlýr. Her grupdaki sayýlarýn onaltýlý karþýlýklarý yazýlýr. Gruplandýrma iþlemine en saðdan baþlanýr ve en sondaki gruba 0 eklenerek dört bite tamamlanýr. Gruplardaki sayýlarýn karþýlýklarý olan sayýlar yazýlýnca, onaltýlý sayý bulunmuþ olur. 101111011100001111012 ikili sayýsýný onaltýlý sayýya çeviriniz. Çözüm: 1011 = B, 1101 = D, 1100 = C, 0011 = 3, 1101 = D Sonuç: BDC3D 16 f. Onaltýlý Sayýlarda Çýkarma

e. Onaltýlý Sayýlarda Toplama

h. Onaltýlý Sayýlarda Bölme 7A 3 6 28 1A 18 02

g. Onaltýlý Sayýlarda Çarpma A x 5 32

6F9 - 8B 66E

C4 - 26 9E

C4 + 26 EA

A + 5 F

73 x 52 E6 x23F 24D6

5D9 4A 4A 14 139 128 0011

Bazý Onlu Sayýlarýn Ýkili ve Onaltýlý Karþýlýklarý D

B

H

0 = 0000 = 0 1 = 0001 = 1 2 = 0010 = 2 3 = 0011 = 3 10 = 1010 = A

D

B

H

11 = 1011 = B 12 = 1100 = C 13 = 1101 = D 14 = 1110 = E 15 = 1111 = F

D

B

H

16 = 10000 = 10 17 = 10001 = 12 18 = 10010 = 13 25 = 11001 = 19 30 = 11110 = 1E

5. Dijital Verilerle Ýlgili Temel Kavramlar a. Bit 0 ve 1'den oluþan sayý. Ýkili sayý sisteminde sayýlarýn her bir basamaðý bit olarak adlandýrýlýr. Örneðin 101 üç bitlik bir sayýdýr. Bit sözcüðü binary digit kelimelerinin kýsaltýlmasýyla türetilmiþtir. Ýkili sayý sisteminde ifade edilen sayýlarda en saðdaki bit, LSB (least significant bit, en az aðýrlýklý bit), en soldaki bit ise MSB (most significant bit, en çok aðýrlýklý bit) olarak adlandýrýlýr. b. Byte (Bayt) Sekiz bitten oluþan ikili sayýya bayt denir. Yani 1 bayt = 8 bit denilebilir. 1 baytlýk sayý örneði: 11001001 Not: 1 bayt, dört bitlik iki gruba ayrýldýðýnda her gruba nibble (nibýl) adý verilir. 10

c. Kilobyte (Kilobayt), Megabyte (Megabayt) ve Gigabyte (Gigabayt) Kavramlarý Byte birimi çok küçük bir deðer olduðundan uygulamada baytýn 1024 katý kilobayt, 1048.576 katý megabayt ve 1073.741.824 katý gigabayt daha çok kullanýlýr. d. Bellek Kelimesi (Memory Word) Bit ve baytlardan oluþan grup. Kelime büyüklüðü 4 ile 64 bit arasýnda olabilir. e. Kapasite Belirli bir bellek elemanýna (entegre, disket, CD-ROM, sabit disk, DVD-ROM vb.) kaç bit saklanabileceðini belirtir. Örneðin 4096x20 ifadesi, bellek ünitesinin kapasitesinin 81620 bit olduðunu belirtir. Burada ilk sayý (4096) kelime sayýsýný, ikinci sayý (20) her kelimedeki bit sayýsýný (yani kelime büyüklüðünü) bildirir. Bellek kapasitesi belirtilirken 1 k kýsaltmasý kullanýlýr. 1 k, 1024 biti ifade eder. Buna göre 4kx20 ifadesinden belleðin kapasitesinin 4096x20 olduðu anlaþýlýr. f. Karakter Sayýlarý yazmada kullanýlan 0-9 arasý sayý, A'dan Z'ye kadar harfler ve elli kadar olan çeþitli karaktere (+, -, ?, !, /, (, ), [, ], %, &, #, $, @, \ * vb.) bu ad verilir. D. Kodlama ve Kodlar Kodlama; görülebilen, okunabilen yazý, sayý ve iþaretlerin deðiþtirilmesidir. Deðiþtirme iþlemi çeþitli yöntemlerle yapýlabilir. Karmaþýk yapýlý dijital devreler ve bilgisayarlarýn büyük bir bölümü ikili sayýlarý kullanarak iþlem yapar. Ýþlemler yapýlýrken ikili sayýlar çeþitli deðiþimlere uðratýlýr. Ýþte belli kurallara baðlý kalýnarak yapýlan iþlemlere kodlama denir. 1. Desimal Ýçin Binary Kodlamasý (BCD, 8421 Kodu) En basit kodlama sistemidir. Bu kodlamada 0 ile 9 arasý sayýlar dört adet 0, 1 ikili sayýsýyla ifade edilir. Rakamlarýn dýþýndaki karakterler ise 6 bitlik ikili sayý gruplarýyla gösterilir. BCD kodlama sisteminde onlu sayýdaki her rakam, ayrý ayrý ikili sayý kodlarý hâlinde gösterilir. Örneðin 638 onlu sayýsýný BCD koduyla þöyle gösterebiliriz: 6 = 0110, 3 = 0011, 8 = 1000 . Örnekte görüldüðü gibi her Sonuç: Çizelge 1.3: 0-9 arasý onlu onlu sayý için 4 bitlik ikili sayý kodu yeterlidir. Ancak sayýlarýn BCD koduyla yazýlýþý karakterler için 4 bit yeterli deðildir. Çünkü karakter sayýsý yaklaþýk 50 olduðundan hepsini kodlayabilmek için en az 6 bit gereklidir. 141 onlu sayýsýný a) Ýkili sayý koduyla, b) BCD koduyla gösteriniz. Çözüm: a) 10001101 b) 0001 0100 0001 11

a) 8 ve 7 onlu sayýlarýný toplayýnýz. b) Toplamanýn sonucunu BCD koduyla ifade ediniz. Çözüm: a) Onlu toplama: 8+7 = 15. Ýkili toplama: 1000 + 0111 = 1111 b) 1111 ikili sayýsýnýn BCD koduyla gösteriliþi: 0001 0101 2. Oktal Kodu (Sekizli Kod) Bu kodlama sisteminde sekizli sayýlar, 3 bitlik ikili sayýlarla ifade edilir. Oktal kodunda dijital bilgiler bilgisayara 24 bitlik bir dizi hâlinde uygulanýr. Diziliþin þekli: 101 011 010 100 010 111 010 000 5 3 2 4 2 7 2 0 Oktal kodunun kullanýldýðý PDP-8 sisteminde kapasite 12 bittir. Böyle bir sisteme aþaðýdaki gibi 4 sekizli sayý uygulanabilir. 011 110 111 100 3 6 7 4 Herhangi bir sekizli sayýnýn kodlanmasý aþaðýdaki örnekte açýklanmýþtýr. 1763 onlu sayýsýný oktal koduyla gösteriniz. Çözüm: 1 = 001, 7 = 111, 6 = 110, 3 = 011 1763 = 001 111 110 011 3. Heksadesimal Kodu (Onaltýlý Kodu) Bu kodlama oktal koduna benzer. Tek fark, her karakter için 4 bit kullanýlmasýdýr. IBM 370 sisteminde 8 bitli bir giriþ grubu kullanýlýr. Örneðin; 1010 0001 gibi. Bu sayýlarýn onaltýlý karþýlýklarý ise þöyledir: 1010 = A, 0001 = 1 Sonuç: A1 B7 onaltýlý sayýsýný ikili sayý formu ile kodlayýnýz. Çözüm: B = 1011, 7 = 0111 Sonuç: 1011 0111 IBM 1130 sistemi 16 bitlik bir belleðe sahiptir. Böyle bir sistemde uygulanabilecek ikili sayý 16 bitlik olabilir. Örneðin, 1011101001010001 gibi. Bu onaltýlý sayýnýn deðerini okuyabilmek için 4 bitlik gruplar hâlinde sýralamamýz gerekir. Ýkili sayýyý bu kurala göre yazacak olursak: olur.

4. Gray (Grey) Kodu Bu kodlama sütun taramasý esasýna göre çalýþan cihazlarda (optik okuyucu vb.) yaygýn olarak kullanýlmaktadýr. Gray kodunda da 1 ve 0 bitleri kullanýlýr. Bu yöntemde bir bilgiden diðer bir bilgiye geçerken sadece bir hânede deðiþiklik olur. Bu sayede rakam deðiþimi az olduðundan hata oraný da çok az olmaktadýr. Örneðin 0101 sayýsýndan 0110 sayýsýna geçerken iki hânede deðiþiklik olmaktadýr. Bu iki deðeri optik yönteme göre çalýþan dijital elektronik yapýlý bir devrenin okuduðunu varsayarsak hatalý okuma olabilir. Þöyle ki; eðer birinci hânedeki deðiþikli ikinci hânedeki deðiþiklikten önce gerçekleþirse kýsa bir süre için optik sensör 0100 sayýsýný okur. Bu da 4 sayýsýna karþýlýk geldiðinden devre yanlýþ yargýlara (sonuçlara) varabilir. Ancak BCD kodundaki sayýlar gray koduna çevrilerek optik sensöre okutulursa, bir sayýdan diðer bir sayýya geçerken yalnýzca bir hânede deðiþim olduðundan hata olasýlýðý en az deðere 12

indirilmiþ olur. Ýkili sayý kodlarýyla gray kodlarýnýn birbirine çevrilmesinde benzerlik ve toplama yöntemleri kullanýlýr. a. Benzerlik Yöntemi Kullanýlarak Yapýlan Ýkili Kodlu-Gray Kodlu Sayý Çevrimleri I. Ýkili Kodlu Sayýnýn Gray Kodlu Sayýya Çevrilmesi Ýþlem yapýlýrken: -En soldaki ikili sayý rakamý gray kodunun ilk rakamý olarak yazýlýr. -Ýkili sayýnýn en soldaki birinci ve ikinci rakamlarý birbirinin benzeriyse, ikinci gray rakamý olarak 0, eðer rakamlar farklý ise, ikinci gray rakamý olarak 1 yazýlýr. (Aþaðýdaki örneðe bakýnýz.) -Ýkinci ve üçüncü binary sayý rakamý benzer ise üçüncü gray rakamý olarak 0, farklý ise 1 yazýlýr. Ayný iþleme diðer rakamlar için de devam edilir.

Çözüm:

101011 ikili sayýsýný gray koduna çeviriniz.

II. Gray Kodlu Sayýnýn Ýkili Kodlu Sayýya Çevrilmesi Ýþlem yapýlýrken: -En soldaki gray kodu rakamý, birinci ikili sayý rakamý olarak yazýlýr. -Ýkinci gray rakamý 0 ise, ikinci ikili sayý rakamý ilk ikili sayý rakamýnýn aynýsý yazýlýr. Gray rakamý 1 ise, ikinci ikili rakamý ilk ikili sayý rakamýnýn tersi olur. Ayný iþlem diðer basamaklardaki sayýlara da uygulanýr. 11011 gray kodlu sayýyý ikili sayý koduna çeviriniz.

Çözüm: 1 1

0

1

1

1 0

0

1

0

b. Toplama Yöntemi Kullanýlarak Yapýlan Ýkili Kodlu-Gray Kodlu Sayý Çevrimleri Bu yöntemin anlaþýlabilmesi için, 0+0 = 0, 0+1 = 1, 1+0 = 1, 1+1 = 0 (elde kullanýlmýyor) þeklindeki toplama kurallarýnýn akýlda tutulmasý gerekir. I. Ýkili Kodlu Sayýnýn Gray Kodlu Sayýya Çevrilmesi Ýþlem yapýlýrken: -En soldaki ikili sayý rakamý gray kodunun ilk rakamý olarak yazýlýr. -Ýkili sayýnýn ikinci rakamýyla üçüncü rakamý toplanýr ve sonuç ikinci gray rakamý olarak yazýlýr. -Ýkili sayýnýn ikinci rakamýyla üçünücü rakamý toplanýr ve üçüncü gray rakamý olarak yazýlýr. Ayný iþlem kalan diðer basamaklarda da yapýlýr. (14. sayfadaki örneðe bakýnýz.)

13

1110110 ikili kodlu sayýyý gray koduna çeviriniz.

Çözüm: 1

1

1

1 0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

II. Gray Kodlu Sayýnýn Ýkili Kodlu Sayýya Çevrilmesi Ýþlem yapýlýrken: -En soldaki gray kodu rakamý ikili sayýnýn ilk rakamý olarak yazýlýr. -Gray kodunun ikinci rakamý aþaðýya indirilen ikili sayýnýn ilk rakamýyla toplanýr ve ikili sayýnýn ikinci rakamý bulunmuþ olur. -Gray kodunun üçüncü rakamýyla bulunan ikili sayýnýn ikinci rakamý toplanýr ve ikili sayýnýn üçüncü rakamý bulunmuþ olur. Ayný iþlem kalan rakamlara da uygulanýr. 11000111 gray kodlu sayýyý ikili sayý koduna çeviriniz.

Çözüm: 1

1

1 0

0 0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

5. Parity (Hata Bulma, Hata Düzeltme) Kodu Dijital yapýlý devrelerde hatalar çoðunlukla devreler arasýnda bilgi (data) transferi yapýlýrken oluþur. Yani gönderilen bilgi yerine ulaþtýðýnda deðiþmiþ olabilir. Ýþte bu tip gönderme hatalarýnýn önlenmesi için gönderilen bilgiye parity biti eþlik ettirilir. Parity kodunun çalýþma ilkesi þöyledir: Gönderilen bilgideki 1'lerin tek ya da çift sayýda olup olmadýklarý kontrol edilir ve karþý tarafa parity biti yardýmýyla bildirilir. Bilgiyi alan taraf yine ayný þekilde bilgideki 1'lerin tek ya da çift sayýda olup olmadýðýný kontrol eder. Eðer gönderilen bilgideki 1'lerin durumuyla alýnan bilgideki durumu birbirini tutuyorsa gönderme sýrasýnda bir hata oluþmamýþ demektir. Bazý devrelerde gönderilen bilgideki 1'lerin çift sayýda olup olmadýðý kontrol edilir ve buna çift parity (even parity) adý verilir. Bazý devrelerde ise 1'lerin tek sayýda olup olmadýðý kontrol edilir ve buna da tek parity (odd parity) adý verilir. Parity biti ile hata bulma yönteminde ancak 1 bit seviyesinde hata belirlemesi yapýlabilir. Yani bilginin gönderilmesi anýnda birden çok bit deðiþikliðe uðramýþsa hata tesbiti yapýlamaz. Þekil 1.5'te verilen blok þemada görüldüðü gibi, gönderilmek istenen bilgi, bir parity bit üretecine uygulanýr. Data'daki 1'lerin tek ya da çift oluþuna göre uygun parity biti üretilir. Bu parity biti gönderilmek istenen 4 bitlik bilgi ile birlikte alýcý tarafa gönderilir. Karþý tarafta bilgideki bitlerin durumu tekrar kontrol edilir ve parity bitinin durumuyla karþýlaþtýrýlýr. Herhangi bir yanlýþlýk yoksa tesbit edilen durumla parity bitinin iþaret ettiði durum birbirine uygun olacaktýr. Eðer bilgiler birbirini tutmuyorsa hata var demektir. Bu hata çeþitli dijital devreler tarafýndan düzeltilir. 14

data gönderici devre

A B C D

A B C D parity bit üreteci

data alýcý devre

data gönderme hattý hata bulma devresi

parity biti

hata alarmý

Þekil 1.5: Parity biti kullanýlarak hata kontrolünün yapýlýþýna iliþkin blok þema

Çift parity yönteminde gönderilen bilgideki 1'ler çift sayýdaysa parity biti olarak 0 üretilip karþý tarafa gönderilir. Yanda verilen çizelge 1.4'te dört basamaklý binary datalarýn çift parity sistemine göre kodlanmasý görülmektedir. Çizelge 1.4'te ilk satýrdaki bilgide 2 adet 1 vardýr. Yani 1'ler çift sayýdadýr. Bu nedenle parity bit üreteç devresi 0 üreterek alýcý devreye gönderir. Çizelge 1.4'te ikinci satýrdaki bilgide 1 adet 1 vardýr. Yani 1 sayýsý tekdir. Bu nedenle parity bit üreteç devresi 1 üreterek alýcý devreye gönderir. Tek parity sisteminde ise yukarýda açýklanan hususlardan farklý olarak 1'lerin miktarý tek sayýyla ifade ediliyorsa parity biti olarak 0, tersi durumdaysa parity biti olarak 1 üretilerek alýcý tarafa gönderilir.

ÇÝzelge 1.4

Onlu sayý

6. Üç Fazlalýklý Kod (Excess Three Code, Excess 3, Ýlave 3 Kodu) Üç fazlalýklý kodlama BCD koduna çok benzer. Tek fark, kodlanacak onlu sayýya çizelge 1.5'te görüldüðü gibi önce 3 eklenir. Sonra kodlama yapýlýr. Bu kodlama sistemi sadece 0-9 arasýndaki desimal sayýlarda kullanýlýr. Desimal 4 sayýsýný üç fazlalýklý koda çeviriniz.

ÇÝzelge 1.5

Çözüm: 4 sayýsýna önce 3 ekleyip 7'yi buluruz. Sonra 7 sayýsýný 4 bitlik ikili koduna çeviririz. 4+3 = 7 Sonuç: 7 = 0111 Onlu 9 sayýsýný üç fazlalýklý koda çeviriniz. Çözüm: 9 sayýsýna önce 3 ekleyip 12'yi buluruz. Sonra 12 sayýsýný 4 bitlik ikili koduna çeviririz. 9+3 = 12 1 = 0001, 2 = 0010 Ýlave 3 koduna göre yazýlýþ: 1 = 0100 2 = 0101 Sonuç: 0100 0101 Yanda verilen çizelge 1.5'te 0-9 arasý onlu sayýlarýn dört bitlik ikili sayý ve 4 bitlik 3 ilave kodlu ikili sayý olarak yazýlýþý verilmiþtir. 15

7. Alfasayýsal (Alfanümerik) Kodlar Ýkili sayýlar kullanýlarak alfabedeki bütün harfleri, noktalama iþaretlerini ve özel karakterleri kodlamak mümkündür. Alfasayýsal iþaretlerin kodlanmasýnda ASCII (American Standard Code for Information Interchange) ve EBCDIC (ExtendedBinary Coded Decimal Interchange Code) kodlamalarý kullanýlmaktadýr. Bazý ifadelerin ASCII kodlarý a. ASCII Karakter Kodu Alfanümerik karakterlerin kodlanmasýnda birliði saðlamak üzere geliþtirilmiþtir. ASCII sözcüðü, American Standard Code for Information Interchange cümlesinin kýsaltýlmýþ hâlidir. Bu kodlama daha çok bilgisayarlarda bilgi giriþ ve çýkýþ devrelerinde kullanýlýr. Bilgisayarlarýn klâvye, yazýcý, ekran gibi giriþ çýkýþ birimleri ASCII ÇÝzelge 1.6 kodlarýný kullanýr. ASCII kodu klâvyedeki karakterlerle programlama dilleri arasýnda aracýlýk Bazý EBCDIC kodlarý yapar. Bu kodlamada tüm karakterler 7 bit uzunluðunda ikili sayýlarla ifade edilir. Yanda verilen çizelge 1.6'da görüldüðü gibi A harfinin ASCII kodu '1000001', B harfinin ASCII kodu ise '1000010'dýr. Öte yandan, A harfinin heksadesimal karþýlýðý 41, ÇÝzelge 1.7 B harfinin heksadesimal karþýlýðý ise 42'dir. b. EBCDIC Kodu EBCDIC sözcüðü "extended binary coded decimal interchange code" sözcüklerinin baþ harflerinden türetilmiþtir. Bu kodlama geliþmiþ bilgisayar devrelerinde kullanýlýr. Kodlamada karakterler 8 bitlik ikili sayýlardan oluþur. 16

Sorular 1. Analog ve dijital sinyal kavramlarýný açýklayýnýz. 2. Bilgisayarýn giriþ ve çýkýþ birimlerini yazýnýz. 3. 1101001 ikili sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. 4. 24 onlu sayýsýný ikili sayýya çeviriniz. 5. 0,75 onlu sayýsýný ikili sayýya çeviriniz. 6. 101,01 ikili sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. 7. 111 ve 110 ikili sayýlarýný toplayýnýz. 8. 1001 ikili sayýsýný 11 ikili sayýsýna bölünüz. 9. 243 onlu sayýsýný BCD koduna göre yazýnýz. 10. 10111011 ile 110 ikili sayýlarýný toplayýnýz. 11. 317 onlu sayýsýný sekizli sayýya çeviriniz. 12. 111000111 ikili sayýsýný sekizli sayýya çeviriniz. 13. 28 onaltýlý sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. 14. 4B onaltýlý sayýsýný onlu sayýya çeviriniz. 15. Bit ve byte (bayt) sözcüklerinin anlamlarýný yazýnýz.

17

A. Giriþ B. Temel Bilgiler 1. Lojik (Mantýk) 2. Analog Sinyal 3. Dijital Sinyal 4. Dijital Elektronik Devreleri 5. Analog ve Dijital Devrelerin Geliþimi 6. Dijital Elektroniðin Yaygýnlaþmasýnýn Bazý Nedenleri 7. Bilgisayar 8. Bilgisayarlarýn Geliþimi 9. Dijital Temelli Bilgisayarlarýn Ana Elemanlarý a. Giriþ Elemanlarý b. Çýkýþ Elemanlarý C. Sayý Sistemleri 1. Onluk (Desimal, 10 Tabanlý, Decimal) Sayý Sistemi a. Onluk Sayýlarda Toplama b. Onluk Sayýlarda Çýkarma 2. Ýkilik (Binary, 2 Tabanlý, Ýkili) Sayý Sistemi a. Ýkilik Sayýnýn Onluk Sayýya Çevrilmesi b. Onluk Sayýnýn Ýkilik Sayýya Çevrilmesi c. Kesirli Onluk Sayýnýn Ýkilik Sayýya Çevrilmesi d. Kesirli Ýkilik Sayýnýn Onluk Sayýya Çevrilmesi e. Ýkilik Sayýlarda Dört Ýþlem I. Ýkilik Sayýlarda Toplama II. Ýkilik Sayýlarda Çýkarma III. Ýkilik Sayýlarda Çarpma IV. Ýkilik Sayýlarda Bölme f. Ýkilik Sayýlarýn Tamamlayýcýlarý (Two's Complement) g. Ýkilik Sayýlarýn Pozitif ya da Negatif Olarak Gösteriliþi I. Gerçek Büyüklükte Gösterme II. 1'in Tersi Olarak Gösterme III. 2'nin Tersi ile Gösterme 3. Sekizlik (Oktal, 8 Tabanlý, Octal) Sayý Sistemi a. Onluk Sayýnýn Sekizlik Sayýya Çevrilmesi b. Sekizlik Sayýnýn Onluk Sayýya Çevrilmesi c. Ýkilik Sayýnýn Sekizlik Sayýya Çevrilmesi d. Sekizlik Sayýnýn Ýkilik Sayýya Çevrilmesi

4. Onaltýlýk (Heksadesimal, 16 Tabanlý, Onaltýlý, Hexadecimal) Sayý Sistemi a. Onaltýlýk Sayýnýn Onluk Sayýya Çevrilmesi b. Onluk Sayýnýn Onaltýlýk Sayýya Çevrilmesi

c. Onaltýlýk Sayýnýn Ýkilik Sayýya Çevrilmesi d. Ýkilik Sayýnýn Onaltýlýk Sayýya Çevrilmesi e. Onaltýlýk Sayýlarda Toplama f. Onaltýlýk Sayýlarda Çýkarma g. Onaltýlýk Sayýlarda Çarpma h. Onaltýlýk Sayýlarda Bölme 5. Dijital Verilerle Ýlgili Temel Kavramlar a. Bit b. Byte (Bayt) c. Kilobyte (Kilobayt), Megabyte (Megabayt) ve Gigabyte (Gigabayt) Kavramlarý d. Bellek Kelimesi (Memory Word) e. Kapasite d. Karakter D. Kodlama ve Kodlar 1. Onluk Ýçin Ýkilik Kodlamasý (BCD, 8421 Kodu) 2. Oktal Kodu (Sekizlik Kod) 3. Heksadesimal Kodu (Onaltýlýk Kod) 4. Gray (Grey) Kodu a. Benzerlik Yöntemi Kullanýlarak Yapýlan Binary Kodlu-Gray Kodlu Sayý Çevrimleri I. Binary Kodlu Sayýnýn Gray Kodlu Sayýya Çevrilmesi II. Gray Kodlu Sayýnýn Binary Kodlu Sayýya Çevrilmesi b. Toplama Yöntemi Kullanýlarak Yapýlan Binary Kodlu-Gray Kodlu Sayý Çevrimleri I. Binary Kodlu Sayýnýn Gray Kodlu Sayýya Çevrilmesi II. Gray Kodlu Sayýnýn Binary Kodlu Sayýya Çevrilmesi 5. Parity (Hata Bulma, Hata Düzeltme) Kodu 6. Üç Fazlalýklý Kod (Excess Three Code, Excess 3, Ýlave 3 Kodu) 7. Alfasayýsal (Alfanümerik) Kodlar a. ASCII Karakter Kodu b. EBCDIC Kodu Sorular

Bölüm 2: Boolean Matematiði (Cebiri) A. Giriþ Devre matematiðinin temeli, George Boolean'ün (1815-1864) 1847'de mantýðýn matematiksel analizi üzerine yazdýðý eserle atýlmýþtýr. G. Boolean tarafýndan bulanan denklemler ilk kez 1938 yýlýnda Bell firmasýnýn lâboratuvarlarýnda röleli devrelerle gerçekleþtirilmiþ ve telefon sistemlerinde kullanýlmaya baþlamýþtýr. Günümüzde tüm dijital devreler G. Boolean tarafýndan ortaya konmuþ kuramlara (teoremlere) göre çalýþmaktadýr. Boolean matematiðinde yer alan kurallar sayesinde bir çok dijital devre kurulmadan hesaplamalarla denenebilmektedir. Boolean matematiðinde esas olarak NOT, AND ve OR iþlemleri vardýr. Diðer iþlemlerin tamamý bu üç kapýnýn birleþiminden oluþmaktadýr. Boolean cebirinde sadece 0 ve 1 deðerleri kullanýlýr. 74xx serisi lojik kapýlý devrelerde 0-0,8 volt arasýndaki gerilimler lojik 0 bilgisi olarak deðerlendirilirken, 2-5 volt arasýndaki gerilimler lojik 1 bilgisi olarak deðerlendirilir. Lojik 0 deðerinin çeþitli þekillerde ifade ediliþi: Yanlýþ, açýk, alçak, hayýr, low, L Lojik 1 deðerinin çeþitli þekillerde ifade ediliþi: Doðru, kapalý, yüksek, evet, high, H B. Boolean Matematiðiyle Ýlgili Temel Tanýmlar 1. NOT (DEÐÝL, INVERT) Ýþlemi Lojik 1 deðerinin lojik 0'a çevrilmesidir. A = þeklinde yazýlýr ve tersi) diye okunur. 2. AND (VE) Ýþlemi VE iþleminde iki boolean deðiþkeni vardýr. A ve B deðerleri Y = A.B olarak yazýlýr. VE iþleminde A ve B 1 olduðunda çýkýþ Y = 1 olur.

Çizelge 2.1: Lojik NOT (DEÐÝL) iþleminin doðruluk çizelgesi

harfi, A'nýn barý (A'nýn

Çizelge 2.2: Lojik AND (VE) iþleminin doðruluk çizelgesi

Çizelge 2.3: Lojik OR (VEYA) iþleminin doðruluk çizelgesi

3. OR (VEYA) Ýþlemi VEYA iþleminde iki boolean deðiþkeni vardýr. A ve B deðerleri, Y = A+B olarak yazýlýr. VEYA iþleminde A ya da B'den biri 1 olduðunda çýkýþ, Y = 1 olur. C. Boolean Özdeþlikleri ve Kanunlarý Boolean cebirinde aþaðýda belirtilen kurallar geçerlidir. Not: Aþaðýda verilen eþitliklerde (.) iþareti VE iþlemini, (+) iþareti ise VEYA iþlemini ifade etmektedir. 1. Temel Özdeþlikler a) A + 0 = A b) A + 1 = 1 f) A.1 = A g) A.A = A j) 0 + 0 = 0 k) 0 + 1 = 1

c) A + A = A h) A. = 0 l) = A 18

d) A + = 1 ý) 0.0 = 0

e) A.0 = 0 i) 0.1 = 0

a)

A

+ U -

0

+ U -

L

A+0=A e)

A

+ U -

0

+ U -

i) 0

0.0 = 0

L

0.1 = 0

j)

0

+ U -

0

L

A+A=1 h)

L

A

A

A

+ U -

A.A = A

1

+ U -

L

+ U -

A

+ U -

L

A.1 = A

0

L

A

g) A

A

d)

A+A=A

1

+ U -

L

A.0 = 0 ý)

L

1

f) A

A

c)

A+1=1

0

+ U -

A

b)

L

0+0=0

L

A.A = 0 k)

0

+ U -

1

L

0+1=1

Þekil 2.1: Boolean özdeþliklerinin elektrik devreleriyle gösterilmesi

2. Temel Kanunlar a. Yer Deðiþtirme Kanunu (Commutative Law) I. A + B = B + A (þekil 2.2-a)

II. A.B = B.A (þekil 2.2-b)

Açýklama: Boolean matematiðinde ifadelerin yer alýþ sýrasýnýn önemi yoktur. b. Birleþme Kanunu (Associative Law) I. (A.B).C = A.(B.C) (þekil 2.2-c)

II. (A+B) + C = A + (B +C) (þekil 2.2-d)

Açýklama: Ayný tip iþlemlerin uygulanýþ sýrasý önemli deðildir. c. Daðýlým Kanunu (Distributive Law) I. A.(B+C) = AB + AC (þekil 2.2-e)

II. A+(B.C) = (A +B).(A + C) (þekil 2.2-f)

Açýklama: Parantezin dýþýndaki deðiþken parantezin içindeki terimlere daðýlýr. d. Gereksizlik Kanunu (Redundance Law) I. A + A.B = A (þekil 2.2-g) III.

(þekil 2.2-ý)

II. A.(A+B) = A

(þekil 2.2-h)

IV. A.( +B) = A.B (þekil 2.2-i)

e. De Morgan Kanunu (De Morgan Law) 19

Y = A.(A.B + C) denklemini boolean kurallarýný kullanarak sadeleþtiriniz. Çözüm: Y = A.(A.B + C) = A.A.B + A.C = A.B + A.C = A.(B + C) Açýklama: A.A = A'dýr. Y = .B + A + A.B denklemini boolean kurallarýný kullanarak sadeleþtiriniz. Çözüm: Y = .B + A + A.B = (A + A.B) + .B = A + .B = A+B Açýklama: A + A.B = A ve A + .B = A + B'dir. denklemini boolean kurallarýný kullanarak sadeleþtiriniz. = . = .( + )

Çözüm: =

Açýklama:

.

ve

=( +

)'dir.

denklemini boolean kurallarýný kullanarak sadeleþtiriniz. Çözüm:

=

. = (A + ).( +B) = A. + A.B + = 0 + A.B + . + 0 = A.B + .

Açýklama:

=

.

,

= A,

= B,

A. = 0,

. +

.B .B = 0

Y = .B.C + B + A.C denklemini boolean kurallarýný kullanarak sadeleþtiriniz. Çözüm: Y = .B.C + B + A.C = .B.(C + ) + A.C = .B.(1) + A.C = .B + A.C Açýklama: C + = 1 Sorular 1. a) A + A + 0 = ?

b) A + A + A = ?

2. a) A.1.1 = ?

b) A. .A = ?

3. Y = 4.

c) A + A +

=?

d) A.A.0 = ?

.B + A + A.B + A.B denklemini boolean kurallarýný kullanarak sadeleþtiriniz. eþitliðinin doðruluðunu doðruluk çizelgesi hazýrlayarak ispatlayýnýz.

21

A. Giriþ B. Boolean Matematiðiyle Ýlgili Temel Tanýmlar 1. NOT (DEÐÝL, INVERT) Ýþlemi 2. AND (VE) Ýþlemi 3. OR (VEYA) Ýþlemi C. Boolean Özdeþlikleri ve Kanunlarý 1. Temel Özdeþlikler 2. Temel Kanunlar a. Yer Deðiþtirme Kanunu (Commutative Law) b. Birleþme Kanunu (Associative Law) c. Daðýlým Kanunu (Distributive Law) d. Gereksizlik Kanunu (Redundance Law) e. De Morgan Kanunu (De Morgan Law)

D. Boolean Teoremlerinin Doðruluk Tablosu Çýkarýlarak Ýspatlanmasý E. Boolean Kurallarýný Kullanarak Lojik Denklemlerin Sadeleþtirilmesi Sorular

Bölüm 3: Lojik (Mantýk) Kapýlarý A. Giriþ: Lojik kapý entegreleri dijital devrelerin temelini oluþtururlar. Entegre (IC, integrated circuit, tümleþik devre, yonga, chip) olarak üretilen lojik kapýlar (logic gates) çeþitli elektronik devre elemanlarýnýn birleþtirilmesiyle ortaya çýkar. Lojik kapý entegreleri ikili sayýlarla iþlem yapar. Lojik kapý giriþine uygulanan ikili sayý 0 volt ve maksimum volt þeklinde iki türdür. Örneðin, +5 volt ile çalýþan TTL serisi lojik kapý entegrelerinde 0-0,8 volt arasý gerilimler entegre tarafýndan 0 olarak algýlanýrken, 2-5 volt arasý gerilimler l olarak algýlanýr.

B. Lojik Kapý Çeþitleri

g. Ýki giriþli AND lojik kapý entegresinin giriþ uçlarýna uygulanan elektrik sinyallerine göre çýkýþ ucundaki sinyalin þekli A t (s)

B

t (s) Y t2

t3

t4

t (s)

e. Ýki giriþli AND lojik kapý entegresinin iç yapýsý (TTL serisi)

i. Ýki giriþli AND lojik kapý deney baðlantý þemasý

h. Üç giriþli AND lojik kapýsýnýn sembolü A B C

+5 V

Y

ý. Ýki giriþli AND lojik kapýlarýyla üç giriþli AND lojik kapýsýnýn elde edilmesi A B

Y

C

f. Ýki giriþli AND lojik kapýsýnýn Alman (DIN) standardýna göre sembolü

1/4 7408

A

A

Y

B

B L1

L2

L3 220W

d. Ýki giriþli AND lojik kapýsýnýn elektrik devresi

t1

Y = A.B

Y

220W

A B

c. Ýki giriþli AND lojik kapýsýnýn doðruluk çizelgesi (truth table)

b. Ýki giriþli AND lojik kapýsýnýn boolean denklemi (matematiksel ifadesi)

220W

1. AND (VE) Lojik Kapýsý a. Ýki giriþli AND lojik kapýsýnýn sembolü (ANSI* normu)

Not: Deneyi yaparken 5 voltluk DC besleme kaynaðýnýn (+) ucunu 7408 entegresinin 14 numaralý ayaðýna, (-) ucunu ise 7 numaralý ayaðýna baðlayýnýz.

*ANSI: American National Standards Institute (Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü) 22

c. Ýki giriþli OR lojik kapýsýnýn doðruluk çizelgesi

f. Ýki giriþli OR lojik kapýsýnýn Alman (DIN) standardýna göre sembolü

e. Ýki giriþli OR lojik kapý entegresinin iç yapýsý (TTL serisi)

d. Ýki giriþli OR lojik kapýsýnýn elektrik devresi

+UCC

þase (-)

g. Ýki giriþli OR lojik kapý entegresinin giriþ uçlarýna uygulanan elektrik sinyallerine göre çýkýþ ucundaki sinyalin þekli

i. Dört giriþli OR lojik kapý entegresinin iç yapýsý (CMOS serisi) +UCC

h. Üç giriþli OR lojik kapýsýnýn sembolü

j. Üç giriþli OR lojik kapýsýnýn doðruluk çizelgesi

ý. Ýki giriþli OR lojik kapýlarýyla üç giriþli OR lojik kapýsýnýn elde edilmesi

k. Ýki giriþli OR lojik kapý deney baðlantý þemasý

NC

Not: Deneyi yaparken 5 voltluk DC besleme kaynaðýnýn (+) ucunu 7408 entegresinin 14 numaralý ayaðýna, (-) ucunu ise 7 numaralý ayaðýna baðlayýnýz.

NC þase (-) NC: Boþ uç

23

b. NOT (DEÐÝL) lojik kapýsýnýn boolean denklemi (matematiksel ifadesi)

3. NOT (DEÐÝL) Lojik Kapýsý a. NOT lojik kapýsýnýn sembolü A

c. NOT lojik kapýsýnýn doðruluk çizelgesi

Y=

Y

d. NOT lojik kapýsýnýn elektrik devresi

f. NOT lojik kapýsýnýn Alman (DIN) standardýna göre sembolü

e. NOT lojik kapý entegresinin iç yapýsý

TTL serisi entegre

+UCC

U= 5 V

R 220 W

+ -

A

L

IC 7404

Y

A

Y

Þase (-)

h. NOT lojik kapý entegresinin iç yapýsý (CMOS serisi)

NC 13

IC 4049 t (s) t2

t3

t4

+UCC

4. NAND (VEDEÐÝL)

Lojik Kapýsý a. Ýki giriþli NAND lojik kapýsýnýn sembolü A B

þase (-)

b. Ýki giriþli NAND lojik kapýsýnýn boolean denklemi (matematiksel ifadesi)

Not: Deneyi yaparken 5 voltluk DC besleme kaynaðýnýn (+) ucunu 7408 entegresinin 14 numaralý ayaðýna, (-) ucunu ise 7 numaralý ayaðýna baðlayýnýz.

c. Ýki giriþli NAND lojik kapýsýnýn doðruluk çizelgesi

B L

Y

TTL serisi entegre

+UCC

IC 7400

A

f. Ýki giriþli NAND lojik kapýsýnýn Alman (DIN) standardýna göre sembolü

e. Ýki giriþli NAND lojik kapý entegresinin iç yapýsý

R 220 W

U= 5 V

L2

Y

d. Ýki giriþli NAND lojik kapýsýnýn elektrik devresi

+ -

L1

220W

Y

Y

A

220W

14

t (s)

t1

1/6 7404

+5 V A NC

A

ý. NOT lojik kapý deney baðlantý þemasý

CMOS serisi entegre

g. NOT lojik kapý entegresinin giriþ uçlarýna uygulanan elektrik sinyallerine göre çýkýþ ucundaki sinyalin þekli

þase (-)

24

A B

&

Y

NC

t (s) Y t (s) t2

t3

Not: Deneyi yaparken 5 voltluk DC besleme kaynaðýnýn (+) ucunu 7404 entegresinin 14 numaralý ayaðýna, (-) ucunu ise 7 numaralý ayaðýna baðlayýnýz.

þase (-)

t4

5. NOR (VEYADEÐÝL) b. Ýki giriþli NOR lojik kapýsýnýn boolean denklemi Lojik Kapýsý (matematiksel ifadesi) a. Ýki giriþli NOR lojik kapýsýnýn sembolü A B

c. Ýki giriþli NOR lojik kapýsýnýn doðruluk çizelgesi

Y

f. Ýki giriþli NOR lojik kapýsýnýn Alman (DIN) standardýna göre sembolü

e. Ýki giriþli NOR lojik kapý entegresinin iç yapýsý

d. Ýki giriþli NOR lojik kapýsýnýn elektrik devresi

TTL serisi entegre

+UCC

U= 5 V

R 220 W

+ -

L3

L2

220W

B

L1

220W

IC 4011

t (s)

Y

B

CMOS serisi entegre

A

1/4 7400

A

+5 V +UCC

t1

k. Ýki giriþli NAND lojik kapý deney baðlantý þemasý

j. Ýki giriþli NAND lojik kapý entegresinin iç yapýsý (CMOS serisi)

220W

i. Ýki giriþli NAND lojik kapý entegresinin giriþ uçlarýna uygulanan elektrik sinyallerine göre çýkýþ ucundaki sinyalin þekli

IC 7402

A

B

L

Y

A Y B

þase (-)

t1

t2

t3

1

þase (-)

t4

25

Y

B

L1

L2

L3 220W

IC 4025

t (s) t (s)

A

B

+UCC

B Y

1/4 7402

A

220W

t (s)

k. Ýki giriþli NOR lojik kapý deney baðlantý þemasý

220W

A

j. Üç giriþli NOR lojik kapý entegresinin iç yapýsý (CMOS serisi) +5 V

CMOS serisi entegre

i. Ýki giriþli NOR lojik kapý entegresinin giriþ uçlarýna uygulanan elektrik sinyallerine göre çýkýþ ucundaki sinyalin þekli

Not: Deneyi yaparken 5 voltluk DC besleme kaynaðýnýn (+) ucunu 7404 entegresinin 14 numaralý ayaðýna, (-) ucunu ise 7 numaralý ayaðýna baðlayýnýz.

6. EX-OR (ÖZELVEYA) Lojik Kapýsý a. EX-OR lojik kapýsýnýn sembolü A B

b. EX-OR lojik kapýsýnýn boolean denklemi

c. EX-OR lojik kapýsýnýn doðruluk çizelgesi

Y=A+B

Y

Y = A.B + A.B

f. EX-OR lojik kapýsýnýn Alman (DIN) standardýna göre sembolü

e. EX-OR lojik kapý entegresinin iç yapýsý

d. EX-OR lojik kapýsýnýn elektrik devresi

+UCC

U= 5 V

R

1

B 1 R L

A

IC 7486

=1

TTL serisi entegre

0 220W

0

A

220W

Y

Y

B

þase (-)

ý. EX-OR lojik kapý deney baðlantý þemasý +5 V

+UCC

0

Y

t (s)

t1 t2 t3 t 4

t5

t6

A

B K1

K2

L2

L3

j. EX-OR lojik kapýsýnýn NOT, AND ve OR kapý entegreleriyle yapýlmasý

K1

K1

K2

K2

L

L1

Not: Deneyi yaparken 5 voltluk DC besleme kaynaðýnýn (+) ucunu 7432 entegresinin 14 numaralý ayaðýna, (-) ucunu ise 7 numaralý ayaðýna baðlayýnýz.

þase (-)

i. EX-OR lojik kapýsýnýn röleli elektrik devresi

Y

B

220W

IC 4070

t (s)

CMOS serisi entegre

1

B

A

B

t (s)

220W

1 0

A

U= 5 V

1 0

1/4 7486

A

220W

h. EX-OR lojik kapý entegresinin iç yapýsý (CMOS serisi)

220W

g. EX-OR lojik kapý entegresinin giriþ uçlarýna uygulanan elektrik sinyallerine göre çýkýþ ucundaki sinyalin þekli

R

A

A

A.B Y = A.B + A.B

B

B

Y

26

A.B

7. EX-NOR (ÖZELVEYADEÐÝL) Lojik Kapýsý a. EX-NOR lojik kapýsýnýn sembolü A B

c. EX-NOR lojik kapýsýnýn doðruluk çizelgesi

b. EX-NOR lojik kapýsýnýn boolean denklemi Y=A+B

Y

Y = A.B . A.B

f. EX-NOR lojik kapýsýnýn Alman (DIN) standardýna göre sembolü

e. EX-NOR lojik kapý entegresinin iç yapýsý

d. EX-NOR lojik kapýsýnýn elektrik devresi

+UCC 220W

A

1

0

1

0

Y

L

A

IC 74266

=

TTL serisi entegre

U= 5 V

R

B

Y

B

þase (-)

0 1 0

A B

IC 4077

Y t5

t6

i. EX-NOR lojik kapýsýnýn röleli elektrik devresi

B K1

K2

K1

K2

K2

L

L2

L3

j. EX-NOR lojik kapýsýnýn NOT, AND ve OR kapý entegreleriyle yapýlmasý

K1

220W

U= 5 V

A

L1

Not: Deneyi yaparken 5 voltluk DC besleme kaynaðýnýn (+) ucunu þase (-) 74266 entegresinin 14 numaralý ayaðýna, (-) ucunu ise 7 numaralý ayaðýna baðlayýnýz.

t (s) t1 t2 t3 t 4

Y

B

B

t (s) t (s)

A

220W

1

+UCC

1/4 74266

A

220W

0

+5 V

TTL serisi entegre

1

ý. EX-NOR lojik kapý deney baðlantý þemasý

h. EX-NOR lojik kapý entegresinin iç yapýsý (CMOS serisi)

220W

g. EX-NOR lojik kapý entegresinin giriþ uçlarýna uygulanan elektrik sinyallerine göre çýkýþ ucundaki sinyalin þekli

A B

Y = A.B . A.B

R Y

27

8. TAMPON (BUFER) Lojik Kapýsý: TAMPON kapýsýnýn bir giriþ ve bir çýkýþ ucu vardýr. Aslýnda BUFER kapýsý kapý sýnýfýnda deðerlendirilmez. Bu eleman katlar ve kapýlar arasýnda empedans uygunluðu saðlar. Empedans uygunsuzluðu nedeniyle ortaya çýkan kayýplarý önler. Bir devre katýnýn çýkýþ empedansý diðer katýn giriþ empedansýna eþit olmazsa katlar arasýnda maksimum (azamî) enerji transferi gerçekleþmez.

A

c. TAMPON lojik kapýsýnýn doðruluk çizelgesi

b. TAMPON lojik kapýsýnýn boolean denklemi

a. TAMPON lojik kapýsýnýn sembolü

Y=A

Y

d. TAMPON lojik kapýsýnýn elektrik devresi

e. TAMPON lojik kapý entegresinin iç yapýsý

f. TAMPON lojik kapý deney baðlantý þemasý +5 V

+UCC

1/6 7407

A

Y

A

IC 7407

Y

þase (-)

g. TAMPON lojik kapý entegresinin giriþ uçlarýna uygulanan elektrik sinyallerine göre çýkýþ ucundaki sinyalin þekli

h. TAMPON lojik kapý entegresinin iç yapýsý (CMOS serisi) +UCC

L1

L2 220W

L

R

220W

U= 5 V

220W

+ -

TTL serisi entegre

A

Not: Deneyi yaparken 5 voltluk DC besleme kaynaðýnýn (+) ucunu 4010 entegresinin 14 numaralý ayaðýna, (-) ucunu ise 7 numaralý ayaðýna baðlayýnýz.

ý. TAMPON lojik kapýsýnýn AND kapý entegresinden yapýlmasý

NC

A t (s) Y t (s) t1

t2

t3

t4

CMOS serisi entegre

A IC 4010

þase (-)

NC

28

Y

9. ÜÇ DURUMLU TAMPON (THREE STATE BUFFER) Lojik Kapýsý: Bir lojik (mantýk) devresinde çeþitli birimlere veri (data) gönderilmesinde ve bu birimlerden gelen verilerin iletilmesinde ortak hatlar ya da ortak yol kullanýlmasýnda önemli görevler yapan kapýdýr. ÜÇ DURUMLU TAMPON kapýlar, tersleyen (inverting) ve terslemeyen olmak üzere iki grupta incelenir. yetki (enable)

giriþ

giriþ A

yetki E

yetki (enable)

çýkýþ (Y) çýkýþ giriþlerden kopmuþ durumda 1 0

Y

giriþ

giriþ A

yetki E 1 1 0 0

Y

çýkýþ (Y) çýkýþ giriþlerden kopmuþ durumda 1 0

(b)

(a)

1. Tersleyen ÜÇ DURUMLU TAMPON Kapýsý: Yukarýda verilen iki doðruluk

çizelgesine baktýðýmýzda, a'da "yetki" giriþi 0 iken tampon kapýsýnýn çýkýþý yüksek empedanslý hâle gelmektedir. Yetki giriþi 1 olduðunda ise giriþ bilgisi çýkýþtan terslenerek alýnmaktadýr. b'de "yetki" giriþi 1 iken tampon kapýsýnýn çýkýþý yüksek empedanslý hâle gelmektedir. Yetki giriþi 0 olduðunda ise giriþ bilgisi çýkýþtan terslenerek alýnmaktadýr.

yetki (enable)

giriþ

giriþ A

yetki E

yetki (enable)

çýkýþ (Y) çýkýþ giriþlerden kopmuþ durumda 0 1

Y

giriþ

giriþ A

yetki E 1 1 0 0

Y

çýkýþ (Y) çýkýþ giriþlerden kopmuþ durumda 0 1

(b)

(a)

14

13

12

11

10

2

3

4

5

9

1

8

TTL serisi entegre

baktýðýmýzda, a'da "yetki" giriþi 0 iken tampon kapýsýnýn çýkýþý yüksek empedanslý hâle gelmektedir. Yetki giriþi 1 olduðunda ise giriþ bilgisi çýkýþtan aynen alýnmaktadýr. b'de "yetki" giriþi 1 iken ÜÇ DURUMLU TAMPON kapýsýnýn çýkýþý yüksek empedanslý hâle gelmektedir. Yetki giriþi 0 olduðunda ise giriþ bilgisi çýkýþtan aynen alýnmaktadýr.

+UCC

IC 74125

2. Terslemeyen ÜÇ DURUMLU TAMPON Kapýsý: Yukarýda verilen iki doðruluk tablosuna

6

7

þase (-)

74125 kodlu ÜÇ DURUMLU TAMPON lojik kapý entegresinin iç yapýsý

ÜÇ DURUMLU TAMPON kapýlarý özellikle mikroiþlemcilerde, iþlemci, bellek ve kontrol devresi arasýndaki veri iletiþimini saðlayan veri yolu (data bus) sistemlerinde çok kullanýlýr. 29

ÜÇ DURUMLU TAMPON Kapý Deneyi: Aþaðýda verilen 74365 kodlu üç durumlu tampon lojik kapý entegresinde iki kontrol ucu vardýr. Bu elemanýn 1 ve 15 numaralý uçlarýna ayný anda lojik 1 uygulandýðýnda çýkýþlar açýk devre (yüksek empedans) özelliði gösterir. 74365 adlý ÜÇ DURUMLU TAMPON kapýsýnýn çalýþabilmesi için kontrol uçlarýna lojik 0 uygulamak gerekir. Bu yapýldýðý zaman çýkýþ giriþin aynýsý olur.

OE1

A

IC 74365

OE2

220W

Y

b. ÜÇ DURUMLU TAMPON lojik kapý deney baðlantý þemasý

+U cc

IC 74365

Notlar Z: Çýkýþ giriþlerden kopmuþ durumda X

þase

1

a. 74365 ÜÇ DURUMLU TAMPON lojik kapý entegresinin ayaklarýnýn diziliþi

X

X

Z

X

Z

X: 0 ya da 1

c. ÜÇ DURUMLU TAMPON lojik kapý deneyinin doðruluk tablosu

Sorular 1. Ýki giriþli AND (VE) kapýsýnýn, sembolünü, boolean denklemini, doðruluk çizelgesini ve elektrik devre eþdeðerini yazýnýz. 2. Ýki giriþli OR kapýsýnýn deney devresini çiziniz. 3. EX-OR lojik kapýsýnýn, sembolünü, boolean denklemini, doðruluk çizelgesini yazýnýz. 4. Y = A.B + A.C.(A.B.C) + B.C þeklindeki eþitliðin lojik devre karþýlýðýný çiziniz. 5. Ýki giriþli NAND (VEDEÐÝL) kapýsýnýn elektrik devresini çizerek doðruluk çizelgesini çýkarýnýz.

30

Bölüm 4: Lojik Devrelerin Tasarýmý A. Giriþ: Lojik kapýlar birbirine baðlanarak çeþitli dijital devreler yapýlabilir. Bu bölümde

lojik devre dizayný (tasarýmý) üzerinde durulacaktýr.

B. Lojik Kapýlarla Yapýlan Çeþitli Dijital Devreler Y1 = C.D

A B C D

220W

1. Ýki giriþli AND kapý entegreleri kullanýlarak dört giriþli AND kapýsýnýn yapýlmasý

Y2 = C.D

Y

a. Lojik devre

b. Doðruluk çizelgesi

2. Ýki giriþli OR ve NOT kapýsý kullanýlarak NOR kapýsýnýn yapýlmasý

A

Y

B

b. Doðruluk çizelgesi

a. Lojik devre

3. Ýki giriþli NOR kapýlarý kullanýlarak üç giriþli NOR kapýsýnýn yapýlmasý

A B C

b. Doðruluk çizelgesi

a. Lojik devre

4. Ýki giriþli OR kapýlarý kullanýlarak dört giriþli OR kapýsýnýn yapýlmasý

5. NAND ve NOT kapýlarý kullanýlarak AND kapýsýnýn yapýlmasý

Y Y

a. Lojik devre

a. Lojik devre 31

b. Doðruluk çizelgesi

C. Boolean Ýfadelerinden Yararlanarak Lojik Devrelerin Çizilmesi Örnek: Y = A + B.C denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Örnek: Y = [(A + B).C] + D denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Çözüm:

Çözüm:

Örnek: Y = (A.B) + C + ( . ) denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz. Çözüm:

Örnek: denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz. Çözüm:

Örnek: Y = A.B + .C denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz. Çözüm:

Örnek: denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Örnek: Y = A. denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz. Çözüm:

Örnek: denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz. Çözüm:

Çözüm:

32

Y = A. + . .C+ .B. denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Y = [(B+ )+ .B].C denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Çözüm:

Çözüm:

B

B

C

Y

Y

A

A

C

Y = .(C+ )+ .C denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Y = +C. +A. denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Çözüm:

Çözüm:

A

C B

C

Y

Y

B

A

Y = + . denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Y = +(A+B) denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Çözüm: A B

Çözüm: A

Y

C

C

Y = .A. denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Y = (A+C).( +( .B) denkleminin lojik kapýlý devresini çiziniz.

Çözüm:

Çözüm: A B

C A

Y

B

Y

C A C

33

Y

D. Lojik Devrelerden Yararlanarak Boolean Ýfadelerin Yazýlmasý Verilen lojik devrenin boolean ifadesini yazýnýz.

Verilen lojik devrenin boolean ifadesini yazýnýz.

A

A

B

B Y

C

Y

D

C

Çözüm: Y = [(A +B).C] + (D)

Çözüm: Y = A.B + B.C

Verilen lojik devrenin boolean ifadesini yazýnýz.

Verilen lojik devrenin boolean ifadesini yazýnýz. A B

A

Y

Y

B

C

C

D E

Çözüm: Y = B.C + B.C + A

Çözüm: Y = (A+B).(C+D).E

Verilen lojik devrenin boolean ifadesini yazýnýz.

Verilen lojik devrenin boolean ifadesini yazýnýz. A

A

B

B Y

Y C

C

Çözüm: Y = (A+B) + (A+B).C

Çözüm: Y = [(A.B).B] . [(A.C).C]

Verilen lojik devrenin boolean ifadesini yazýnýz.

Verilen lojik devrenin boolean ifadesini yazýnýz. A

A B C

Y

B

D

Çözüm: Y = [(A+B)+(B+C)] + (C+D)

Çözüm: Y = (A.B)+( . )+B. +B.A 34

Y

E. Lojik Kapýlarýn Sembollerinin Basit Olarak Çizilmesi

Karmaþýk yapýlý lojik devrelerde NOT kapýsýnýn sembolü daire þeklinde ifade edilebilir. Verilen lojik devrede bulunan NOT kapýsýný basit olarak çiziniz. Çözüm:

Verilen lojik devrede bulunan NOT kapýsýný basit olarak çiziniz. Çözüm: A

A

A

B

Y =A.B

B

A

B

Y =A.B

Y =A+B

B

Y=A+B

F. Lojik Kapýlý Devrelerin Boolean Teoremleriyle Sadeleþtirilmesi

Dijital devrelerin en az eleman kullanýlarak yapýlmasý istenir. Lojik kapýlarla yapýlan tasarýmlar boolean teoremleri kullanýlarak sadeleþtirilebilir. Y = A. .C+ .B.C+B. +ABC a. Lojik ifadenin sadeleþmemiþ devresini çiziniz. b. Lojik ifadeyi boolean teoremlerinden yararlanarak sadeleþtiriniz. c. Sadeleþmiþ ifadenin lojik devresini çiziniz. Çözüm: A a. B C A B C

Y = ( +A.B.C).(A+ ) a. Lojik ifadenin sadeleþmemiþ devresini çiziniz. b. Lojik ifadeyi boolean teoremlerinden yararlanarak sadeleþtiriniz. c. Sadeleþmiþ ifadenin lojik devresini çiziniz. Çözüm: a. A

B C Y

B

A

C

C

A B C

A

b. Y = ( +A.B.C).(A+ ) = .A+ . +A.A.B.C+A.B.C. = 0+ . +A.B.C+0 = . +A.B.C

b. Y = A. .C+ .B.C+B. +ABC+ABC Denkleme A.B.C ilave edersek deðerlerde deðiþme olmaz.

= (A+ ).(B.C)+( +B).(A.C)+B. = B.C+AC+B. = A.C+B.(C+ ) = A.C + B c.

A C

Y

c.

A B C Y

Y

B

A C

35

Y = (A. ).(B+ ). a. Lojik ifadenin sadeleþmemiþ devresini çiziniz. b. Lojik ifadeyi boolean teoremlerinden yararlanarak sadeleþtiriniz. c. Sadeleþmiþ ifadenin lojik devresini çiziniz. Çözüm: a. A

Y = ( +A.B.C).(A+ ) a. Lojik ifadenin sadeleþmemiþ devresini çiziniz. b. Lojik ifadeyi boolean teoremlerinden yararlanarak sadeleþtiriniz. c. Sadeleþmiþ ifadenin lojik devresini çiziniz. Çözüm: a. A

C

B Y

B C

C A

Y

C A

B

b. Y = ( +A.B.C).(A+ ) = .A+ . +A.A.B.C+A.B.C. = 0+ . +A.B.C+0 = . +A.B.C

b. Y = (A. ).(B+ ). = ( + ).(B+ ). = ( +C).(B+ ). = ( +C).(B. + . ) = ( +C). . = . . + .C. = . . c.

A B C

c.

A

B

Y

Y

A C

C

Y = A+A. .C+A.B.C+B.C+ . a. Lojik ifadenin sadeleþmemiþ devresini çiziniz. b. Lojik ifadeyi boolean teoremlerinden yararlanarak sadeleþtiriniz. c. Sadeleþmiþ ifadenin lojik devresini çiziniz. Çözüm: c. a. A

Y = A.( + ) a. Lojik ifadenin sadeleþmemiþ devresini çiziniz. b. Lojik ifadeyi boolean teoremlerinden yararlanarak sadeleþtiriniz. c. Sadeleþmiþ ifadenin lojik devresini çiziniz. Çözüm: a. A C

B C

Y

Y

b. Y = A.( + ) = A. +A.C = 0+A.C = A.C c.

A C

A B C A B

b. Y = A+A. .C+A.B.C+B.C+ . = A+A.C(B+ )+B.C+ . = A+A.C+B.C+ . = A.(1+C)+B.C+ . =A+B.C+ .

Y

36

Y

G. Lojik Kapýlarýn ve Devrelerin NAND Kapýsýndan Elde Edilmesi

Bileþimsel (kombinasyonel) lojik devreler yapýlýrken sadece NAND kapýsýný kullanmak yeterli olmaktadýr. Her kapýyý gerçekleþtirmede kullanýlabilen NAND kapýsýna bu nedenle "üniversal kapý" adý da verilmektedir. 1. NAND Kapýsýndan NOT Elde Edilmesi A

A

Y

2. NAND Kapýsýndan BUFER Elde Edilmesi

Y

A

3. NAND Kapýsýndan OR Elde Edilmesi

A

A

Y=A.B = A+B

B

Y

4. NAND Kapýsýndan NOR Elde Edilmesi

A

A

A

Y

B

B

B

Y=A.B = A+B

H. Lojik Kapýlarýn ve Devrelerin NOR Kapýsýndan Elde Edilmesi NOR kapýlarý kullanýlarak diðer kapý ve devrelerin üretilmesi mümkündür.

2. NOR Kapýsýndan OR Elde Edilmesi

1. NOR Kapýsýndan NOT Elde Edilmesi Y

A

A

A B

Y

Y = A+B

3. NOR Kapýsýndan AND Elde Edilmesi A Y = A.B B Y = A+B = A.B = A.B

Sorular 1. Y = [(A + B).

] + D þeklindeki boolean ifadesinin lojik devresini çiziniz.

2. Y = A+A. .C+A+ . þeklindeki boolean ifadesinin lojik devresini çiziniz. 3. Ýki giriþli OR kapýlarý kullanarak dört giriþli OR kapýsý çiziniz. 4. NAND kapýlarý kullanarak iki giriþli AND kapýsý oluþturunuz.

37

Bölüm 5: Lojik Kapý Entegrelerinin Sýnýflandýrýlmasý ve Teknik Özellikleri A. Giriþ: Bu bölümde, dijital elektronik devrelerin kurulmasýnda kullanýlan lojik kapý entegrelerinin özellikleri, çalýþma þekilleri, kullaným kurallarý vb. hakkýnda bilgi verilecektir. 1. Entegre Türleri Uygulamada kullanýlan entegreler iki ana grupta toplanýr. a. Lineer Entegreler Sürekli sinyallerle çalýþan bu elemanlar, yükselteç, op-amp gibi elektronik fonksiyonlarý (iþlevleri) gerçekleþtirirler. b. Dijital Entegreler Lojik kapýlar içeren elemanlardýr. Bunlar, sayma, karþýlaþtýrma, toplama, çýkarma, çarpma, karar verme, veri saklama vb. gibi iþlemleri yaparlar. 2. Dijital Entegre Çeþitleri a. Küçük Boy Entegreler (SSI, Small Scale Integration) 12 adetten az kapý içeren entegrelerdir. b. Orta Boy Entegreler (MSI, Medium Scale Integration) 12-100 adet arasý kapý içeren entegrelerdir. c. Büyük Boy Entegreler (LSI, Large Scale Integration) 100-1000 adet arasý kapý içeren entegrelerdir. d. Çok Büyük Boy Entegreler (VLSI, Very Large Scale Integration) 1000 adetten fazla kapý içeren entegrelerdir. B. Lojik Kapý Entegrelerinin Yapýldýðý Malzemeye Göre Sýnýflandýrýlmasý 1. RDL (Resistor-Diode Logic, Direnç-Diyod Lojik) Diyod ve direnç kullanýlarak yapýlmýþ entegre türüdür. a. RDL AND (VE) Kapýsýnýn Yapýsý Þekil 5.1'de görüldüðü gibi A ve B giriþleri 1 olduðunda led yanar. Yani çýkýþ 1 olur. b. RDL OR (VEYA) Kapýsýnýn Yapýsý Þekil 5.2'de görüldüðü gibi A ve B giriþlerinden herhangi birisi 1 olduðunda led yanar. Yani çýkýþ 1 olur. Not: RDL serisi entegreler uygulama alanýndan kalkmýþtýr.

Þekil 5.2: RDL serisi OR kapýsý ve doðruluk çizelgesi

Þekil 5.1: RDL serisi AND kapýsý ve doðruluk çizelgesi 38

B

R1

R3

Y

NPN

A

10 k 10 k

NPN

B

R2

B

+

NPN

Y

Þekil 5.4: RTL serisi NOR kapýsý ve doðruluk çizelgesi

UCC=3-3,6 V + R3

Y

R1

10 k

A NPN

10 k

R2

10 k 10 k

NPN

Þekil 5.5: RTL serisi AND kapýsý ve doðruluk çizelgesi

B

10 k

R2

NPN

10 k

R2

UCC=3-3,6 V +

100W

R3

100W

UCC=3-3,6 V

A

NPN

R2

Þekil 5.3: RTL serisi OR kapýsý ve doðruluk çizelgesi

R1

R1

+

Y

A

100W

A

UCC=3-3,6 V

100W

100W

UCC=3-3,6 V + R3

10 k

R1

NPN

Y

NPN

Þekil 5.6: RTL serisi NAND kapýsý ve doðruluk çizelgesi

Þekil 5.7: RTL serisi NOT kapýsý ve doðruluk çizelgesi

2. RTL (Resistor-Transistor Logic, Direnç-Transistör Lojik) Direnç ve transistör kullanýlarak yapýlmýþ entegre türüdür. Bu tip entegreler, 3-3,6 volt gerilimle çalýþýr. Kodlanmasý 700 ve 900'lü sayýlarla baþlar. 700 ile kodlanmýþ RTL entegreler 0 ile 70 °C arasýnda çalýþabilir. 900'le kodlanmýþ RTL entegreler ise -55 °C ile +120 °C arasý sýcaklýklarda çalýþabilir. Örneðin 703, 0 °C ile 70 °C arasýnda çalýþabilen 3 giriþli bir OR (VEYA) kapý entegresidir. 903 ise, -55 °C ile +120 °C arasý sýcaklýklarda çalýþabilen 3 giriþli bir OR (VEYA) kapý entegresidir. Yukarýda verilen 5 þekilde, OR, NOR, AND, NAND ve NOT lojik kapýlarýnýn direnç ve transistör kullanýlarak yapýlmýþ þemalarý ve doðruluk çizelgeleri görülmektedir. Not: RTL serisi entegreler uygulama alanýndan kalkmýþtýr. 3. DTL (Diode - Transistor Logic, Diyod - Transistör Lojik) DTL tipi lojik entegreler, 830 ve 930 sayýlarýyla kodlanmýþtýr. 830 ile kodlanmýþ DTL entegreler 0 ile 70 °C arasýnda, 930'la kodlanmýþ DTL entegreler ise -55 °C ile +120 °C arasý sýcaklýklarda çalýþabilir. Þekil 5.8'de DTL serisi NAND kapýsý verilmiþtir. Not: DTL serisi entegreler uygulama alanýndan kalkmýþtýr.

39

D1

10 k

R1

220W

+ UCC=5 V

NPN

D3 5k

A B

R2

Y

R3

D2

Þekil 5.8: DTL serisi NAND kapýsý ve doðruluk çizelgesi

4. HTL (High Threshold Logic, Yüksek Eþikli Lojik, Yüksek Gürültü Baðýþýklýðýna Sahip Lojik) HTL serisi entegreler basit olarak DTL NAND kapý devresinde D3 diyodu yerine zener diyod baðlanarak elde edilir. HTL grubu entegrelerin çalýþma gerilimi 15 V tur. Bu elemanlar 660 sayýsýyla kodlanmýþtýr. Endüstride çeþitli elektromekanik +15V (kontaktör, röle vb.) aygýtlarýn kontrol R1 devrelerinde kullanýlacak mantýk devrelerinin, ortamda mevcut elektriksel R3 R2 D1 T1 gürültüden (manyetik alan) en az A Y etkilenmeleri için, gürültü emniyet 6,9 V T paylarýnýn büyük olmasý gerekir. Bu 2 B zener D2 uygulama için geliþtirilmiþ olan entegre diyod R4 grubu HTL ailesidir. Þekil 5.9'da HTL teknolojisijle Þekil 5.9: HTL teknolojisiyle yapýlmýþ NAND kapýsý üretilmiþ NAND kapýsý görülmektedir.

5. TTL (Transistor-Transistor Logic, Transistör-Transistör Lojik) Günümüzde en yaygýn olarak kullanýlan dijital entegre grubudur. TTL ailesinin besleme gerilimi + 5 V tur. 0,25 V luk gerilim deðiþimi çalýþmayý olumsuz etkilemez. TTL serisi entegrelerin giriþine uygulanan gerilim 0 ile 0,8 V arasýnda olduðunda kapý giriþi bu deðeri 0 olarak algýlar. Kapýnýn giriþine gelen gerilimin deðeri 2 ile 5 V arasý bir deðerde ise entegre bunu 1 olarak algýlar. TTL ailesi endüstriyel ve askerî amaçlý olmak üzere iki modelde üretilir. Endüstriyel amaçlý TTL kapýlar 74xx ile, askerî amaçlý TTL kapýlar ise 54xx ile kodlanmýþtýr. 74xx serisi TTL entegreler 0 ile 70°C arasýnda çalýþabilirken, 54xx serisi TTL entegreler -55 °C ile +125 °C arasý sýcaklýklarda çalýþabilir. TTL Ailesi 7 Alt Gruba Ayrýlmaktadýr I. Standart TTL, II. Düþük güçlü TTL, III. Yüksek güçlü TTL, IV. Schottky (þotki) TTL, V. Düþük güçlü schottky TTL, VI. Ýleri (geliþtirilmiþ) schottky TTL, VII. Düþük güçlü geliþtirilmiþ schottky TTL Not: TTL ailesi, entegre parametreleri açýklandýktan sonra geniþ olarak anlatýlacaktýr. 40

6. ECL (Emitter-Coupled Logic, Emiter Kuplajlý Lojik) ECL ailesi çok yüksek hýz istenen dijital devrelerde kullanýlýr. ECL ailesi hýzlýdýr ancak güç harcamalarý ve gürültü baðýþýklýðý bakýmýndan UCC2 = þase UCC1 diðer ailelere oranlara en kötü olan entegre grubudur. 907 W 245 W ECL grubu 220 W entegrelerin bir diðer OR özelliði ise OR ve NOR fonksiyonlarýný ayný anda NOR D1 gerçekleþtirebilmesidir. Yani bu tip kapý D2 entegrelerinde iki çýkýþ 4,98 k ucu bulunur. (Þekil 4,7 k 50 k 6,1 k 50 k 50 k 50 k 5.10'da OR ve NOR çýkýþý veren kapýnýn ECL UEE = -5,2 V devresi ve sembolü verilmiþtir.) ECL serisi NOR entegrelerin üretimi 1962 OR yýlýndan baþlamýþtýr. O Þekil 5.10: ECL serisi OR, NOR kapýsý zamandan bu yana ECL entegre yapýmýnda çeþitli geliþmeler olmuþ ve bu geliþmeler sonucunda 4 ana ECL alt grubu ortaya çýkmýþtýr. ECL ailesinin alt gruplarý þunlardýr: a. 8 Nanosaniye (ns) ECL Alt Grubu MECL I olarak da bilinir. 300 ve 350'li sayýlarla kodlanmýþlardýr. Bu alt gruptaki devreler kapý baþýna 8 ns gecikmeye ve 30 MHz hýza sahiptirler. Kapý baþýna harcanan güç 35 miliwatt dolayýndadýr. b. 4 Nanosaniye ECL Alt Grubu Bu alt grubun diðer bir adý da MECL II'dir. Bu seri, MECL I'in geliþtirilmiþidir. Bu alt gruptaki devreler kapý baþýna 4 ns gecikmeye, 75 MHz hýza ve 22 mW güç harcamasýna sahiptirler. 1000 ve 1200'lü sayýlarla kodlanmýþlardýr. c. 2 Nanosaniye ECL Alt Grubu Bu alt gruptaki devreler, kapý baþýna 2 ns gecikmeye, 125 MHz hýza sahiptirler. Kapý baþýna harcanan güç 25 mW týr. Bu grubun bir diðer adlandýrýlýþý da ECL 10.000 þeklindedir. ECL alt gruplarý içinde en yaygýn olarak bu grup kullanýlýr. 2 nanosaniyelik ECL grubu entegreler 10000'li sayýlarla kodlanmýþtýr. d. 1 Nanosaniye ECL Alt Grubu MECL III olarak da bilinir. Alt gruplar içinde en çok güç harcamasý olan kapý ailesidir. Buna karþýlýk kapý baþýna gecikme 1 ns, hýz, 400 MHz dir.

7. MOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor Logic, Tamamlamalý Metal Oksit Yarý Ýletken Lojik) Bu grup, 1970'li yýllarýn baþýnda bulunmuþtur. Yapým tekniði açýsýndan diðer gruplardan 41

farklýdýr. CMOS grubu için MOS yapým tekniði kullanýlmýþtýr. MOS, alan etkili transistör (FET) üretiminde kullanýlan bir teknolojidir. FET'ler G uçlarýna uygulanan gerilime göre D-S uçlarý arasýndaki kanalý daraltýp geniþleterek akým kontrolü yaparlar. (Þekil 5.11'de FET'in yapýsý verilmiþtir.) MOS teknolojisiyle üretilmiþ entegreler diðerlerine göre daha az yer kaplamaktadýr. MOSFET transistörler þekil 5.12 ve 5.13'te görüldüðü gibi, azaltan ve çoðaltan kanallý olmak üzere iki tipte yapýlýrlar. Bu elemanlarda G ucu silisyum oksit ve silisyum nitrat adlý iki ince tabakayla yarý iletkenden yalýtýlmýþtýr. Bu sayede G ucu hiç akým çekmez Yani bu elemanlar 'gerilim' kontrollüdür. CMOS tipi entegrelerin üretimi TTL entegrelerinin üretiminden daha basittir. Ayrýca bu serideki entegreler TTL'den daha ucuzdur. a. MOSFET'li Lojik Kapý Örnekleri I. MOSFET'li NOT (DEÐÝL) Kapýsý A giriþine 0 uygulandýðýnda N kanallý MOSFET kesimde, P kanallý MOSFET ise iletimde olacaðýndan çýkýþta 1 görülür. A giriþi 1 olduðunda ise, bu kez, P kanallý MOSFET kesimde, N kanallý MOSFET iletimde olacaðýndan çýkýþ '0' olur. Þekil 5.14'e bakýnýz.

D

D

G

G

S S

Þekil 5.11: FET'lerin yarý iletken yapýsý D

G

S

P tipi taban Þekil 5.12: Azaltan kanallý MOSFET'lerin yapýsý

D

S metal

G

silisyum oksit silisyum nitrat

P tipi taban

Þekil 5.13: Çoðaltan kanallý MOSFET'lerin yapýsý

+UDD

II. MOSFET'li NAND (VEDEÐÝL) Kapýsý A ve B giriþi 0 olduðunda T1 ve T2 MOSFET'leri iletime geçer ve Y çýkýþý 1 olur. A ve B giriþi 1 olduðunda T3 ve T4 MOSFET'leri iletime geçer ve Y çýkýþý 0 olur. Þekil 5.15'e bakýnýz.

+3-18V S D

A

P kanallý MOSFET

Y D S

N kanallý MOSFET

Þekil 5.14: MOS-FET'li NOT kapýsý 42

A

+UDD

+3-18V

T1

P kanallý MOSFET

T2

B

P kanallý MOSFET

T1

P kanallý MOSFET

A

Y

N kanallý MOSFET

T3

T4

N kanallý MOSFET

B

+UDD +3-18V P kanallý MOSFET

T2

Y N kanallý MOSFET N kanallý MOSFET

T3 T4

Þekil 5.16: MOSFET'li NOR kapýsý ve doðruluk çizelgesi

Þekil 5.15: MOSFET'li NAND kapýsý ve doðruluk çizelgesi

III. MOSFET'li NOR (VEYADEÐÝL) Kapýsý A ve B giriþi 0 olduðunda T1 ve T2 MOSFET'leri iletime geçer ve Y çýkýþý 1 olur. A ve B giriþi 1 olduðunda T3 ve T4 MOSFET'leri iletime geçer ve Y çýkýþý 0 olur. (Þekil 5.16'ya bakýnýz.)

b. CMOS Serisi Entegrelerin Bazý Özellikleri I. Güç harcamasý çok düþüktür. Bu deðer, kapý baþýna 0,01 mW düzeyindedir. II. Besleme gerilimi oldukça esnektir. 3 V ile 15 V arasýnda bir deðer seçilebilir. Bu gerilim deðerleri CD40xxA ve CD40xxB tipi CMOS entegreler için 3-18 V arasýnda olabilir. CMOS serisinde besleme gerilimiyle devrenin çalýþma hýzý arasýnda doðru orantý vardýr. III. Gürültü emniyet payý oldukça yüksektir. Bu özelliðiyle HTL grubundan sonra en yüksek gürültü baðýþýklýðý özelliði taþýr. IV. Yüksek frekanslarda çalýþmasý iyi deðildir. Bu nedenle 5 MHz den yüksek frekanslarda çalýþtýrýlmaz. V. Gecikmesi (propogation delay) fazladýr. Yüksek besleme geriliminde dahî gecikme 50 ns dolayýndadýr. VI. Giriþ gerilimi UDD (besleme) gerilimini aþmamalýdýr. (4049 ve 4050 entegreleri hariç.) VII. CMOS ve TTL serisi entegrelerde kullanýlmayan giriþlerin tümü (+) ya da (-) beslemeye baðlanmalýdýr. Bu baðlantýlar yapýlmadýðý zaman entegrenin çalýþmasý kararsýzlaþmakta ve elemanýn çektiði akým artmaktadýr. VIII. Besleme yokken entegrenin giriþine sinyal (akým) uygulanmamalýdýr. IX. CMOS entegreleri FET ve MOSFET'lerle yapýldýðýndan giriþ empedenslarý yüksektir. Elle dokunulduðunda, statik elektrik deþarjý (boþalmasý) olur. X. Karakteristik deðerler UDD gerilimine baðlýdýr. Besleme gerilimi arttýkça güç kaybý artmakta, propagasyon (yayýlým) gecikmesi azalmaktadýr. c. MOS ve CMOS Entegreler Kullanýlýrken Alýnmasý Gereken Önlemler MOS ve CMOS elemanlar elektrostatik yüklere karþý çok hassastýr. Bu nedenle insan bedeninde toplanan elektrostatik yükler bu elemanlarý bozabilir. Ayrýca, bunlarýn giriþ dirençleri çok yüksek olduðundan statik elektrik, giriþ katýný bozabilmektedir. Üretim anýnda statik elektriðe karþý koruyucu devreler eklenmiþse de çoðu zaman bu yeterli olmamaktadýr. CMOS elemanlar antistatik kaplarda saklanmalý ve taþýnmalýdýr. CMOS elemanlar plastik sünger, köpük ya da plastik raylar içerisinde korunmalýdýr. 43

Bir devrede kullanýlmadýðý ya da iletken köpükte saklanmadýðý zaman, ayaklarý aþaðýda olacak biçimde alüminyum levha üzerine konulmalýdýr. Lehimlemede kullanýlan havya ve el aletleri topraklý olmalýdýr. CMOS elemanlar topraklanmýþ masaya konulmalýdýr. Devreyi kuran kiþi bedenini topraklamalýdýr. (Ayak ve kol bileði topraða baðlanmalýdýr.) Naylon ya da diðer statik elektrik üreten maddeler CMOS ile temas ettirilmemelidir. Fýrça ve sprey ile temizlik yapýlmamalýdýr. Devrede elektrik varken söküp takma yapýlmamalýdýr. +5V

CMOS

Þekil 5.17: CMOS kapý entegresinin TTL kapý entegresine baðlanýþý +5V

8. I 2L (Integrated Injection Logic, Entegre Enjeksiyonlu Lojik) En son bulunan lojik kapý ailesidir. Daha çok büyük ölçekli (LSI) entegrelerde kullanýlýr. Bazý küçük farklar olmasýna raðmen çalýþma ilkesi RTL ailesine çok benzer.

TTL

Þekil 5.18: TTL kapý entegresinin CMOS kapý entegresine baðlanýþý +

VBB = 1,5 V T1

giriþ

T2

Þekil 5.19: I2L ailesinin yapýsýnýn basit olarak gösterilmesi

C. Entegrelerde Kullanýlan Bazý Kýsaltmalarýn Anlamlarý C: CMOS L (low power TTL logic): TTL'nin alt ailesi S (schottky TTL logic): TTL'nin alt ailesi 44

CMOS

çýkýþlar

I2L Ailesininin RTL'den Farklý Yönleri I. Kolektör direnci yerine PNP transistör kullanýlmýþtýr. II. Beyz ucunda direnç yoktur. III. Çok kolektörlü transistörler kullanýlmýþtýr. Þekil 5.19'da I2L ailesinde kapýlarýn yapýlýþý basit olarak gösterilmiþtir. Devrede 1,5 V luk besleme gerilimine baðlý T1 transistörü beyz devresini oluþturur. T2 transistörü çýkýþlar için birden çok kolektöre sahiptir. I2L ailesi ile kompleks (karmaþýk) dijital fonksiyonlar için bir yonga (chip) üzerine daha çok devre yerleþtirilmesi mümkündür.

TTL

2.2 k

d. CMOS Entegrelerle Ýlgili Ek Bilgiler CMOS serisi dijital entegreler 40xx'li ve 74Cxx (54Cxx)'li sayýlarla kodlanýr. 74Cxx (54Cxx)'li CMOS entegreler National firmasý tarafýndan geliþtirilmiþ olup 74xx (54xx)'li TTL entegrelerle birlikte kullanýlmak üzere üretilmiþtir. 40xx'li ve 74Cxx'li CMOS devreler arasýndaki fark, 74Cxx'li entegrelerin çýkýþýna çýkýþ kapasitesini (fan out) artýrýcý transistör konulmuþ olmasýdýr. Bu nedenle 74Cxx'li entegreler 40xx'li entegrelerden daha fazla güç harcarlar. Hem TTL ve hem de CMOS dijital entegreler çok yaygýn olarak kullanýldýklarýndan, bazen bu iki entegrenin birbirini sürmesi (tetiklemesi) gerekebilir. Bu durumda iki entegre grubunu birbirine baðlamak için þekil 5.17 ve þekil 5.18'de verilen baðlama yöntemleri kullanýlýr. CMOS serisi entegreler sadece düþük güçlü TTL entegreleri sürebilir.

LS (low power schottky TTL logic): TTL'nin alt ailesi, düþük güçlü ALS (advanced low power schottky): TTL lojiðin alt ailesi H (high speed TTL logic): TTL'nin alt ailesi HCT (high speed CMOS logic): CMOS ailesinden olup TTL giriþlidir. D. Lojik Entegre Parametreleri Lojik entegre parametresi kavramýndan belli bir teknolojiye göre üretilmiþ olan entegrelerin çalýþma özellikleri anlaþýlýr. 1. Lojik Gerilim Seviyeleri Lojik bir sinyalde 0 ve 1 seviyelerini temsil eden gerilim deðerleridir. 1 seviyesinin high (H) ve 0 seviyesinin low (L) ile gösterildiðini kabul edersek, gerilim seviyeleri þekil 5.20'deki deðerlere sahip olur. Þekil 5.20'de kullanýlan kýsaltmalarýn anlamlarý þöyledir:

UIHmaks

5V '1' bölgesi

UIHmin UILmaks

belirsiz (kararsýz) bölge

'1' bölgesi 2V

UIHmin

0,8 V

UILmaks

'0' bölgesi

U OLmaks

belirsiz (kararsýz) bölge

'0' bölgesi TTL (çýkýþ)

1,5 V

CMOS (giriþ)

5V

UOHmaks

2,4 V

UOHmin

0,4 V

U OLmaks

çalýþma gerilimine baðlý

'1' bölgesi

'1' bölgesi UOHmin

3,5 V

belirsiz (kararsýz) bölge

'0' bölgesi

TTL (giriþ) UOHmaks

çalýþma gerilimine baðlý

UIHmaks

belirsiz (kararsýz) bölge

3,5 V 1,5 V

'0' bölgesi CMOS (çýkýþ)

Þekil 5.20: TTL ve CMOS entegrelerinin giriþ ve çýkýþ gerilim seviyeleri

UIHmaks: Giriþin 1 olmasý için uygulanabilecek en yüksek gerilim seviyesi, UIHmin: Giriþin 1 olmasý için uygulanabilecek en düþük gerilim seviyesi, UILmaks: Giriþin 0 olmasý için uygulanabilecek en yüksek gerilim seviyesi, UOHmaks: Çýkýþýn 1 olmasý için olabilecek en yüksek gerilim seviyesi, UOHmaks: Çýkýþýn 1 olmasý için olabilecek en düþük gerilim seviyesi, UOLmaks: Çýkýþýn 0 olmasý için olabilecek en yüksek gerilim seviyesi, UOHmin: Çýkýþýn 1 olmasý için gereken en düþük gerilim seviyesidir. 2. Yayýlým Gecikmesi ve Hýz (Propogation Delay and Speed) Bir kapý ya da flip-flop devresinin giriþlerine uygulanan sinyal ile bu giriþlere uygun olarak çýkýþta belirmesi gereken lojik deðerin oluþmasý arasýnda geçen zaman olarak tanýmlanýr. Bu kavram nanosaniye (ns) olarak belirtilir. Örneðin NOT (DEÐÝL) kapýsýnýn yayýlým gecikmesi 10 ns olarak tanýmlanmýþ olsun. Bu demektir ki; NOT kapýsýnýn giriþine 1 uygulandýktan 10 ns sonra çýkýþta 0 oluþacaktýr. Yayýlým gecikmesi ne kadar küçük olursa o kadar iyidir. CMOS serisi entegrelerin yayýlým gecikmesi TTL ailesinden daha fazladýr. Buna göre TTL entegreler CMOS entegrelerden daha hýzlýdýr. Ýþte bu nedenle sayýcý, kronometre, dijital saat vb. devrelerin yapýmýnda TTL serisi entegreler yeðlenir. Entegrelerde hýz ise yayýlým gecikmesiyle doðrudan ilgilidir. Hýz, MHz birimiyle ifade edilir. Örneðin bir flip-flopun hýzý 20 MHz denildiðinde, söz konusu elemanýn hata yapmadan en çok 45

20 MHz lik bir sýklýkta tetiklenebileceði anlaþýlýr. 3. Gürültü Baðýþýklýðý / Sýnýrý (Noise Immunity / Margin) Lojik devre çalýþýrken entegrenin etkilenebileceði en büyük gürültü seviyesine gürültü baðýþýklýðý denir. Endüstriyel aygýtlardan (motor, trafo, röle vb.) gelen istenmeyen elektriksel parazitler (manyetik alanlar) lojik kapý entegrelerin çalýþma sistemini bozabilir. Ýþte lojik kapý entegrelerinin normal çalýþma düzenini bozmayan maksimum elektriksel gürültüye gürültü sýnýrý denir. Gürültü sýnýrý kavramý milivolt (mV) cinsinden ifade edilir. CMOS entegrelerin gürültü baðýþýklýðý TTL entegrelerden çok yüksektir. Yani bu elemanlar daha yüksek deðerli dýþ etkilere (parazit) dayanabilirler ve hata yapmazlar. 4. Güç Harcamasý (Power Dissipation) Bir lojik kapýnýn harcadýðý güç miktarýdýr. Bu deðer miliwatt (mW) cinsinden ifade edilir. Lojik kapý entegrelerinin hýzý ile harcadýðý güç doðru orantýlýdýr. Gruplardan birindeki bir devre, diðer bir grupdaki eþ devreden daha çok güç harcýyorsa genellikle daha hýzlý (yayýlým gecikmesi daha kýsa) demektir. 5. Çýkýþ Kapasitesi (Fan Out) Normal çalýþma koþullarýnda bir lojik kapýnýn çýkýþýna baðlanabilen lojik kapý sayýsýný belirtir. Örneðin standart TTL entegrelerde çýkýþ kapasitesi 10'dur. Buna göre çýkýþ kapasitesi 10 olan bir kapý ile 10 adet ayný özellikte kapýnýn giriþine tetikleme yapýlabilir. Bir kapýnýn çýkýþýna belirlenenden çok kapý baðlanýrsa devre hatalý çalýþýr. Bir kapý ile daha fazla kapý giriþi tetiklenmek istendiðinde TAMPON (BUFER) kapýlarý kullanýlýr. (Bazý uygulamalarda sürücü kapýya paralel olarak ikinci bir kapý baðlanýr.) 6. Giriþ Kapasitesi (Fan In) Lojik devrelerde giriþe baðlanacak kapýlarýn da belirli sayýda olmasý gerekir Bu sayý kataloglarda fan in olarak belirtilir. Lojik kapýnýn giriþine baðlanan kapý sayýsý katalogda belirtilen adetin üzerine çýkarsa devre hatalý çalýþýr. 7. Besleme Voltajý (Power Supply Voltage) Entegrenin besleme gerilimini belirler. Bu deðer her seride farklý olmaktadýr. En yaygýn olarak kullanýlan TTL serisi entegrelerin besleme gerilimi 5 V, CMOS serisi entegrelerin besleme gerilimi ise 3-18 V arasýndadýr. 8. Hýz-Güç Üretimi (Speed-Power Product) Dijital entegreler baþlangýçtan beri düþük yayýlým hýzý ve küçük güç harcamasý özellikleriyle tanýmlanýrlar. Lojik entegre aileleri çok deðiþik hýz-güç harcamasý oranýna sahiptirler. Bu nedenle dijital entegreleri kýyaslamada kullanýlacak özelliklerden birisi hýz-güç üretimi olarak adlandýrýlan ve kapý yayýlýmý gecikmesi ile kapý güç harcamasýnýn çarpýmýndan elde edilen deðerdir. Örneðin, bir entegrede yayýlým gecikmesi 10 ns ve ortalama güç harcamasý 50 mW ise: Hýz-güç üretimi = 10 ns.50 mW = 50 pikowattsaniye (pWs) olarak bulunur. Dijital entegrelerin seçiminde düþük hýz-güç tüketimi olanlar tercih edilir.

46

9. Pals Frekansý (Clock Frequency) Dijital devrenin giriþine uygulanacak tetikleme palsinin MHz cinsinden frekansýný belirler. Bu deðer her entegre ailesinde farklý olmaktadýr. E. Ýyi Bir Lojik Kapý Entegresinde Bulunmasý Gereken Özellikler I. Hýzlý çalýþmalýdýr. II. Güç harcamasý çok az olmalýdýr. III. Fiyatý ucuz olmalýdýr. IV. Sýcaklýk deðiþmelerinden az etkilenmelidir. V. Dýþ manyetik alanlardan (elektriksel parazitlerden) fazla etkilenmemelidir. F. TTL Lojik Entegrelerinin Alt Gruplarýnýn Özellikleri TTL lojik entegreleri dijital elektronik sistemlerde en yaygýn kullaným alanýna sahiptir. TTL serisi entegreler birbirinden küçük farklarla ayrýlan ve deðiþik özellikler gösteren alt gruplar hâlinde üretilmektedirler. 1. Standart TTL Yapýlý Entegreler (74xx) En yaygýn olarak kullanýlan TTL alt grubudur. Bu entegrelerin kapý baþýna güç tüketimi 10 mW, yayýlým gecikmesi 10 ns, maksimum hýz 35 MHz dir. Þekil 5.21'de verilen standart TTL NAND kapýsýnda giriþlerden birisi ya da ikisi 0 olduðunda, T1 iletime geçer. T2'nin beyz ucu T1 üzerinden 0'a baðlanýr. Bu nedenle T3'te kesime gider. Çýkýþ, Y = 1 olur. Bu devrede çýkýþ gerilimi T4 transistörünün C-E uçlarý arasýndaki gerilim ve R4 üzerindeki UR4 gerilim düþümü nedeniyle yaklaþýk 3,5 V olur. Her iki giriþ 1 yapýldýðýnda T1 kesimde T2 iletimde çalýþýr. T3 iletime ve T4 kesime girer. Çýkýþ 0 olur.

R4 130 W

1,6 k

4k

Y

1k

Þekil 5.21: Standart TTL NAND kapýsýnýn yapýsý

40 k

Þekil 5.22: Ýki emiterli transistörün yapýsý

20 k

500 W

Y

12 k

2. Düþük Güçlü TTL Yapýlý Þekil 5.23: Düþük güçlü TTL NAND kapýsýnýn yapýsý Entegreler (74Lxx) Þekil 5.21'deki devrenin þekil 5.23'teki gibi deðiþtirilmesiyle düþük güç tüketen TTL alt grubu elde edilmiþtir. Þekil 5.23'teki devrede görülebileceði gibi tüm dirençlerin deðeri büyütülerek kapýnýn daha az akým çekmesi 47

saðlanmýþtýr. Ayrýca D1 diyodu da kaldýrýlmýþtýr. Bu tip entegrelerde güç harcamasý kapý baþýna 1 mW a düþmüþ, ancak gecikme (1 kapý için) 33 ns ye yükselmiþtir. Ayrýca maksimum hýz 3 MHz e inmiþtir. Görüldüðü gibi, dijital kapý entegrelerinde güç harcamasýyla hýz arasýnda doðru orantý vardýr. 3. Yüksek Güçlü TTL Yapýlý Entegreler (74H Serisi)

28 k

160 W

58 W

Þekil 5.24'te verilen yüksek güçlü TTL entegrede tüm direnç deðerleri küçültülmüþ ve T3 ile T4 transistörleri darlington baðlanarak T4'ün durum deðiþtirme hýzý yükseltilmiþtir. Yüksek güçlü TTL'de kapý baþýna güç harcamasý 22 mW, gecikme 6 ns ve hýz 50 MHz dir. Devrede giriþlere baðlanmýþ olan D1 ve D2 diyodlarý koruma amacýyla konulmuþtur. Bu diyodlar, devre yüksek hýzda çalýþýrken oluþacak distorsiyonlarý önlerler.

Y

470 W

4k

Þekil 5.24: Yüksek güçlü TTL NAND kapýsýnýn yapýsý

2,8 k

160 W

58 W Transistörün B-C uçlarý arasýna schottky diyodu baðlanýrsa elemanýn çalýþma hýzý artar.

4. Schottky (Þotki) TTL 3,5 k Yapýlý Entegreler (74S Serisi) Standart, 74L, 74H serisi entegrelerin tümü, kullanýlan B-C arasýna 470 W 4 k transistörlerin doyum schottky diyod durumlarýnda oluþan baðlý transistörün T3 anahtarlama yöntemlerini sembolü kullanýrlar. Bu durum transistörün doyum-kesim Þekil 5.25: Schottky TTL NAND kapýsýnýn yapýsý durum deðiþimi anýnda bir zaman gecikmesine neden olur. Bu, devrenin anahtarlama (aç-kapa) hýzýný sýnýrlar. 74S serisi TTL devre, transistörün tam olarak kesime gitmesini engelleyerek zaman gecikmesini azaltýr. Þekil 5.25'te verilen schottky TTL yapýlý NAND kapýsýnda T6 dýþýndaki tüm transistörlerde B-C arasýna schottky diyodu baðlanmýþtýr. Bu sayede, söz konusu transistörlerin kesimden doyuma ve doyumdan kesime geçiþ süreleri kýsaltýlmýþ ve kapýnýn hýzý artýrýlmýþtýr. Schottky TTL serisinde kapý baþýna güç harcamasý 19 mW, gecikme 3 ns ve hýz 125 MHz dir. 48

Ek Bilgi Schottky (Þotki) Diyod Düþük gerilim, yüksek akýmlý güç kaynaklarýyla AC/DC dönüþtürücüde, radar sistemlerinde, karýþtýrýcý ve dedektör devrelerinde kullanýlan diyoddur. Bu elemanda yarý iletken olarak N tipi silisyum kullanýlýr. Molibden, platin krom ya da tungsten gibi farklý metallerden katkýlama yapýlýr. Schottky diyod, nokta temaslý diyoda göre daha saðlam bir yapý arz etmektedir. Bu elemanýn eþ deðer devresi ideal diyoda paralel baðlanmýþ kondansatöre benzetilebilir.

D C

Þekil 5.26: Schottky diyodun eþ deðer devresi

25 k

8k

200 W

4k

çýkýþ

3k

470 W 5. Düþük Güçlü Schottky TTL Yapýlý Entegreler (74LS Serisi) Bu seride dirençler schottky TTL'dekinden daha yüksektir. Þekil 5.27: Düþük güçlü schottky TTL Ayrýca giriþ transistörü yerine NAND kapýsýnýn yapýsý schottky diyodlar kullanýlmýþtýr. Bu alt grupta kapý baþýna güç harcamasý 2 mW, gecikme 10 ns, hýz ise 35 MHz dir. Düþük güçlü schottky TTL güç tüketiminin az olmasýnýn istendiði yerlerde kullanýlýr.

6. Ýleri (Geliþtirilmiþ) Schottky TTL Yapýlý Entegreler (74AS Serisi) Bu serideki lojik kapý entegreleri TTL serisi entegrelerin en hýzlýsýdýr. 74AS serisi lojik entegreler yeni bulunmuþ olduklarýndan piyasada yaygýn olarak bulunmazlar. 7. Düþük Güçlü Geliþtirilmiþ Schottky TTL Yapýlý Entegreler (74ALS Serisi) 74LS serisi entegrelere göre hýz ve güç tüketimi açýsýndan üstündürler. TTL ailesi içinde en düþük hýz-güç oranýna sahiptirler. Bunlarda kapý baþýna güç tüketimi 1 mW düzeyindedir. 74ALS serisi lojik entegreler yeni bulunmuþ olduklarýndan piyasada yaygýn olarak bulunmazlar. Ancak gün geçtikçe diðer kapýlarýn yerine geçmektedirler. G. TTL Serisi Lojik Kapý Entegreleriyle Ýlgili Ek Bilgiler TTL grubu 74xx ve 54xx sayýlarýyla kodlanýr. 54xx þeklindeki kodlama -55 °C ile +125 °C arasýnda çalýþabilen TTL'ler için, 74xx þeklindeki kodlama ise 0 °C ile +70 °C arasýnda çalýþabilen TTL'ler için kullanýlýr. 1. TTL Serisinde Alt Gruplarýn Kodlanmasý -74xx (54xx): Standart TTL, -74Lxx (54Lxx): Düþük güçlü TTL, -74Hxx (54Hxx): Yüksek güçlü TTL, -74Sxx (54Sxx): Schottky TTL, 49

-74LSxx (54LSxx): Düþük güçlü schottky TTL, -74ASxx (54ASxx): Geliþtirilmiþ schottky TTL, -74ALSxx (54ALSxx): Düþük güçlü geliþtirilmiþ schottky TTL

3. TTL Serisi Entegrelerde Tetikleme Sinyalinin Þekli TTL entegrelerine uygulanan kare þeklindeki tetikleme sinyallerinin yükselme ve düþme süreleri çok kýsa olmalýdýr. Tetikleme sinyalinin düþme ve yükselme süresi 1ms den daha büyük olursa kapý çýkýþýnda osilasyonlar görülebilir. Flip flop, osilatör ve sayýcý vb. gibi devrelerde, osilasyon hatalý çalýþmaya neden olabilir. Yavaþ yükselen ve düþen sinyaller devrede schmitt tetikleyicisi kullanýlarak þekil 5.29'da görüldüðü gibi hýzlý yükselen ve düþen sinyal hâline getirilir.

1k

+5 V

kullanýlmayan uçlar

Þekil 5.28: Kullanýlmayan uçlarýn baðlanýþý

kötü sinyal

2. TTL Serisi Entegrelerde Boþ Kalan Giriþ ve Çýkýþlar TTL entegrelerde herhangi bir giriþ boþta ise, yani, þase ya da artý uca baðlanmamýþsa, bu kapý giriþi 1 durumundaymýþ gibi davranýr. Bu durumda eleman normal görevini yapamaz. Bu nedenle, hassas çalýþma yapan lojik devrelerde boþta kalan uçlar, AND ve NAND kapýlarýnda þekil 5.28'de görüldüðü gibi +5 V'a, OR ve NOR kapýlarý ise þaseye (-) baðlanýr.

kullanýlan uçlar

yükselen kenar düþen kenar

schmitt trigger NOT

iyi sinyal

Örnekler: 7490: Standart desimal (onlu) sayýcý entegresi 74L90: Düþük güçlü desimal sayýcý entegresi 74LS90: Düþük güçlü schottky desimal sayýcý entegresi

schmitt trigger çýkýþ

Þekil 5.29: Hatalý ve düzgün tetikleme sinyalleri

4. Akým Geçiþleri TTL serisi entegreli devrelerde sinyaller 0 konumundan 1 konumuna geçerken istenmeyen sinyal üremeleri (arklar) olabilmektedir. Özellikle totem direði olarak adlandýrýlan çýkýþlarý olan TTL entegrelerin yarattýðý arklarý (parazitik sinyal) önlemek için bir kapýya 2000 pF olmak üzere kullanýlan eleman sayýsý kadar kapasiteye sahip kondansatör þase ile artý besleme arasýna baðlanmalýdýr. 5. Koruma Diyodlarý TTL tipi entegrelerin giriþine, ters negatif gerilimden koruma amacýyla þekil 5.30'da görüldüðü gibi diyodlar baðlanýr. 6. Açýk Kolektörlü (Open Collector) TTL Dijital elektronikte devre elemanlarýnýn çýkýþlarýný 50

A B D1

T1 D2

Þekil 5.30: TTL entegre giriþlerine diyodlarýn baðlanýþý

þekil 5.31-a'daki gibi doðrudan birleþtirmek hatalara neden olabilir. Kapý çýkýþýndan birisi 0 konumuna geçtiðinde, kapý çýkýþlarýnýn ortak noktasý 0 olmalýdýr. Oysa þekil 5.31-a'daki devrede ortak nokta 1 konumunda kalýr. Ancak her iki çýkýþ 0 olunca çýkýþ 0 olacaktýr. Ýþte bu nedenle þekil 5.31-a'daki devre ile iþlemi gerçekleþtirilemez. Þekil 5.31-a'daki devre þekil 5.31-b'deki gibi kurulursa iþlemi gerçekleþtirilir.

A B

A B

A B

A B

a)

b)

Þekil 5.31: TTL entegre çýkýþlarýnýn baðlanýþý

H. Lojik Kapý Entegrelerinin Adlandýrýlmasý Dijital entegrelerin bazý özellikleri gövde üzerinde yazýlýdýr. Entegre üzerindeki yazý okunacak þekilde tutulduðunda sol tarafta çentik ya da nokta görülür. Çentik ya da noktanýn bulunduðu kýsmýn altýndaki uç (pin) birinci ayaktýr.

üretici firma

eleman numarasý

üretici firma

7402

çentik

çentik

8629

benek baþlangýç ayaðý (1)

DM

4013 8732

benek

tarih kodu 86: 1986 yýlý 29: 29. hafta

eleman numarasý

baþlangýç ayaðý (1)

tarih kodu 87: 1987 yýlý 32: 32. hafta

Þekil 5.33: CMOS entegrelerin ayaklarýnýn diziliþi ve entegre özelliklerinin gövde üzerine yazýlýþý

Þekil 5.32: TTL entegrelerin ayaklarýnýn diziliþi ve entegre özelliklerinin gövde üzerine yazýlýþý

Entegre üzerindeki yazýlarýn anlamlarý þöyledir: DM7408N entegresinde: DM: Üretici firma (National) kodu, 74: TTL serisi (ticarî), 08: Dijital entegrenin fonksiyonu (dört adet iki giriþli AND kapýsý), N: Üretici kodu SN74LS08J entegresinde: SN: Üretici firma (Texas Instruments) kodu, 74: TTL serisi (ticarî), LS: Düþük güçlü þotki entegre, 08: Dijital entegrenin fonksiyonu (dört adet iki giriþli AND kapýsý), J: Seramik kýlýf 74xx serisi entegrelerde yukarýda açýklanan iki örnekteki gibi rakamlarýn arasýnda harflerde bulunabilir. Bu harfler entegrenin yapým tekniði, hýzý, güç harcamasý vb. gibi bilgileri verir. Entegrelerde iki rakamdan sonra gelen harflerin anlamlarý þunlardýr: 74ACxx: Bu kodlama 74 sayýsýyla baþlamasýna karþýn CMOS tipi bir entegredir. En yeni ve en geliþmiþ gruplardan biridir. Örneðin 74AC00 entegresi CMOS tipi NAND'dýr. 74ACTxx: Bu seri de CMOS entegresidir. Ancak, TTL deðerine sahiptir. Örnek: 74ACT00. 74HCxx: 74 rakamýyla baþlamasýna karþýn CMOS tipi entegredir. Hýzý yüksektir. Uygulamada yaygýn olarak kullanýlýr. Örnek: 74HC47 51

74Lxx: Düþük güçlü TTL entegre 74LSxx: Düþük güçlü schottky tipi TTL entegre. Hem hýzlý çalýþýr hem de az güç tüketir. Ýlk yýllarda üretilen CMOS serisi lojik kapýlarýn tümü 40 ile baþlýyordu. Örneðin 4017, 4027 vb. gibi. Günümüzde TTL uyumlu CMOS entegreler de üretiliyor ve bunlar da 74 rakamýyla baþlýyorlar. Bu tür entegrelerin hangi seriye dâhil olduklarý kullanýlan bazý harflerden anlaþýlabilmektedir. Örneðin 74 sayýsýndan sonra, C, HC, AC, ACT harfleri geliyorsa bu elemanýn CMOS serisine ait olduðu anlaþýlabilir. UCC = + 5 V

I. Lojik Kapý Entegrelerinde Çýkýþ Teknikleri Dijital devrelerin üretilmesinde kullanýlan lojik kapý entegrelerinin çýkýþlarý yapý olarak iki þekilde dizayn edilmektedir. 1. Totem pole tipi çýkýþ, 2. Açýk kolektör tipi çýkýþ 1. Totem Pole Tipi (Yukarý Çekici) Çýkýþ Bu yöntemde þekil 5.34'te görüldüðü gibi iki transistör kullanýlýr. Giriþteki lojik sinyalin durumuna göre bu transistörlerin biri iletimde, öteki kesimde çalýþýr. Çýkýþ gerilimi olarak UCC üreteci kullanýlýr. Bu da entegrenin besleme gerilimidir. Devrede T 2 transistörü iletimde, T3 transistörü kesimdeyken çýkýþ 1 olur. Y çýkýþýndaki +5 V luk gerilim kullanýlarak bir eleman (lâmba, röle vb.) sürülebilir. T 2 transistörü kesimde, T 3 transistörü iletimde olduðunda ise çýkýþ '0' olur. Bu durumda çýkýþ þase (eksi) gibi kullanýlarak akým geçirilebilir.

R1

T2

R3

T1 T3

Y

R2

Þekil 5.34: Totem pole tipi çýkýþ UCC = + 5 V R1

2. Açýk Kolektör Tipi Çýkýþ Y Bu yöntemde þekil 5.35'te görüldüðü gibi çýkýþtaki transistörün kolektör ucu boþ býrakýlmýþtýr. Dolayýsýyla kapý T2 T1 giriþlerindeki lojik deðerlere göre çýkýþta otomatik olarak lojik 0 ya da lojik 1 deðerleri oluþmaz. Y noktasýnda 1 ya da 0 deðerlerini elde edebilmek için R2 dýþardan bir gerilim kaynaðýnýn baðlanmasý gerekir. Bu yapýlmazsa çýkýþta 0 ya da 1 bilgisi oluþmaz. Þekil 5.36'da açýk kolektör tipi bir entegrenin çýkýþýna Þekil 5.35: Açýk kolektör tipi çýkýþ ledin baðlanýþý verilmiþtir. Bu devrede T2 transistörü iletime geçtiðinde Y çýkýþý lojik 0 düzeyine (yani þaseye) gelir. Y noktasý þase seviyesinde olunca yük olarak baðlanan led çalýþýr. T2 transistörü kesime girdiðinde ise led çalýþmaz. Devrede ledi süren akýmýn elde edildiði gerilimin bir dýþ üreteçten elde edildiðine dikkat ediniz. Bu sayede Y noktasý entegrenin besleme devresinden aþýrý akým çekmez. Açýk kolektör tipi baðlantý sayesinde bir alýcýyý sürerken 5 volttan farklý bir gerilim kullanmak mümkündür. Þekil 5.37'de 12 V ile çalýþan bir rölenin açýk kolektör tipi bir entegreye baðlanýþý verilmiþtir. Devrede giriþe gelen 0 ya da 1 sinyaline göre T2 transistörü iletim ya da kesimde 52

olur. UCC = + 5 V + 5 V + 12 V UCC = + 5 V Hemen hemen tüm kapý entegrelerinin totem pole ve açýk R3 R1 R1 kolektör tipi modelleri röle üretilmektedir. Örneðin, TTL T1 7404 entegresi totem pole çýkýþlý T1 Y NOT (DEÐÝL) kapýsý, TTL T2 7405 entegresi ise açýk kolektör R2 T2 tipi çýkýþ baðlantýlý NOT kapýsý R2 olarak üretilmiþtir. Entegre kataloglarýnda açýk Þekil 5.37: Açýk kolektör tipi Þekil 5.36: Açýk kolektör kolektör tipi entegrelerin çýkýþa 12 V luk rölenin baðlanýþý tipi çýkýþa ledin baðlanýþý sembollerinin üzerinde * (asteriks) iþareti bulunur. Uygulamada totem pole çýkýþlý entegreler daha çok kullanýlýr. Ý. Dijital Kapý Entegrelerinde Giriþ ve Çýkýþ Akýmlarý Dijital entegre kataloglarýna bakýldýðýnda iki farklý giriþ ve çýkýþ akýmý belirtilir. Þimdi bunlarý inceleyelim: IIH: Lojik 1 seviyesi için giriþ akýmý. Bir lojik kapýnýn giriþ uçlarýndan birine lojik 1 geldiðinde o ucun çekeceði maksimum akýmdýr. IIL: Lojik 0 seviyesi için giriþ akýmý. Bir lojik kapýnýn giriþ uçlarýndan birine lojik 0 (0-0,8 V) geldiðinde o ucun çekeceði maksimum akýmdýr. IOH: Lojik 1 seviyesi için çýkýþ akýmý. Bir lojik kapýnýn çýkýþý lojik 1 seviyesindeyken çýkýþtan alýnabilecek maksimum akýmdýr. I OL : Lojik 0 seviyesi için çýkýþ akýmý. Bir lojik kapýnýn çýkýþý lojik 0 (0-0,8 V) seviyesindeyken çýkýþtan alýnabilecek maksimum akýmdýr. 1. Standart TTL Serisi Entegrelerin Akým Deðerleri IOH (çýkýþ akýmý): 400 mA IIH (giriþ akýmý): 40 mA IOL (çýkýþ akýmý): 16 mA IIL (giriþ akýmý): 1,6 mA Standart TTL Serisinin Akým Deðerlerinin Yorumlanmasý IOH (Çýkýþ Akýmý): 400 mA. Bu entegrelerin çýkýþýnda lojik 1 seviyesi varken maksimum 400 mA çýkýþ akýmý alabiliriz. IOL (Çýkýþ Akýmý): 16 mA. Çýkýþta lojik 0 (0-0,8 V) seviyesi varken maksimum 16 mA çýkýþ akýmý alabiliriz. IIH (Giriþ Akýmý): 40 mA. Giriþ uçlarýndan birine lojik 1 geldiðinde bu giriþ 40 mA akým çeker. IIL (Giriþ Akýmý): 1,6 mA. Giriþ uçlarýndan birine lojik 0 geldiðinde bu giriþ 1,6 mA akým çeker. 2. Düþük Güçlü Schottky TTL Serisi Entegrelerin Akým Deðerleri IOH (çýkýþ akýmý): 400 mA IIH (giriþ akýmý): 20 mA IOL (çýkýþ akýmý): 8 mA IIL (giriþ akýmý): 400 mA 3. CMOS 40xx Serisi Entegrelerin Akým Deðerleri IOH (çýkýþ akýmý): 400 mA IIH (giriþ akýmý): 1 mA IOL (çýkýþ akýmý): 400 mA IIL (giriþ akýmý): 1 mA 53

Verilen deðerlere bakýldýðýnda hem lojik 1 hem de lojik 0 seviyelerinde çýkýþ akýmlarý giriþ akýmlarýnýn 10 katý kadardýr. Örneðin, lojik 1 seviyesinde çýkýþ akýmý IOH: 400 mA, buna karþýlýk giriþ akýmý IIH: 40 mA deðerindedir. Bu nedenle, standart TTL entegrelerde bir kapýnýn çýkýþýna 10 kapý giriþi baðlanabilir. Yani bir kapý 10 kapýyý sürebilir. Baþka bir deyiþle standart TTL serisinde fan out (çýkýþ kapasitesi) 10'dur. Düþük güçlü schottky TTL serisinin çýkýþ kapasitesi 20, CMOS 40xx serisinin çýkýþ kapasitesi ise 40-50 dolayýndadýr. J. TTL ve CMOS Lojik Kapýlarýn Birbirine Baðlanýþý Dijital devrelerde hem CMOS hem de TTL birlikte kullanýlabilir. Devrenin saðlýklý çalýþabilmesi için, göz önüne alýnmasý gereken bazý önemli noktalar bilinmelidir. 1. CMOS Lojik Kapýnýn TTL Kapýyý Sürmesi CMOS serisi entegreler TTL serisi entegreleri süreceði zaman þekil 5.38'de verilen baðlantýlar yapýlýr. +5V

+5V giriþ

+5V

+ 3...15 V çýkýþ

çýkýþ

CMOS

TTL CMOS

TTL

besleme gerilimleri ayný olduðu zaman yapýlan baðlantý

CMOS

TTL

besleme gerilimleri ayný olduðu zaman yapýlan baðlantý

4049 ya da 4050 CMOS besleme gerilimleri farklý olduðu zaman yapýlan baðlantý

Þekil 5.38: CMOS lojik kapýnýn TTL kapýyý sürmesi

2. TTL Lojik Kapýnýn CMOS Kapýyý Sürmesi TTL çýkýþý '0' seviyesinde CMOS'u sürerken bir sorun olmaz. TTL çýkýþý '1' seviyesindeyken gerilimi 3,6 V kadardýr. Bu gerilim CMOS giriþini '1'de tutmak için yeterlidir. Ancak devrenin gürültü baðýþýklýðý 0,1 V a düþer. (TTL çýkýþý 3,6 V, CMOS için en az giriþ gerilimi '1' seviyesinde 3,5 V tur. 3,6-3,5 = 0,1 V kalýr.) Gürültü baðýþýklýðýný iyileþtirmek için þekil 5.39'daki gibi R direnci baðlanýr. +5V R giriþ TTL

+ 3...5 V

+5V

CMOS

besleme gerilimleri ayný olduðu zaman yapýlan baðlantý

R

R1 çýkýþ

1 k - 4,7 k besleme gerilimleri ayný olduðu zaman yapýlan baðlantý

giriþ

1k

10 k çýkýþ

R2 besleme gerilimleri farklý olduðu zaman yapýlan baðlantý

Þekil 5.39: TTL lojik kapýnýn CMOS kapýyý sürmesi

K. TTL ve CMOS Serisi Kapýlarýn Tek Konumlu Anahtar ile Tetikleniþi TTL ve CMOS serisi lojik kapýlar tek konumlu anahtarlarla tetiklendiðinde þekil 5.40'ta verilen baðlantýlar uygulanýr. Þekil 5.40-a'da A anahtarý açýk iken NAND kapýsýnýn giriþine R direnci üzerinden lojik 1 gider. A kapatýldýðýnda ise NAND'ýn giriþi 0 olur. Þekil 5.40-b'de 54

A anahtarý açýkken NOR kapýsýnýn giriþine R direnci üzerinden lojik 1 gider. A kapatýldýðýnda ise NOR'un giriþi 0 olur. Þekil 5.40-c'de A anahtarý açýk iken NOR kapýsýnýn giriþine R direnci üzerinden lojik 0 gider. A kapatýldýðýnda ise NOR'un giriþi 1 olur.

3,3 k

10 k

R

10 k

Þekil 5.40: TTL ve CMOS serisi kapýlarýn tek konumlu anahtar ile tetiklenmesi

470 nF

L. Schmitt Trigger (Tetikleme) Kapýsý Schmitt tetikleme devresinin iç yapýsý þekil 5.41'de görüldüðü gibidir. Ýlk anda giriþ gerilimi 0 V ya da negatif bir deðerde olsun. Bu durumda T 1 kesimde, T2 ise tam iletim (doyum) durumundadýr. T2'nin iletimde olmasý çýkýþýn 0 V a +UCC yakýn bir deðere inmesine yol açar. R1 R3 Giriþ gerilimi 0 V tan itibaren yavaþ yavaþ R2 Uçýkýþ artýrýlacak olursa belli bir T2 U1 deðerinde T1 iletime, T2 Ugiriþ kesime gider. T2'nin T1 kesimde olmasý çýkýþýn besleme gerilimi deðerine çýkmasýna yol açar. Bundan sonra giriþ gerilimi ne kadar R4 R5 artýrýlýrsa artýrýlsýn, çýkýþ geriliminde deðiþme olmaz. Giriþ gerilimi 0 V a doðru Þekil 5.41: Schmitt tetikleme devresinin iç yapýsý azaltýlýrsa, giriþ geriliminin Uçýkýþ belli bir U2 deðerinde T1 R 10 k kesime, T2 iletime geçer. Çýkýþ gerilimi 0 V düzeyine iner. Ugiriþ Y Þekil 5.41'de verilen 4093 U1 U2 C transistörlü devredeki +UCC elemanlarýn deðerini deðiþtirmek sûretiyle Þekil 5.42: Schmitt tetikleme Þekil 5.43: Lojik kapýlý schmitt baðlantýda gerilim deðiþimleri tetikleme deney devresi U1=U2 yapýlabilir. U1 ve U2 gerilim seviyelerinin farklý olmasýna histerisiz adý verilir. Bu schmitt tetikleyicilerin en önemli özelliðidir. Örnek olarak schmitt tetikleyicinin çýkýþýna bir röle baðlanýp U1=U2 þeklinde ayarlama yapýlacak olursa iþaret üzerine binecek gürültü vb. nedeniyle devre titreþim þeklinde bir çýkýþ verir. Oysa, U1 ve U2 gerilimlerinin ayný noktada olmayýp farklý noktalarda olmasý, uyarý noktasý ile uyarýyý kaldýrma noktasý arasýnda belirli bir fark yaratacaðýndan, böyle ufak deðiþmelerden devrenin etkilenmesi söz konusu olmayacaktýr. Bu sayede röle kontaklarý titreþmeden açýlýp kapanýr. 55

Schmitt tetikleme devreleri UCC alýcýnýn çok hýzlý olarak iletim ya da kesime gitmesini saðlamak için kullanýlýr. Dijital elektronik devrelerinde ise transistörlü devre yerine özel yapýlý schmitt tetikleyici kapýlar kullanýlýr. þase Þekil 5.44'te dört adet schmitt Þekil 5.44: CMOS schmitt tetikleme kapý entegresi trigger kapýsý içeren 4093 entegresinin iç yapýsý verilmiþtir. Þekil 5.43'te verilen devrenin çýkýþýna osilaskop baðlanarak gözlem yapýlacak olursa çok düzgün bir kare dalganýn oluþtuðu görülebilir. Yaygýn olarak kullanýlan TTL ve CMOS serisi lojik kapýlar

Sorular 1. RDL AND ve OR kapýlarýný çiziniz. 2. RTL NAND ve NOT kapýlarýný çiziniz. 3. CMOS serisi entegrelerin beþ özelliðini yazýnýz. 4. Yayýlým gecikmesi nedir? Anlatýnýz. 5. Çýkýþ kapasitesi (fan-out) nedir? Açýklayýnýz.

74S11, 74LS11

74LS266 NOT BUFER

7404 7407

74LS04 4049 74LS07 4010 Çizelge 5.1

56

Bölüm 6: Lojik Denklemlerin Sadeleþtirilmesi A. Giriþ: Karnough (karno) haritalarý 1953 yýlýnda M. Karnough tarafýndan dijital devrelerde kullanýlmak üzere ortaya konmuþtur. Bu yöntemle dijital devreleri en az kapý ile kurmak mümkündür. Dijital devre denklemleri boolean teoremleriyle sadeleþtirilebildiði gibi karnough haritasý yöntemiyle de en az elemanlý hâle getirilebilmektedir. Karno haritalarý iyi anlaþýlýrsa, dijital devrelerle ilgili pek çok devre kýsa sürede tasarlanabilir. Karno yönteminde kutulardan oluþan diyagramlar kullanýlýr. Bu yöntem genellikle "çarpýmlarýn toplamý" þeklindeki lojik denklemlerin sadeleþtirilmesinde kullanýlýr. Ancak, istenirse "toplamlarýn çarpýmý" þeklindeki lojik denklemlerin sâdeleþtirme iþlemi de yapýlabilir. Karno haritasý yöntemi en çok 6 deðiþkenli lojik denklemlerin sadeleþtirilmesinde kullanýlýr. 1 deðiþkenli denklemde: A 2 deðiþkenli denklemde: A, B 3 deðiþkenli denklemde, A, B, C 4 deðiþkenli denklemde, A, B, C, D 5 deðiþkenli denklemde, A, B, C, D, E 6 deðiþkenli denklemde, A, B, C, D, E, F giriþleri bulunur.

B. Deðiþken Sayýsýna Göre Karno Haritasýnýn Hazýrlanmasý

Hazýrlanacak karno haritasýndaki kutu sayýsý 2n denklemiyle bulunur. (n: Deðiþken sayýsý)

1. Tek Deðiþkenli Karno Haritasý

Çizelge 6.1'de verilen tek deðiþkenli karno haritasýnda iki kutu vardýr. A deðiþkeni 0 ve 1 deðerlerini almaktadýr. Kutucuklarýn sað alt köþelerinde bulunan eðik (italik) yazýlmýþ rakamlar ise haritanýn kutularýnýn sýra numarasýný göstermektedir.

A

A

A

A 0

sýra no

1

A 1

A 0 0

1

sýra no

Çizelge 6.1: Tek deðiþkenli karno haritasýnýn iki þekilde gösterilmesi

Not: Tek deðiþkenli karno haritasý çok basit olduðundan devre sadeleþtirme iþlemlerinde kullanýlmaz.

2. Ýki Deðiþkenli Karno Haritasý

Ýki deðiþkenli karno haritasý 2n = 22 = 4 kutucuktan oluþur. A ve B deðiþkenleri çizelge 6.2'de verildiði gibi kutucuklara yerleþir. Karno haritasýnýn üst sýrasýna A deðiþkeninin aldýðý 0 ve 1 deðerleri yazýlýr. Sol yandaki sütuna ise B deðiþkeninin aldýðý 0 ve 1 deðerleri yazýlýr. Çizelge 6.2-c'deki haritaya bakýlacak olursa, A = 0, B = 0 durumu, bu iki deðerin çakýþtýðý 0 numaralý kutucuða yazýlmýþtýr. A = 0, B = 1 durumu bu iki deðerin çakýþtýðý 1 numaralý kutucuða yazýlýr. A ve B'nin diðer ihtimalleri de ayný kurala göre 2 ve 3 numaralý kutucuklara yazýlýr. 57

A

B 0

1

0

B

0

2

1

3

A

A

A

B

B

0

2

1

3

B

1 (a)

A

1

0

0

A.B

A.B

1

A.B

A.B

0

1

2

3

(c)

(b)

Çizelge 6.2: Ýki deðiþkenli karno haritasýnýn üç farklý þekilde gösterilmesi

Y = .B + A.B ifadesini karno haritasýna yerleþtiriniz.

Y = A + haritasýna yerleþtiriniz.

Çözüm: .B deðeri haritaya yazýlýrken = 0 ve B = 1 olan kutu seçilir. A.B deðeri yazýlýrken ise A = 1 ve B = 1 olan kutu seçilir.

Çözüm: Bu denklemde A'yý haritaya aktarýrken A'nýn 1 olduðu tüm kutulara 1 yazýlýr. .B deðeri yazýlýrken ise = 0 ve B = 1 olan kutuya 1 yazýlýr.

B

A 1

A 0

A

B 0

0

2

1

1

B 1

1

3

A.B

A.B

Çizelge 6.3

Y = A.B + A. haritasýna yerleþtiriniz.

ifadesini karno B

Çözüm:

A

0

0

1

B

1

1

B 0

0

2

1

1

B 1

1

3

A

A.B

Çizelge 6.4

B

Çözüm:

A

1

0 1

0

2

1

1

A 1

A 0

A

Y = . + A.B ifadesini karno haritasýna yerleþtiriniz.

1

0

.B ifadesini karno

2

0

1

1 1

3

3

Çizelge 6.6

Çizelge 6.5

3. Üç Deðiþkenli Karno Haritasý

Üç deðiþkenli karno haritasý 2n = 23 = 8 kutucuktan oluþur. A, B ve C deðiþkenleri çizelge 6.7'de verildiði gibi kutulara yerleþir. C

A.B 0 1

01

00

11

10

C

0

2

6

4

1

3

7

5

(a)

A.B

01

00

11

10

0 A.B.C A.B.C A.B.C A.B.C 0

2

6

4

1 A.B.C A.B.C A.B.C A.B.C 1

3

7

(b)

Çizelge 6.7: Üç deðiþkenli karno haritasýnýn iki farklý þekilde gösterilmesi 58

5

Y = . .C + haritasýna yerleþtiriniz.

.B.C + A. .C ifadesini karno

C

A.B 0

Çözüm: Çizelge 6.8'de görüldüðü gibi, Y = . .C + .B.C + A. .C denklemi 1, 3 ve 5. kutulara yerleþmektedir.

01

00 0

10

2

6

3

7

4

1

1

1

1

11

1

5

Çizelge 6.8

Örnek: Y = A + .B.C + B. yerleþtiriniz.

ifadesini karno haritasýna C

A.B

C

A.B

11

01

10

C.D

00

00 0

4

12

8

1

5

13

9

3

7

15

11

01

10 6

14

10

2

1

3

10 6

. . .D

. .C.D

1 5

10

A.B. . 4

A. . . 8

12

.B. .D A.B. .D A. . .D 5

9

13

.B.C.D A.B.C.D A. .C.D 7

A. . .D

. .C. 2

6

15

11

. . .D A. .C. 14

Çizelge 6.11: Dört deðiþkenli karno haritasýnýn iki farklý þekilde gösterilmesi 59

4

7

11

.B. .

. . .

3

10

1 0

01

1

11

2

00

(b)

11

11

Çizelge 6.10

0

01 (a)

A.B

01

00

1

Dört deðiþkenli karno haritasý 2n = 24 = 16 kutucuktan oluþur. A, B, C ve D deðiþkenleri þekil 6.4'te verildiði gibi kutulara yerleþir.

00

5

A

.B.C

1

0

4. Dört Deðiþkenli Karno Haritasý

A.B

7

3

Çizelge 6.9

1

C.D

4

1

1

1

B.

1 6

2

1

1

10

1

0

Örnek: Y = . . + .B. +A.B.C+A. .C ifadesini karno haritasýna yerleþtiriniz. Çözüm: Çizelge 6.10'da görüldüðü gibi, Y = . . + .B. +A.B.C+A. .C denklemi 0, 2, 5 ve 7. kutulara yerleþmektedir.

11

1

0

Çözüm: Çizelge 6.9'da verilen haritada görüldüðü gibi, *A'nýn 1 olduðu kutulara 1 yazýlýr. * .B.C yazýlýrken = 0, B = 1, C = 1 olan kutulara 1 yazýlýr. *B. yazýlýrken ise B = 1 ve = 0 olan kutulara 1 yazýlýr.

01

00

10

Örnek: Y=A.B+ .B.C.D+B.C ifadesini karno haritasýna yerleþtiriniz.

.B.C.D

1

B.C

Çözüm: Y=A.B+ .B.C.D+B.C denklemi, karno haritasýna yanda görüldüðü gibi yerleþmektedir.

A.B

1 1

1

1

1

Çizelge 6.12

5. Beþ Deðiþkenli Karno Haritasý

Beþ deðiþkenli karno haritasý 2n = 25 = 32 kutucuktan oluþur. A, B, C, D ve E deðiþkenleri çizelge 6.13'te verildiði gibi kutulara yerleþir. (Beþ deðiþkenli karno haritasý az kullanýlýr.)

6. Altý Deðiþkenli Karno Haritasý

Çizelge 6.13: Beþ deðiþkenli karno haritasý

Altý deðiþkenli karno haritasý 2n = 26 = 64 kutucuktan oluþur. A, B, C, D, E ve F deðiþkenlerinin yerleþimi çizelge 6.14'te verildiði olur. (Altý deðiþkenli karno haritasý az kullanýlýr.)

C. Ýki Deðiþkenli Denklemin Doðruluk Tablosu ve Karno Haritasý

Çizelge 6.15'te iki deðiþkenli bir doðruluk tablosu görülmektedir.

Çizelge 6.14 60

Çizelgede A ve B giriþ, Y çýkýþtýr. Doðruluk çizelgesine uygun karno haritasý da çizelgenin yanýnda görülmektedir.

A

B 0

1. Ýki Deðiþkenli Doðruluk Çizelgesinin Karno Haritasýna Geçirilmesi

1

0 0

2

1

3

1

Verilen doðruluk çizelgesinde çýkýþýn 1 olduðu kademeler karno haritasýnda uygun yere konulur.

Çizelge 6.15: Ýki deðiþkenli doðruluk çizelgesi ve karno haritasý

1 0 1 1

Örnek: Çizelge 6.16'da verilen doðruluk çizelgesini karno haritasý üzerinde gösteriniz. Çözüm: Çizelge 6.16'da verilen doðruluk çizelgesinin karno haritasýna aktarýlýþý çizelge 6.17'de gösterilmiþtir.

B

A

0

1

0 1

0

1

2

1

1 1

Çözüm: Çizelge 6.18'de verilen doðruluk çizelgesinin karno haritasýna aktarýlýþý çizelge 6.19'da gösterilmiþtir.

3

Çizelge 6.17

1 0 1 1 0 0 0 1

D. Karno Haritalarý Kullanýlarak Lojik Denklemlerin Sadeleþtirilmesi

Lojik denklemler karno haritasýyla sadeleþtirilirken haritadaki 1'ler uygun bileþkelere alýndýktan sonra bu deðerler toplanýp sonuç bulunur.

=

. .

=

.B.

=

.B.C

=

A.B.C

Çizelge 6.18

1. Ýki Deðiþkenli Lojik Denklemlerin Karno Haritasýyla Sadeleþtirilmesi: Bu C

I. Ýçinde 1 olan kutucuklar birli ya da ikili bileþke oluþturabilir. II. Bileþke oluþturmanýn amacý en sade devreyi elde etmektir. Buna göre bir kutucuk birden çok bileþkeye dâhil edilebilir.

= A.B = A.B

Çizelge 6.16

Örnek: Çizelge 6.18'de verilen üç deðiþkenli doðruluk çizelgesini karno haritasýna aktarýnýz.

yöntemde þu kurallar geçerlidir:

= A.B

A.B 0 1

01

00 1 0

1

11 2

1 1

10 6

4

7

5

1 3

Çizelge 6.19

III. Bileþkeler ancak birbirine komþu kutucuklar arasýnda yapýlabilir. Çapraz bileþke oluþturulamaz. 61

Yukarýda belirtilen kurallara göre bileþkeler oluþturulduktan sonra en uygun denklem yazýlýr. Bileþke sonuçlarý deðerlendirilirken, bileþkeye dâhil olan deðiþkenlerin durum deðiþtirip deðiþtirmedikleri kontrol edilir. Yani bileþke içindeki kutucuklarda bulunan deðiþkenlerden durum deðiþtirenler varsa bunlar dikkate alýnmaz.

Y= . +A. þeklindeki lojik denklemi karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz.

B

A

0

0

1

1

1

0

2

1 1

3

A

B

Y= . + .B+A.B þeklindeki lojik denklemi karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz.

1

0

0

1

2

0

1

1

1 1

3

B

Çözüm: Y = +B

Çözüm: Y =

Çizelge 6.21

Çizelge 6.20

B

Y=A + .B þeklindeki lojik denklemi karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz.

A

1

0

0 0

1

1

1 1

1

B

Çözüm: Y =A+B

2

3

A

1

0

0

1

2

0

1

1 1

3

A.B

.

Çözüm: Y= . +A.B

Çizelge 6.23

Not: Denklemde sadeleþme olmamýþtýr.

Çizelge 6.22

A

B

Y= . +A.B þeklindeki lojik denklemi karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz.

2. Üç Deðiþkenli Lojik Denklemlerin Karno Haritasýyla Sadeleþtirilmesi:

Bu yöntemde þu kurallar geçerlidir: I. Bitiþik dört kutucukdaki 1'ler tek bileþke olarak gruplanýr. II. Bitiþik iki kutucukdaki 1'ler iki bileþke olarak gruplanýr. III. Her kutucuk üç deðiþkenli bileþke olarak ifade içerir. IV. Kenarlarda bulunan 1'ler, harita silindir gibi kabul edilerek diðer köþede bulunan 1'lerle ikili ya da dörtlü bileþke oluþturabilir. Y= . . +A. . + .B.C+A.B.C þeklindeki lojik denklemi karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz. Çözüm: Y = . + B.C

C

A.B 0 1

Y = . . + .B. +A.B.C+A. .C þeklindeki lojik denklemi karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz. Çözüm: Y = . +A.C

. 01

00 1

11

C

10

0

1 0

3

1

5

1

.

B.C Çizelge 6.24

0

1

11 6

2

4

1 7

3

A.C Çizelge 6.25

62

10

1

1 7

01

00

4

1

1 1

6

2

A.B

5

C

Y= . . +A.B. + .B. +A. . + .B.C+A.B.C þeklindeki lojik denklemi karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz.

A.B 0

1

0

1

11

1

10

1

1

6

2

1

1

Çözüm: Y = B +

01

00

4

1 7

3

5

B Çizelge 6.26

Y = .B. + .B.C+A. . +A.B.C þeklindeki lojik denklemi karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz. Çözüm: Y =

C

A.B 0

.B + A.

11

01

00 0

1

10

2

6

3

7

1

1

1

1

4

1 5

A.

.B Çizelge 6.27

3. Dört Deðiþkenli Lojik Denklemlerin Karno Haritasýyla Sadeleþtirilmesi: Bu yöntemde þu kurallar

geçerlidir: I. Bitiþik 8 kutucukdaki 1'ler tek bileþke olarak gruplanýr. II. Bitiþik dört kutucukdaki 1'ler iki deðiþkenli bileþke olarak gruplanýr. III. Bitiþik iki kutucukdaki 1'ler üç deðiþkenli bileþke olarak gruplanýr. IV. Her kutucuk dört deðiþkenli bileþke olarak ifade edilir. V. Kenarlarda bulunan 1'ler harita, "küre" gibi kabul edilerek diðer köþede bulunan 1'lerle ikili ya da dörtlü bileþke oluþturabilir.

C.D

A.B

00

11

01

00

1 Y1 0

01

10

8

12

4

1

1

Y2 1

5

13

3

7

15

2

6

9

11 10

1

11

1 14

Y3 10

Y1=A.B. , Y2= . .D, Y3=A.C. Çizelge 6.28

Y = . . .D+A.B. . +A. . .D+A.B.C. +A. .C. haritasý kullanarak sadeleþtiriniz.

þeklindeki lojik denklemi karno

Çözüm: Y = A.B. + . .D+A.C.

E. Karnough Haritasýyla Lojik Devre Tasarýmý Lojik kapýlar kullanýlarak çeþitli endüstriyel devreler üretmek mümkündür. Lojik kapýlarla devre tasarýmý yapýlýrken þu kurallara uyulur: 63

Yapýlmak istenen iþin tüm ayrýntýlarý belirlenir. Yapýlmak istenen iþe göre doðruluk tablosu hazýrlanýr. Doðruluk tablosunun çýkýþýnýn 1 olduðu kademelerin doðruluk tablosu yazýlýr. Doðruluk tablosundan elde edilen lojik denklem boolean ya da karno haritasý teoremlerinden yararlanýlarak sadeleþtirilir. Sadeleþmiþ denklemin lojik kapýlý devresi çizildikten sonra TTL ya da CMOS entegrelerle üretim yapýlýr. Üç anahtarlý giriþin söz konusu olduðu dijital bir devrede anahtarlardan ikisinin ya da üçünün '1' konumunda olmasý durumunda ledin (alýcýnýn) çalýþmasý istenmektedir. a. Yapýlmak istenilen iþlemin doðruluk çizelgesini hazýrlayýnýz. b. Doðruluk çizelgesine göre lojik denklemi yazýnýz. c. Lojik denklemin kapýlý devresini çiziniz. d. Lojik denklemi üç deðiþkenli karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz. e. Karno haritasýndan elde edilen denklemin lojik kapýlý devresini çiziniz. Çözüm:

b. Y =

a. 0 0 0 1 0 1 1 1

c.

= .B.C =A. .C =A.B. =A.B.C

0 1

01

00

11 Y1

0

Y2

1

1

1

10 6

3

C A

4

Y3

1 7

Y = A.B + B.C + A.C

A B B

1

2

Y

A B C

e. C

A B C A B C A B C

d. A.B

.B.C + A. .C + A.B. + A.B.C

5

Y

C

Açýklama: Verilen örnekte görüldüðü gibi 7 adet lojik kapý ile kurulabilen devre karno haritasý yöntemiyle sadeleþtirilince 4 lojik kapý ile kurulabilmektedir.

3 adet alýcý (lâmba, motor, röle, led vb.) þu þekilde çalýþacaktýr. -A, B, C giriþlerinden üçü '0' ya da '1' olduðunda 1. motor çalýþacaktýr. -Giriþlerden bir tanesi '1' olduðunda 2. motor, giriþlerden iki tanesi '1' olduðunda hem 2. motor hem de 3. motor çalýþacaktýr. 64

a. Yapýlmak istenilen iþlemin doðruluk tablosunu hazýrlayýnýz. b. Doðruluk tablosuna göre lojik denklemi yazýnýz. c. Lojik denklemin kapýlý devresini çiziniz. Üç anahtarlý giriþin söz konusu olduðu dijital bir devrede 2,3,4 ve 5. kademelerde çýkýþtaki alýcýnýn çalýþmasý istenmektedir. a. Yapýlmak istenilen iþlemin doðruluk tablosunu hazýrlayýnýz. b. Doðruluk tablosuna göre lojik denklemi yazýnýz. c. Lojik denklemin kapýlý devresini çiziniz. d. Lojik denklemi üç deðiþkenli karno haritasý kullanarak sadeleþtiriniz. e. Karno haritasýndan elde edilen denklemin lojik kapýlý devresini çiziniz. Çözüm:

a.

Çözüm: a.

b. 1. motorun lojik denklemi: Y1 = . . +A.B.C 2. motorun lojik denklemi: Y2= . .C+ .B. + .B.C+A. . +A. .C+A.B. I III II III I II = .C.( +B)+B. .( +A)+A. .( +C) = .C + B. + A. Y3= .B.C+A. .C+A.B.

c.

A

B

C

Y1 M1

Y2 M2

Y3 M3

b. Y= .B. + .B.C+A. . +A. .C

65

c.

d.

C

A.B 0 1

A

11

10

Y1

Y2

1

0

2

6

3

7

4

1

1 1

1

5

Y = Y1 + Y2 Y = .B + A.

Y

e.

01

00

B

Y

Açýklama: 12 adet lojik kapý ile kurulabilen devre karno haritasý yöntemiyle sadeleþtirilince 5 lojik kapý ile kurulabilmektedir.

Sorular 1. Y= .B + . ifadesini karno haritasý yöntemini kullanarak sadeleþtiriniz. 2. Y= . .C + .B.C ifadesini karno haritasý yöntemini kullanarak sadeleþtiriniz. 3. Y= . . +A. . +A.B.C ifadesini karno haritasý yöntemini kullanarak sadeleþtiriniz. Sadeleþmiþ denklemin lojik kapýlý devresini çiziniz.

66

Bölüm 7: Bileþimsel (Kombinasyonel) Devreler A. Giriþ: Kod çözücü, kodlayýcý, karþýlaþtýrýcý, ROM, PROM vb. gibi lojik sistemlere kombinasyonel (bileþimsel, combinational) devre denir. Lojik devreler bileþimsel ve sýrasal olarak iki alt bölümde incelenebilir. Bileþimsel devrelerde herhangi bir andaki çýkýþ sadece o andaki giriþler tarafýndan belirlenir. Önceki çýkýþ deðerinin sonraki çýkýþa bir etkisi yoktur. Sýrasal devrelerde ise bir önceki çýkýþ, mevcut giriþlerle birlikte sonraki çýkýþý belirler. Baþka bir deyiþle sýrasal devrelerde bellek özelliði vardýr.

B. Kod Çözücü (Decoder) Devreleri Giriþine gelen ikili bilgiye göre çýkýþlarýndan birini ya da bir kaçýný aktif yapan devredir.

(a)

(c)

(b)

Þekil 7.1: Ýki giriþ dört çýkýþlý kod çözücünün, a) Blok þemasý b) Lojik devresi c) Doðruluk çizelgesi

1. Ýki Giriþ (Deðiþkenli) Dört Çýkýþlý Kod Çözücü Devresi Ýki giriþli kod çözücünün 22 = 4 çýkýþý vardýr. Þekil 7.1'de verilen doðruluk çizelgesine bakýlýrsa her olasýlýk için yalnýzca bir çýkýþýn aktif olduðu görülür. A, B giriþlerinden ikili (binary) 0 ve 1 bilgileri lojik kapýlý devreye uygulandýðýnda giriþ kodlarý çözülerek yalnýzca tek bir çýkýþtan bilgi alýnýr. Uygulamada kullanýlan kod çözücüler iki tiptedir: I. Çýkýþlarý 1 konumunda aktif olan kod çözücüler. II. Çýkýþlarý 0 konumunda aktif olan kod çözücüler. Þekil 7.1'de verilen devre çýkýþlarý 1 olan kod çözücüye örnektir. Þekil 7.2'de görülen devre ise çýkýþlarý 0 olan kod çözücüye örnektir.

Þekil 7.2: Ýki giriþ dört çýkýþlý kod çözücünün lojik devresi ve doðruluk çizelgesi 67

Not: Kod çözücülerin sembollerine bakýldýðýnda çýkýþlarda görülen küçük dairelerden, çýkýþ 0 konumundayken aktif çalýþmanýn söz konusu olduðu anlaþýlýr. Sembollerin çýkýþýnda küçük daire yoksa, bu kod çözücü çýkýþýnýn 1 konumunda aktif çalýþtýðý anlaþýlýr. +5V 74139 B

A

1

2

3

4

6x220W

Þekil 7.3: Ýki giriþ dört çýkýþlý kod çözücünün doðruluk çizelgesi ve 74139 entegresiyle yapýlmýþ devresi

Uygulamada 74139 entegresi 2 giriþi 4 çýkýþlý kod çözücü elemaný olarak kullanýlabilir. Þekil 7.3'te iki giriþ dört çýkýþlý kod çözücü devresinin deney baðlantý þemasý ve doðruluk çizelgesi verilmiþtir. C

C 1

B

A

1

. .

2

A. .

3

.B.

4 A.B. 5

. .C

6 A. .C 7

.B.C

8 A.B.C Þekil 7.4: Üç giriþ sekiz çýkýþlý kod çözücünün doðruluk çizelgesi ve lojik devresi

2. Üç Giriþli (Deðiþkenli) Sekiz Çýkýþlý Kod Çözücü Devresi Üç giriþli kod çözücünün 23 = 8 çýkýþý vardýr. Þekil 7.4'te verilen doðruluk çizelgesine bakýlýrsa her olasýlýk için yalnýzca bir çýkýþýn aktif olduðu görülür. Devrede NAND kapýlarý kullanýlarak çýkýþýn 0'da aktif olmasý saðlanmýþtýr. 68

Uygulamada 74138 entegresi 3 giriþi 8 çýkýþ kod çözücü elemaný olarak kullanýlabilir. Þekil 7.5'te üç giriþ sekiz çýkýþlý kod çözücü devresinin deney baðlantý þemasý verilmiþtir.

+5V A

B

C

74138

C B

11x220W

A

Þekil 7.5: Üç giriþ sekiz çýkýþlý kod çözücünün 74138 entegresiyle yapýlmýþ devresi

3. Dört Giriþli (Deðiþkenli) On Çýkýþlý Kod Çözücü Devresi Dört giriþli kod çözücünün 24 = 16 çýkýþ vermesi gerekir. Ancak þekil 7.6'da verilen lojik devrede de görüldüðü gibi dört giriþli kod çözücüler 10 çýkýþ verecek þekilde üretilirler. 11, 12, 13, 14, 15 ve 16. çýkýþlar lojik 1 verecek þekilde düzenlenir. Lojik 1 aktif olmadýðýndan bu durumda çýkýþ olmayacaktýr. D Giriþler

Çýkýþlar

D C B A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 0 0

0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0

1 1 1 1 1

1

1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

3 4

0 1 1

0

A

2

5

0

B

Çýkýþ sýrasý

0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1

0

C

1

.

.

2A

.

3

.

B

6 7

4 AB

8 9

5

.

C

0

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0

10

6A C

1 0 1 0 1 1

1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1

11 12 13

7

1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1

1 1 1 1

1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1

1

BC

14 15

8 ABC

16

9

.

.

D

10 A

.

D

Þekil 7.6: Dört giriþ on çýkýþlý kod çözücünün doðruluk çizelgesi ve lojik devresi Þekil 7.6: 4 giriþ 10 çýkýþlý kod çözücünün doðruluk çizelgesi ve lojik devresi 69

Çýkýþlar

Giriþler +5V

giriþler A

B

C

çýkýþlar D

7445

D C B A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0

çýkýþlar

Çýkýþ sýrasý

0 1 1

0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1

0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1

1 2 3

1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1

4

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1

7 8

0

9

5 6

Þekil 7.7: 7445 BCD-desimal (onlu) kod çözücü entegresi ve doðruluk çizelgesi

C. Ledli Display'ler (Rakam/Harf Göstergeler) Þekil 7.9'da görüldüðü gibi led kullanýlarak yapýlan rakam, harf gösterici devre elemanlarýna display denir. Yaygýn olan yedi parçalý led göstergeler anodu þase (ortak) ve katodu þase olmak üzere iki tipte üretilir.

a

B C

BCD-7 çýkýþ kod çözücü entegresi

A BCD giriþ

5. BCD Giriþ, 7 Çýkýþlý Kod Çözücüler BCD giriþ, 7 çýkýþlý kod çözücü entegreleri 7 parçalý display'lerin sürülmesinde kullanýlýr. 7 parçalý ledli display'leri süren entegrelere örnek olarak 7446, 7447, 7448, 4511 verilebilir. Not: 7446 ve 7447 entegreleri ortak anotlu ledli display'leri sürerken, 7448 ve 4511 entegreleri ise ortak katotlu ledli display'leri sürerler.

D

b c d e f g

7 parçalý displeye giden uçlar

4. BCD-Desimal (Onlu) Kod Çözücü Bu devre giriþindeki BCD bilgileri onlu sayýya çevirir. BCD kod çözücü devresinin 10 çýkýþý vardýr. Örneðin giriþe BCD kodunda '0000' ikili sayýsý geldiðinde çýkýþdaki sýfýr (0) numaralý çýkýþ 0, diðer bütün çýkýþlar 1 olur. Giriþe gelen ikilik sayý 0110 sayý olduðunda ise çýkýþta 6 numaralý uç sýfýr (0), diðer bütün çýkýþlar 1 olur. Þekil 7.7'ye bakýnýz.

Þekil 7.8: BCD giriþ 7 parçalý display'e çýkýþ kod çözücü entegresinin blok þemasý

ortak anot

ortak katot

Þekil 7.9: Display'lerin iç yapýsý ve çeþitli display'ler

1. Anodu Þase (Common Anode) Display'ler Bu tip display'lerin içinde bulunan tüm ledlerin anodlarý gövde içinde birbiriyle birleþtirilmiþtir. (Þekil 7.10'a bakýnýz). Eleman çalýþtýrýlýrken artý (+) besleme ortak anoda 70

uygulanýr. Diðer uçlara uygulanan eksi (-) beslemelere göre display'de çeþitli rakamlar oluþur.

A

K

A

K

b c d

A

e

f

g DP

A

DP: Nokta ledi

DP: Nokta ledi

í í

DP

a

í íí í

g

í í

e f

í í

b c d

í í í í

í í

a

í í í í K

í í

í íí í

í í

K

Þekil 7.10:Anodu þase display'lerin yapýsý

Þekil 7.11: Katodu þase display'lerin yapýsý

2. Katodu Þase (Common Cathode) Display'ler Anodu þasenin tam tersi özelliktedir. Yani gövde içindeki ledlerin tümünün katot uçlarý birbirine baðlýdýr. Þekil 7.11'e bakýnýz. Not: 5 V ile çalýþan devrelerde kullanýlan display'lerin içindeki ledleri yüksek akým ve gerilime karþý korumak için 220-330 W luk ön dirençler kullanýlýr. Anodu þase bir display'de ortak uca (+) besleme uygulanýr. Display'de onlu 0 sayýsýný görebilmek için, a, b, c, d, e, f ledlerine kod çözücü entegre tarafýndan 0 V (yani þase) gönderilir. Display'de desimal (onlu) 1 sayýsý görülmek istendiðinde ise b ve c ledlerine 0 V uygulanýr. Kod çözücü olarak çalýþan entegre bunu kendiliðinden yapamaz. Yani þekil 7.8'de görülen þemada görülebileceði gibi A, B, C, D giriþlerine ikili sinyal uygulanmasý gerekir. Bu yaklaþýma göre ABCD A anot giriþine 0101 þeklinde bir elektrik sinyali uygulandýðýnda entegrenin a, c, d, f, g çýkýþ uçlarýnda 0 V oluþur. Katodu þase display'de ortak uca (-) besleme (þase) K katot uygulanýr. Kod çözücü entegrenin giriþine uygulanan Þekil 7.12: Led diyod sembolleri ikili sayý formundaki bilgilere göre çýkýþ uçlarýnda 1 bilgisi (yani + 5 V) doðar ve display'de onlu sayýlar görülür. D. Ledler (Light Emitting Diode, Iþýk Yayan Diyod, SSL, Solid State Lamp) 1. Ledlerin Yapýsý ve Özellikleri DC uygulandýðýnda ýþýk (foton) yayan elemandýr. Uygulamada kýrmýzý, yeþil, sarý, turuncu, pembe vb. renkli ledler kullanýlýr. Ledlerin çalýþma gerilimi 1,5-2,4 V arasýnda deðiþmektedir. Yüksek DC ile beslenecek ledlere seri olarak ön direnç baðlanýr. Örneðin 5 V luk DC ile beslenen lede 220-330 ohm arasý bir ön direnç baðlanýrken, 12 V luk DC ile beslenen lede ise 22071

þeffaf plâstik

P-N birleþimi yansýtýcý gövde

katot anot

anot

katot

Þekil 7.13: Led diyodlar

1000 ohm arasý deðerde ön direnç baðlanýr. Ledlerin ömürleri normal gerilim ve sýcaklýkta ortalama 100.000 saattir. Bu süre sýcaklýk ve uygulanan gerilim yükseldikçe düþmektedir. Yaygýn olarak kullanýlan ledlerin gövde çaplarý 3, 5 ve 10 mm dir. Kýrmýzý led en az 1,5 - 1,6 V ile çalýþýrken, turuncu 1,7 V, sarý 1,8 V, yeþil 2,2 - 2,4 V ta ýþýk yaymaya baþlar. Yaklaþýk 2,5 - 4 V tan yüksek gerilimler ledlerde bozucu etki yapar. Yüksek DC gerilimlere baðlanacak ledlere þekil 7.14'te görüldüðü gibi seri olarak ön direnç baðlanýr. Lede baðlanmasý gereken ön direncin deðeri, W] Rön = (Besleme gerilimi - Led gerilimi) / Led akýmý [W denklemiyle bulunur.

Baþka bir deyiþle,

Not: Pratik hesaplamalarda Iled = 10 - 20 mA (0,01- 0,02 A) olarak kabul edilir. 12 V luk devrede kýrmýzý lede seri baðlanacak koruma direncinin deðerini bulunuz. (Uled= 1,5 V) Çözüm: Rön = (12-1,5)/0,01 = 10,5/0,01 = 1050 W = 1000 W = 1 kW Ledin çektiði akým mA düzeyinde olduðundan elemana seri olarak baðlanacak direncin gücünün 1/4 W olmasý yeterlidir. +

anot 1 anot 2 Rön

DC

L1 (a)

led

L2 ortak katot

katot 1 katot 2 L1 (b)

L2 ortak anot

-

Þekil 7.14: Ledin seri ön dirençle çalýþtýrýlmasý

kýrmýzý anot

(c)

ortak katot yeþil anot

Þekil 7.15: Çok renkli led diyodlarýn yapýsý ve çok renkli led örnekleri

2. Çok Renkli Ledler Uygulamada iki ya da üç ledin bir gövde içinde birleþtirilmesiyle oluþturulmuþ, iki hatta üç renk yayan ledler de kullanýlmaktadýr. Þekil 7.15-a'daki ledden üç farklý renk elde edilebilir. Anot 1 ve anot 2'ye DC üretecin artý (+) ucunu, ortak katoda ise DC üretecin eksi (-) ucunu baðlarsak, gövde içinde bulunan iki ledin çalýþmasý sonucu karma bir renk (üçüncü renk) oluþur. Anot 1 ile ortak katoda DC uygulandýðýnda L1 ýþýk yayar. Anot 2 ile ortak katoda DC uygulandýðýnda ise L2 ýþýk yayar. 3. Led Diyodlarýn Saðlamlýk Testi Doðrultmaç diyoduyla aynýdýr. Ohmmetreyle yapýlan ölçümde bir yönde 300 W - 3000 W , diðer yönde 50 kW - 200 kW okunmalýdýr. 4. 7447 Kod Çözücü / Display Sürücü Entegresiyle Anodu Þase Display'in Sürülmesi Þekil 7.16'da iç yapýsý, þekil 7.17'de anodu þase display'e baðlantýsý, çizelge 7.1'de doðruluk çizelgesi, þekil 7.18'de iç yapýsý verilen 7447 entegresi anodu þase display'leri çalýþtýrabilir. Entegrenin 7, 1, 2, 6 numaralý giriþlerinden A, B, C, D ikili sinyalleri uygulanýr. Giriþe gelen ikili sinyallere göre çýkýþ uçlarýnda 0 volt (þase) gerilimleri doðar ve display'in içindeki ledler 72

ýþýk yayar. Display'de oluþan 0 ile 9 arasýndaki sayýlar anlaþýlabilir. A, B, C, D giriþlerine uygulanan ikili sayý 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 ve 1111 olduðunda ise display'de anlamsýz karakterler görülür.

UCC

7447 7447 þase

kod çözücü entegresinin display'de oluþturduðu karakterler (0000 ile 1111 arasý ikili sayý giriþlerinin onlu karþýlýklarý Þekil 7.16: 7447 kod çözücü/display sürücü entegresinin ayaklarýnýn adlarý ve bu entegrenin display'de oluþturduðu onlu (desimal) karakterler

anodu þase display sürücü (kod çözücü) entegresi

+5V

B C D

7447

A

b

b

c

c

d

d

e

e

f

f

g

g

a f

b g

ortak anot

a 220W a

c

e d

Þekil 7.17: 7447 entegreli binary/desimal kod çözücü devresi ve doðruluk tablosu

Çizelge 7.1 A

B

6

C

D

þase

(-)

(-) a

b

c

Þekil 7.18: 7447 entegresinin iç yapýsý 73

d

e

f

g

giriþ

display

kodlayýcý

devre

kod çözücü

tuþ takýmý

Þekil 7.19: Kodlama ve kod çözme

E. Kodlayýcýlar (Encoder)

2. Diyod Matrisli Kodlayýcý Devresi Þekil 7.21'de verilen basit devre, 0 ile 9 arasýndaki desimal sayýlarý binary sayýya çevirir. Devrede hiçbir butona basýlmadýðý zaman ABCD çýkýþýnda 0000 bilgisi oluþur. 1 numaralý butona basýldýðý zaman D1 diyodundan geçen akým RA üzerinde 1 bilgisi oluþturur. A çýkýþý 1 iken B, C, D çýkýþlarý ise 0 olur. A, B, C, D çýkýþlarýna þekil 7.17'deki devre eklenirse giriþten uygulanan onlu sayýnýn ne olduðu display'de görülebilir.

DC B A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

kodlayýcý

1. Giriþ: Bilindiði gibi hesap makinesi, bilgisayar, vb. gibi aygýtlar ikili sayýlarla iþlem yaparlar. Ýkili sayý formunda olmayan bilgilerle adý geçen aygýtlara iþlem yaptýrabilmek için giriþ bilgilerini ikili sayýya çevirmek gerekir. Ýþte onlu bilgileri ikili ya da baþka bir sayý sistemine çeviren devrelere kodlayýcý denir. Baþka bir deyiþle, kodlayýcýlar, kod çözücülerin yaptýðý iþin tersini yaparlar. Þekil 7.19'da görülen hesap makinesinin blok þemasýný inceleyelim. Burada giriþ birimi tuþ takýmýdýr. Tuþlarla iþlem devresi arasýnda kodlayýcý vardýr. Tuþ takýmýndan herhangi bir rakama basýldýðýnda kodlayýcý devresi onlu sayýnýn ikili sayý karþýlýðýný üreterek iþlem devresine gönderir. Ýþlem devresi giriþten gelen komutlara göre binary (ikili) sayý formunda çýkýþ üretir. Çýkýþdaki binary bilgi, kod çözücü (decoder) devresi ile tekrar desimal (onlu) bilgiye dönüþerek display'i çalýþtýrýr. Þekil 7.20'de kodlayýcý devrelerinin blok þemasý görülmektedir.

D C B A

Þekil 7.20: Kodlayýcýnýn blok þemasý D: 1N4001

0 1 2

D1

3

D2

4

D3

D4

5

D5

6

D6

7

D8

D9

8

D10

D11 D12

9 5V

D7

D13 D14

1k

D15 RD D

RC C

RB B

Þekil 7.21: Diyod matrisli

RA A

3. Lojik Kapýlý Kodlayýcý (Encoder) Devreleri kodlayýcý devresi a. 2 Bitlik Kodlayýcý Çýkýþta 2 bitlik ikili sayý elde edebilmek için devrenin 4 giriþinin olmasý gerekir. 2 bitlik kodlayýcý devrelerine 4'ten 2'ye kodlayýcý da denir. Þekil 7.22'de iki bitlik kodlayýcý devresi ve doðruluk çizelgesi verilmiþtir. 74

1

Giriþler

0

Çýkýþlar

3

Onlu sayý

2 1 0 Þekil 7.22: Ýki bitlik kodlayýcý devresi ve doðruluk çizelgesi

b. 3 Bitlik Kodlayýcý 3 bitlik ikili sayý elde edebilmek için devrenin 8 giriþinin olmasý gerekir. 3 bitlik kodlayýcý devrelerine 8'ten 3'e kodlayýcý da denir. Þekil 7.23'te üç bitlik kodlayýcý devresi ve doðruluk çizelgesi verilmiþtir. 1 0 7

C

Giriþler

Çýkýþlar

6 5

Desimal sayý

B

4 3

A

2 1 0 Þekil 7.23: Üç bitlik kodlayýcý devresi ve doðruluk çizelgesi

c. 4 Bitlik Kodlayýcý Þekil 7.24'te görülen 4 bitlik kodlayýcýda giriþ sayýsý 10'dur. Çünkü kodlayýcý devresinin giriþinde tuþ takýmý vardýr. Tuþ takýmýnda ise 0-9 þeklinde 10 tuþ vardýr. 1

0

9 8

Giriþler

Çýkýþlar

D

7 6

C

5 4

B

3 2

A

1 0 Þekil 7.24: Dört bitlik kodlayýcý devresi ve doðruluk çizelgesi 75

Desimal sayý

8 giriþ 3 çýkýþlý kodlayýcý

4. Lojik Entegreli Kodlayýcý (Encoder) Devreleri a. 8 Giriþ 3 Çýkýþlý Kodlayýcý Entegresi (74148) 74148 entegresi 8 giriþdeki bilgiyi 3 çýkýþlý ikili bilgiye dönüþtürür. Þekil 7.26'da 74148 entegresinin ayaklarýnýn diziliþi verilmiþtir. Not: 74148 ile 8 giriþ 3 çýkýþlý kodlayýcý devresi deneyi yapýlacaðý zaman, G0 ile G7 ayaklarýna 8 adet iki yollu anahtar baðlanýr. 6, 7, 9 numaralý çýkýþ uçlarýna ise led baðlanarak çizelge 7.2'deki doðruluk tablosunun basamaklarý uygulanýr.

UCC

74148 þase

Þekil 7.26: 8 giriþ 3 çýkýþlý kodlayýcý (74148) entegresinin ayaklarýnýn diziliþi

Þekil 7.25: 8 giriþ 3 çýkýþlý kodlayýcý (74148) entegresinin blok þemasý

Çýkýþlar

Giriþler

EI G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 A2 A1 A0 GS 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

x 1 x x x x x x x 0

x 1 x x x x x x 0 1

x 1 x x x x x 0 1 1

x 1 x x x x 0 1 1 1

x 1 x x x 0 1 1 1 1

x 1 x x 0 1 1 1 1 1

x 1 x 0 1 1 1 1 1 1

x 1 0 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

1 1 0 1 0 1 0 1 0 1

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

E0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1

Çizelge 7.2: 8 giriþ 3 çýkýþlý kodlayýcý (74148) entegresinin doðruluk çizelgesi

desimal giriþ BCD çýkýþ kodlayýcý

b. Desimal (Onlu) Giriþ BCD Çýkýþ Kodlayýcý Entegresi (74147) 74147 entegresi 9 giriþli 4 çýkýþlý kodlayýcý olarak çalýþýr. Entegrede herhangi bir giriþin aktif olmasý için o giriþe lojik 0 bilgisi uygulamak gerekir. Boþta kalan giriþler entegre tarafýndan lojik 1 olarak algýlanýr. 74147 entegresinin giriþindeki G7, yani, 7 numaralý anahtarýn konumu 0'a getirildiðinde çýkýþta 1000 bilgisi görülür. Dikkat edilirse 1000 sayýsý 0111 sayýsýnýn tersidir. Bu nedenle 74147 entegresinin çýkýþýndaki bilgi NOT kapýlarýyla ters çevrilerek (invert'lenerek) kullanýlýr. Þekil 7.27'de desimal (onlu) giriþ BCD çýkýþlý kodlayýcý devresinin blok þemasý, þekil 7.28'de 74147 entegresinin ayaklarýnýn diziliþi, þekil 7.29'da 74147 entegresiyle yapýlan desimal (onlu) giriþ BCD çýkýþ kodlayýcý devresi ve çizelge 7.3'te desimal (onlu) giriþ BCD çýkýþ kodlayýcý devresinin doðruluk çizelgesi verilmiþtir.

UCC

74147 þase

Þekil 7.28: Desimal giriþ BCD çýkýþ kodlayýcý (74147) entegresinin ayaklarýnýn diziliþi

Þekil 7.27: Desimal giriþ BCD çýkýþlý kodlayýcý devresinin blok þemasý 76

F. Multiplekser (Multiplexer, Veri Seçici) ve Demultiplekser (Demultiplexer, Veri Daðýtýcý) Devreleri

+5V UCC

G1

74147

G2

þase

G3

1. Multiplekserler (Veri Seçiciler) Çok sayýdaki giriþten sadece birisini çýkýþa aktaran dijital devredir. Multiplekser devresinde hangi giriþin çýkýþa gönderileceðini seçici giriþler belirler. Multiplekser devreleri esasýnda çok konumlu dijital anahtar gibi çalýþýrlar. a. Ýki Giriþli Multiplekser Þekil 7.31'de verilen basit devre S (seçici) anahtarýn durumuna göre G0 ya da G1 giriþini çýkýþa göndermektedir. b. Dört Giriþli Multiplekser Þekil 7.32'de verilen devre S (seçici) anahtarlarýnýn durumuna göre G0, G1, G2, G3 giriþlerinden birisini çýkýþa göndermektedir. Þekil 7.33'te verilen 74153 entegresi 2 adet 4x1 multiplekser içerir. 2 ve 14 numaralý giriþler

G6

G7 G8

G9

D

C

B

Þekil 7.29: 74147 entegresiyle yapýlan desimal giriþ BCD çýkýþ kodlayýcý devresi

Çizelge 7.3: Desimal giriþ BCD çýkýþ kodlayýcý devresinin doðruluk çizelgesi G0 G1

çýkýþ

Demultiplekser: Birden çoða artýrma, veri daðýtýcý

G5

giriþler

Multiplekser: Çoktan bire indirme, veri seçici

G4

220W

Multiplekser ve demultiplekser devreleri dijital elektronikte veri (data) iletiþimi iþlemlerinde yaygýn olarak kullanýlýrlar.

Gn seçici giriþleri

Þekil 7.30: Multiplekserin blok þemasý G1

çýkýþ

G0 S (seçici)

Þekil 7.31: Ýki giriþli multiplekser devresi 77

A

G3 Y

G1

çýkýþ

4x1 multiplekser

giriþler

G2

G0 seçici giriþleri

S1 S0

Þekil 7.32: Dört giriþli multiplekser devresi, doðruluk çizelgesi ve blok þemasý

bilgi seçicidir. ST ile gösterilen 1 numaralý uç birinci multiplekserin strobe (izin) ucudur. Entegrenin içinde bulunan iki multiplekser birbirinin ayný özelliklere sahiptir. A ve B bilgi seçici giriþleri her iki multiplekseri de kontrol eder. Þekil 7.33'te verilen doðruluk çizelgesinde de görülebileceði gibi ST (strobe, izin) ucu 1 olduðunda giriþler ne olursa olsun çýkýþ 0 olmaktadýr. Multiplekserin bilgi daðýtýmý yapabilmesi için ST (G) ucuna lojik 0 uygulanmalýdýr. ST (G) ucu 0 olduðunda hangi giriþin çýkýþa aktarýlacaðý A, B seçici giriþleri tarafýndan belirlenir.

Y2

UCC

74153

+5V

Y1 þase

UCC

74153 þase

B A G1 G2 G31 G4

220W

Y1

Þekil 7.33: Dört giriþli multiplekser entegresinin ayaklarýnýn diziliþi, doðruluk çizelgesi ve deney baðlantý þemasý

2. Demultiplekserler (Veri Daðýtýcýlar) Bir giriþi (veriyi) birden fazla çýkýþa aktaran devredir. Bu devrelerde verinin hangi çýkýþa aktarýlacaðýný seçici giriþler belirler. 78

S

çýkýþlar

giriþ

Y0

D

giriþ

Y1 seçici giriþleri Þekil 7.35: 2 çýkýþlý demultiplekser devresi ve doðruluk çizelgesi

Þekil 7.34: Demultiplekserin blok þemasý

a . 2 Çýkýþlý Veri Daðýtýcý (1x2 Demultiplekser) Þekil 7.35'te verilen basit devre giriþdeki datayý seçiciye gelen bilgiye baðlý olarak iki çýkýþtan birisine gönderir. A

Y0

B Y1 Y2 giriþ

D

Y3 Þekil 7.36: 4 çýkýþlý demultiplekser devresi ve doðruluk çizelgesi

b. 4 Çýkýþlý Veri Daðýtýcý (1x4 Demultiplekser) Þekil 7.36'da verilen devre giriþdeki datayý seçiciye gelen bilgiye baðlý olarak dört çýkýþtan birisine gönderir. Þekil 7.37'de verilen 74155 adlý entegrenin içinde birbirinden baðýmsýz olarak çalýþabilen iki adet 1x4 demultiplekser vardýr. Bu demultiplekserlerden birisi giriþdeki bilgiyi tersleyerek çýkýþlardan birine gönderir. Diðeri ise tersleme yapmaz. çýkýþlar ikinci demul.

74155 birinci demul. þase

çýkýþlar Þekil 7.37: 74155 demultiplekser entegresinin ayaklarýnýn diziliþi

Çizelge 7.4: 74155 demultiplekser entegresinin tersleyen çýkýþýnýn doðruluk çizelgesi 79

74155'te 1G ile gösterilen ayak izin ucudur. Bu uca uygulanan sinyal lojik '0' seviyesinde tutulursa giriþdeki veri çýkýþlardan birisine terslenerek aktarýlýr. Entegrede giriþ sinyali (veri) 1C adlý ayaða uygulanýr. Giriþdeki verinin hangi çýkýþa aktarýlacaðý A, B uçlarýna uygulanan ikili sinyale göre deðiþir. 74155'in içindeki ikinci demultiplekser ise veriyi ters çevirmeden çýkýþa aktarýr. Bu devrede 2G ucu izin ayaðýdýr. Bu uca uygulanan ikili sinyal lojik 0 seviyesinde tutulduðunda giriþdeki veri çýkýþlardan birine aktarýlýr. Giriþ verisi 2C ucuna uygulanýr. Giriþin hangi çýkýþa aktarýlacaðý A, B seçici giriþlerine uygulanan bilgiye göre belirlenir.

G. Karþýlaþtýrýcýlar (Comparator) 1. Giriþ: Giriþlerdeki iki sayýdan hangisinin büyük, hangisinin küçük ya da eþit olup olmadýðýný belirleyen devrelere karþýlaþtýrýcý denir. A B

A=B A>B AB çýkýþý 1 olur. A = 0, B = 1 olduðunda ise AB olduðundan A>B çýkýþýndaki led yanar.

220W

7485

+5V

Þekil 7.39: Dört bitlik iki sayýyý karþýlaþtýran devre

80

H. Aritmetik Ünite Devreleri 1. Giriþ: Ýkili sayýlarla toplama, çýkarma, çarpma ve bölme gibi aritmetik iþlemleri yapan devrelere aritmetik ünite denir. Dijital yapýlý hesap makinesi, bilgisayar vb. gibi aygýtlarda esas iþlemler toplama ve çýkarmadýr. Çarpma iþlemi, tekrarlanan toplama iþlemleriyle, bölme iþlemi ise tekrarlanan çýkarma iþlemleriyle yapýlýr. a. Toplayýcý (Adder) Devreleri Ýkili sayýlarýn toplamasýný yapan devrelerdir. Ýkili sayýlarýn toplanmasýnda geçerli olan kurallar: 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 10 þeklindedir. Burada dikkat edilmesi gereken tek iþlem 1+1 = 10'dýr. Ýki tane 1'i toplayýp 1+1 = 2 diye yazamayýz. Bu iþlem yapýlýrken 1+1 = 0 elde 1 denir. Elde sözcüðü Ýngilizce'de caryy ile ifade edildiðinden lojik devre anlatýmlarýnda elde deðeri C harfiyle gösterilir.

A B

S

yarým toplayýcý (half adder)

C0

A : Birinci rakam B : Ýkinci rakam S : Çýkýþ C0: Elde çýkýþý

Þekil 7.40: Yarým toplayýcýnýn blok þemasý

A

S

A B

S

B C0 Þekil 7.41: Yarým toplayýcý devresinin EX-OR ve AND kapýlarýyla yapýlmasý

C0 Þekil 7.42: Yarým toplayýcý devresinin NOT, AND ve OR kapýlarýyla yapýlmasý

C0

I. Yarým Toplayýcý (Half Adder) Çizelge 7.5: Yarým toplayýcý En basit toplayýcý olan bu devrenin iki devresinin doðruluk çizelgesi giriþ ve iki çýkýþý vardýr. Þekil 7.40'ta yarým toplayýcýnýn blok þemasý, þekil 7.41 ile þekil 7.42'de lojik kapýlý devreleri ve çizelge 7.5'te doðruluk çizelgesi verilmiþtir. II. Tam Toplayýcý (Full Adder) Üç adet ikili sayýnýn toplama iþlemini yapan devrelere tam toplayýcý denir. Þekil 7.43'te tam toplayýcýnýn blok þemasý, þekil 7.44'te lojik kapýlý devresi ve çizelge 7.6'da doðruluk çizelgesi verilmiþtir.

A B C

tam toplayýcý (full adder)

A: Birinci rakam B: Ýkinci rakam C: Üçüncü C0 rakam S: Çýkýþ C0: Elde çýkýþý

S

Þekil 7.43:Tam toplayýcýnýn blok þemasý

C0

A B

S

C

Þekil 7.44: Tam toplayýcý devresi 81

Çizelge 7.6: Tam toplayýcý devresinin doðruluk çizelgesi

Tam toplayýcýda A ve B uçlarý sayý giriþleri C giriþi ise bir saðdaki sütundan gelen elde giriþidir. Toplama iþleminde bazen toplama ilave olarak elde 1 bulunduðunu biliyoruz. Ýþte bu C giriþi bir saðdaki sütundan gelebilecek olan elde sayýsýný alýr. Devrenin iki adet çýkýþý vardýr. Çýkýþlardan biri toplam çýkýþý diðeri ise elde çýkýþý olur. Yarým toplayýcý iki ikili sayýnýn en saðdaki basamaklarýný toplayabilir. Tam toplayýcý ise saðdan gelebilecek eldeleri de alabileceði için herhangi bir basmakta bulunan sayýlarý toplayabilir. III. Paralel Toplayýcý Ýki ikili sayýnýn bütün basamaklarýnýn toplanýp sonucun elde edilebilmesi için tam toplayýcýlarla yapýlan devredir. Þekil 7.45'te dört bitlik iki ikili sayýyý toplayabilen 4 bit paralel toplayýcýnýn blok þemasý verilmiþtir.

1001 ve 1001 sayýlarýn toplayabilen paralel toplayýcý devresini çiziniz ve sonucu bulunuz.

B4

C4

A4

B3

A3

B2

A2

C3 tam toplayýcý

C2 tam toplayýcý

C1 tam toplayýcý

S4

S3

S2

B1

A1

tam toplayýcý

Ci

S1

Þekil 7.45: 4 bitlik paralel toplayýcý devresinin blok þemasý

Çözüm: tam toplayýcý

tam toplayýcý

tam toplayýcý

tam toplayýcý

IV. 7483 Entegresiyle Yapýlan 4 Bit Paralel Toplayýcý Devresi Þekil 7.46'da verilen devrede birinci ikili sayý A0, +5V A1, A2, A3 giriþlerine, ikinci UCC 10 ikili sayý B0, B1, B2, B3 15 S 4 11 giriþlerine uygulanýr. Bu iki 2 S 8 3 sayýnýn toplamý S1, S2, S3, S4 4 bit tam 6 S uçlarýndan alýnýr. Entegrede 7 2 toplayýcý bulunan CÝ saðdaki 3 9 entegresi S 1 basamaktan gelen eldeyi alýr. 4 14 C0 ise soldaki basamaða 7483 C0 1 aktarýlacak olan elde çýkýþýdýr. elde 16 çýkýþý Birden çok 7483 entegresi 13 elde Ci paralel baðlanarak 8, 16, 32 ve giriþi 10 daha fazla bitlik ikili sayýlar da toplanabilir.

Þekil 7.46: 7483 entegresiyle yapýlan tam toplayýcý devresi

Not: Þekil 7.46'daki deney baðlantý þemasýyla dört bitlik iki ikili sayýnýn toplama iþlemi yapýlýrken 13 numaralý CÝ elde giriþi 0'a baðlanmalýdýr. 82

b. Çýkarýcý (Subtractor) Devreleri Lojik devrelerde yarým ve tam olmak üzere iki adet çýkarýcý devresi kullanýlýr. Yarým çýkarýcý iki bit sayýnýn, tam çýkarýcý ise üç bit sayýnýn çýkarma iþleminin yapýlmasýnda kullanýlýr.

A B

S

yarým çýkarýcý

B0

A : Birinci rakam B : Ýkinci rakam S : Çýkýþ B0: Borç çýkýþý

Þekil 7.47: Yarým çýkarýcýnýn blok þemasý

I. Yarým Çýkarýcý (Half Subtractor)

A B

Ýki adet tek basamaklý ikili sayýnýn çýkarma iþlemini yapan devrelere yarým çýkarýcý denir. Ýkili sayýlarýn çýkarmasýnda geçerli olan kurallar: 0 - 0 = 0, 1 - 0 = 1, 1 - 1 = 0, 0 - 1 = 1 þeklindedir.

S

B0 Çizelge 7.7: Yarým çýkarýcý devresinin doðruluk çizelgesi

Þekil 7.48: Yarým çýkarýcý devresi

Ýþlemlerde görüldüðü gibi 0'dan 1 çýkarýlýrken bir soldaki sütundan 1 alýnarak iþlem yapýlan sütuna 2 olarak aktarýlýr. Bu nedenle fark 1, ödünç 1 olur.

Þekil 7.47'de bir bitlik iki ikili sayýyý çýkaran devrenin blok þemasý, þekil 7.48'de lojik kapýlý çýkarma devresi ve çizelge 7.7'de doðruluk çizelgesi verilmiþtir. II. Tam Çýkarýcý (Full Subtractor) Bu devre iki yarým çýkarýcý ve bir OR kapýsýnýn birleþiminden oluþur. Þekil 7.49'da tam çýkarýcýnýn blok þemasý, þekil 7.50'de lojik kapýlý tam çýkarýcý devresi ve çizelge 7.8'de tam çýkarýcýnýn doðruluk çizelgesi verilmiþtir.

S

A tam çýkarýcý

B Bi

B0

A : Birinci rakam B : Ýkinci rakam Bi : Borç giriþi S : Fark çýkýþý B0: Borç çýkýþý

Þekil 7.49: Tam çýkarýcýnýn blok þemasý

B0

B A

S

Bi

Þekil 7.50: Tam çýkarýcý devresi

Çizelge 7.8: Tam çýkarýcý devresinin doðruluk çizelgesi

III. Entegreli Paralel Çýkarýcýlar Devre uygulamalarýnda paralel çýkarýcý olarak 7483 entegresi kullanýlýr. Þekil 7.51'de verilen devre, dört bitlik iki ikili sayýnýn farkýný bulur. Verilen devrede 13 numaralý Ci giriþi lojik 1 seviyesine baðlanarak dört bitlik iki ikili sayýnýn çýkarma iþlemi yapýlabilir. 83

c. Çarpma Devresi Çarpma iþlemi tekrarlanan toplama iþlemleri ile gerçekleþtirilir. I. Çarpma Devresi Tasarýmý Örnekleri 2 bitlik ikili sayýnýn karesini alan lojik devreyi tasarlayýnýz. Çözüm: Lojik devrenin iki giriþi vardýr. 22 = 4 deðiþik durum bulunur. Önemli olan bu lojik devrenin kaç çýkýþ deðiþkeninin olmasýdýr. Bunu belirlemenin en basit yolu þudur: Giriþ deðiþkenlerinin en büyüðü alýnýr. Bu örnekte giriþin en büyük deðeri onluk 3 sayýsýdýr. Bunun karesi olan 9 sayýsý en az dört bit olarak yazýlacaðýndan bu devrenin çýkýþý 4 adet olacaktýr. Çýkýþ fonksiyonu da doðruluk çizelgesinde çýkýþýn her bir deðiþkeni için 1 olan yerlerin ifadesi yazýlýr.

+5V CÝ A1 B1 A2 B2 A3 B3 A4 B4

Y1

3

7483

Birden fazla paralel çýkarýcý devresi paralel baðlanarak, 8, 16, 32... bitlik sayýlarýn çýkarma iþlemi yapýlabilir.

Y2 Y3 Y4

Þekil 7.51: Dört bitlik iki ikili sayýnýn farkýný bulan devre A B

Y3 Y2 Y1

Y3 = A.B Y0 =

Y2 = A.

.B + A.B = B.(

Y1 = 0

Y0

+ A) = B

Þekil 7.52: Ýki bitlik ikili sayýnýn karesini alan lojik devre

Bu çýkýþlardan sadece F0 çýkýþ deðiþkeni sadeleþtiði için bu devrenin en sade lojik diyagramý þekil 7.52'deki gibi olacaktýr. Þekil 7.52'de verilen devrede A giriþine 1, B giriþine 0 uygulandýðýnda çýkýþtan 10 sayýsýnýn karesi olan 0100 sayýsý alýnýr. A ve B giriþine 1 uygulandýðýnda çizelge 7.9'da görüldüðü gibi çýkýþtan 11 sayýsýnýn karesi olan 1001 sayýsý alýnýr.

Y3 Y2 Y1 Y 0

Çizelge 7.9: Ýki bitlik ikili sayýnýn karesini alan lojik devrenin doðruluk tablosu

3 bitlik ikili sayýnýn karesini alan lojik devreyi tasarlayýnýz. Çözüm: Bu lojik devrenin çýkýþý 5 bit olmalýdýr. Çünkü giriþ deðiþkenlerinden en büyük sayý olan (7)10 = (111)2 sayýsýnýn karesi olan (49)10 sayýsý ikili olarak en az 5 bit olarak yazýlabilir. Y5=A.B. +A.B.C=A.B Y4= A. . +A. .C+A.B.C =A.( +C) Y3= .B.C+A. .C=C.( .B+A. )=C. 84

Y2= .B. +A.B. =B. ( +A)=B. Y1=0 Y0= . .C+ .B.C+A. .C+A.B.C=C Þekil 7.53'te verilen devreye 101 sayýsý uygulandýðýnda çýkýþtan 011001 sayýsý alýnýr. Çünkü 5 sayýsýnýn karesi 25'tir. A

B

C

Y5

1

Y4 Y3 Y2

1 1

Y1

Y0

Þekil 7.53: Üç bitlik ikili sayýnýn karesini alan lojik devre

1 1 1

0 0 0 1 1 0 1 0 1 0

Çizelge 7.10: Üç bitlik ikili sayýnýn karesini alan lojik devrenin doðruluk çizelgesi

Sorular 1. Ýki giriþ dört çýkýþlý kod çözücü devresini çiziniz. 2. Anodu þase ledli display'in iç yapýsýný çiziniz. 3. Diyod matrisli kodlayýcý devresini çiziniz. 4. Ýki giriþli multiplekser devresini çiziniz. 5. Ýki bitlik karþýlaþtýrýcý devresini çiziniz. 6. Yarým toplayýcý devresini çiziniz.

85

1 1 11 1

Bölüm 8: Sýrasal (Sequential) Devreler A. Giriþ: Sýrasal devrelerde herhangi bir andaki çýkýþ, o andaki giriþlerle bir önceki çýkýþ tarafýndan belirlenir. Diðer bir deyiþle, bir önceki çýkýþýn bir sonraki çýkýþa etkisi olmaktadýr. Sýrasal devrelerin temel elemaný multivibratörlerdir. 1. Multivibratörler (Flip Floplar) Bilgileri çýkýþa aktarýrken çýkýþlardan birisini lojik 1, ötekini lojik 0 yapan devrelere multivibratör (MV) denir. Multivibratörler bilgi saklamada, sayýcýlarda, kare (ya da dikdörtgen) dalga üreteçlerinde vb. yaygýn olarak kullanýlýr. Multivibratör devreleri ilk önceleri tamamen transistörlerle yapýlýyordu. Ancak günümüzde bu devreler entegrelerle yapýlmaktadýr. Multivibratör devresi çeþitleri þunlardýr: a. Astable (Kararsýz, Serbest Çalýþan) Multivibratör Ýlk anda T2'nin iletken olduðunu varsayalým. Bu durumda, L2 çalýþýrken, C2, T2 transistörü üzerinden eksi (-) alýp ters olarak, C1 ise, T2’nin beyzi üzerinden doðru olarak þarj olmaya baþlar. Bir süre sonra dolan C2, T1’i iletime sokar. T1 iletime geçince doðru þarj olan C1'in akýmý T2’yi hýzlýca kesime sokar. T1’in iletime geçmesi L1’i çalýþtýrýr. L1 çalýþýrken biraz önce boþalan C1 bu kez ters, C2 ise doðru polariteli olarak dolmaya baþlar. C 1 dolunca T 2 ’yi sürer. C 2 üzerinde birikmiþ olan elektrik yükü ise T1'i kesime sokar. Devre bu þekilde çalýþmasýný sürdürür. Ledlerin yanma süresi R2, R3 ya da C 1, C 2 ’nin deðerleri deðiþtirilerek ayarlanabilir. Özetlersek, kararsýz multivibratörlerde T1 ve T2 transistörleri direnç ve kondansatör ikilisiyle sürekli olarak iletim kesime sokulduðundan devre çýkýþlarý sürekli konum deðiþtirir. Bu tip devreler

k

Q

22 k

22 k

k

Q

Þekil 8.1: Kararsýz multivibratör (flip flop) UCE1 UCE2

UBE1 UBE2 T1 T2 Þekil 8.2: Kararsýz multivibratör devresinin çeþitli noktalarýndaki dalga þekilleri 86

+5...12 V

5,6-22 k

2,2 k

b. Stable (Kararlý) Multivibratörler I. Monostable (Tek Kararlý) Multivibratör Bu tip devreler alýcýyý belli bir süre çalýþtýrabilmektedir. Yani tek kararlý devrelerde çýkýþa baðlý alýcýnýn çalýþma süresi geçici bir durum arz etmektedir. Baþka bir deyiþle bu devreler, uygulanan tetikleme palsinden sonra belirli bir süre devam eden tek pals üretirler. Þekil 8.3'te verilen devreye DC uygulanýnca ilk anda T2 transistörü iletken olur. L yanar. R6 direnci üzerinde oluþan gerilimin geri besleme etkisiyle T1 iletime geçemez. T2 iletimdeyken C kondansatörü T2'nin B-E eklemi üzerinden geçen akýmla þarj olur. Bir süre sonra butona basýlýrsa T1 iletime geçer. C'de biriken elektrik yükünün akýmý T2'nin B-E eklemini ters yönde polarize eder ve T2 kesime gider. C bir süre sonra boþalacaðýndan T2 tekrar iletime geçer.

4,7-22 k

çalýþabilmek için, herhangi bir tetikleme palsine gerek duymazlar. Devrenin Q ve çýkýþlarýna osilâskop baðlanacak olursa kare dalga þeklinde sinyaller görülür.

BC547

BC547 1k

flâmanlý lâmba

flâmanlý lâmba

+5...12 V

Þekil 8.3: Tek kararlý multivibratör

1,5 k 4,7 k

S

1k

R

1k

II. Bistable (Ýki Kararlý) Multivibratör Þekil 8.4: Ýki kararlý multivibratör devresi Bistable tip multivibratörlerde transistörlerden biri kesimdeyken diðeri doyumda beklemektedir. Dýþarýdan giriþ (S ve R) uçlarýna tetikleme sinyali uygulandýðýnda ise devredeki transistörler konum deðiþtirmektedir. Þekil 8.4'te verilen devrede S'ye basýlýnca T1 kesime gider. Q noktasýnda oluþan yüksek deðerli polarma gerilimi T2'yi tetiklemeye baþlar ve L2 yanar. T2 iletimdeyken noktasýnýn gerilimi azaldýðýndan T1 kesinlikle iletime geçemez. R'ye basýlýrsa T2 kesime gider. noktasýnda oluþan yüksek deðerli polarma gerilimi T1'i tetikler ve L1 yanar. Bu devrede iki transistörün de ayný anda iletime geçmesi mümkün deðildir. Yani devrenin Q ve noktalarýnda iki durum vardýr. Bunlar, 1 ve 0 bilgilerini saklayan noktalar olarak tanýmlanýr. Not: Devrede L1 ve L2 lâmbalarýnýn yerine 1 kW luk dirençler baðlanabilir. c. Çeþitli Multivibratör Devresi Örnekleri I. NAND Kapýlý Kararsýz Multivibratör Þekil 8.5'te verilen devrede iki yollu anahtar 1 konumundayken çýkýþta kare dalga oluþumu baþlar. Anahtar 0 konumuna alýnýnca çýkýþta sinyal oluþmaz. Devrede kullanýlan kondansatörün deðerine 87

+5V 1 0

220 W

680 W

680 W 220 W C

Þekil 8.5: NAND kapýlý kararsýz multivibratör devresi

baðlý olarak çýkýþ sinyalinin frekansý deðiþir. Örneðin C 100 pF olarak seçilirse çýkýþ sinyalinin frekansý yaklaþýk 5 MHz olur. Kondansatör 10 mF olursa devre 70 Hz lik bir sinyal üretir.

II. 555 Entegreli Multivibratörler 555 Entegresinin Bazý Özellikleri Hem monostable (tek atýmlý), hem de kare dalga üreteci (osilâtörü) gibi çalýþan, bir kaç mikrosaniyeden bir kaç saate kadar geniþ zaman geciktirmesi yapabilen entegredir. 555'lerin çalýþma gerilimi DC 4,5-16 V arasýnda olabilir ve çýkýþ ucu 300 miliampere kadar akým verebilir. Entegrenin kendi iç harcamasý ise yaklaþýk 10 miliamperdir. 555 entegresi 8 ya da 14 bacaklý olarak üretilir. Ancak yaygýn olan tip 8 bacaklý olandýr. Ýki adet 555’in birleþtirilmesiyle ise 556 entegresi yapýlmýþtýr. 555 entegresinin içinde komparatör (karþýlaþtýrýcý, kýyaslayýcý), RS flip flop devresi, BUFER (tampon) ve boþaltýcý (deþarj) üniteleri vardýr. Þekil 8.7'ye bakýnýz.

+U

boþaltma

eþik 6

8

+U

8

FM giriþ

FM: Frekans modüleli sinyal giriþi

5

R1

1 nolu kýyaslayýcý

FM giriþ

R2

eþik

555

1 nolu kýyaslayýcý

R3 reset

tetikleme

R-S flip-flop

boþaltma 3 tetikleme çýkýþ

tampon

4 reset

Þekil 8.7: 555'in iç yapýsýnýn blok þemasý

Þekil 8.6: 555 entegresinin ayaklarýnýn diziliþi

I. 555 Entegreli Kararsýz Multivibratör Þekil 8.8'de verilen devre 555'e dýþarýdan baðlanan direnç ve kondansatörün deðerine baðlý olarak 3 numaralý çýkýþ ucunda sürekli olarak deðiþen bir sinyal üretir. Kare dalga biçiminde olan çýkýþ sinyali

+5V R1

R2

1-10 k

10-100 k

555 Entegresi Ýki Türlü Çalýþýr I. Kararsýz (astable) multivibratör II. Tek kararlý (monostable) multivibratör

çýkýþ

þase

4

8

6

555

çýkýþ

C 100 nF-100 mF Þekil 8.8: 555'li kararsýz multivibratör 88

kullanýlarak bir çok devre tasarlanabilir. En basit olarak, çýkýþa bir led baðlanýrsa belli aralýklarla yanýp sönen flâþör devresi yapýlmýþ olur. Þekil 8.8'de verilen devrenin çýkýþýndan alýnan sinyalin frekansý

[W ]

+5V

denklemiyle bulunur. 100 k

II. 555 Entegreli Tek Kararlý Multivibratör Þekil 8.9'da verilen devrede B butonuna kýsa süre basýlýrsa 555'in 2 numaralý ayaðýna 0 V (lojik 0) uygulanmýþ olur. Bunun sonucunda 3 numaralý çýkýþýn gerilim deðeri maksimum olur ve alýcý çalýþýr. C kondansatörünün gerilimi belli bir seviyeye ulaþtýðýnda entegrenin çýkýþý tekrar 0 V olur.

C 47 mF

B

çýkýþ

555 1

tetikleme

Þekil 8.9: 555'li tek kararlý multivibratör

III. Kristal (X-Tall) Kontrollü Kararsýz Multivibratör Üretilen kare dalganýn frekansýnýn hassasiyetinin çok önemli olduðu devrelerde kristal kontrollü osilâtörler kullanýlýr. Þekil 8.10'da kristal kontrollü osilâtör devresi verilmiþtir.

680 W C

f=100 kHz

100 kHz 22 pF

Þekil 8.10: Kristal kontrollü kararsýz multivibratör

IV. CMOS 4049 NOT Kapýlý Kararsýz Multivibratör Þekil 8.11'de verilen devre CMOS serisi kapýlarla kurulduðu için çýkýþdaki kare dalganýn tepeden tepeye gerilim deðeri, entegreye uygulanan besleme gerilimine eþit deðerde olur.

100 kW 150 pF 470 kW f=10 kHz

Þekil 8.11: CMOS serisi NOT kapýsýyla yapýlan kararsýz multivibratör devresi

B. Lojik Kapýlý Flip Floplar

giriþler

Lojik kapýlarla yapýlan flip floplar bilgi saklama yaparlar. Ýki kararlý multivibratör olarak çalýþan FF'ler dijital elektroniðin önemli bir elemanýdýr. Bir FF, bir bitlik bilgiyi saklayabilir. Bir FF devresinde, biri saklanan bitin deðeri, diðeri de tümleyeni (zýttý) olmak üzere iki çýkýþ (Q ve ) vardýr. Flip flobun çýkýþ deðeri, hafýzada bulunan bir önceki giriþ deðerine normal baðlýdýr. Giriþler çýkýþa kare dalga palsleriyle Q çýkýþ (clock pulse) aktarýlýr. Giriþ bilgileri FF deðiþtiðinde, çýkýþ bilgileri de deðiþir. ters çýkýþ Flip-flop devreleri lojik kapýlarla üretilir. Bu elemanlar, sayýcý, bilgi kaydýrýcý, bellek, Þekil 8.12: Flip floplarýn blok þemasý PLC, bilgisayar, alarm, yürüyen ýþýk vb. gibi 89

devrelerde kullanýlýr. Lojik Kapýlý Flip Flop Çeþitleri Uygulamada deðiþik özelliklere sahip FF devreleri kullanýlýr. Þimdi bunlarý inceleyelim: 1. RS Flip Flop (RS FF) RS ismi, reset (sýfýrlama) ve set (kurma) kelimelerinin ilk harflerinden oluþmuþtur. RS FF devresinin iki giriþ, iki çýkýþ ucu vardýr. Giriþler R, S, çýkýþlar ise Q ve 'dur. Q ve uçlarýndaki çýkýþ bilgileri daima birbirinin tersi olur.

S S

Q

Q

S

R

Q

Q

Deðiþim olmaz. (hafýza)

RS FF

Q

R

Q

R Þekil 8.14: NOR kapýlý RS flip flop devresi

Þekil 8.13: NOR kapýlý RS FF'nin sembolü

Yasak (belirsiz)

Çizelge 8.1: NOR kapýlý RS flip flobun doðruluk çizelgesi

RS tipi FF'ler iki kararlý (bistable) multivibratörün aynýsýdýr. Bu elemanlar bir bitlik bilgi saklayabilir. a. NOR Kapýlarýyla Yapýlmýþ RS Flip-Flop Devresi NOR kapýlý FF devresinde R ve S giriþlerine ayný anda 1 verilmez. Bu yapýlýrsa devrenin çýkýþlarýnýn konumu belirsizleþir (bilinemez). O nedenle bu durumdan kaçýnýlmalýdýr. Þekil 8.13'te NOR kapýlý RS FF devresi ve çizelge 8.1'de doðruluk çizelgesi verilmiþtir. S S

Q

R

Q

Q

R

Q

Q

Yasak (belirsiz)

Q

R Þekil 8.15: NAND kapýlý RS FF'nin sembolü

S

Þekil 8.16: NAND kapýlý RS flip flop devresi

Deðiþim olmaz. (hafýza)

Çizelge 8.2: NAND kapýlý RS flip flobun doðruluk çizelgesi

b. NAND Kapýlarýyla Yapýlmýþ RS Flip-Flop Devresi NAND kapýlý FF devresinde R ve S giriþlerine ayný anda '0' verilmez. Bu yapýlýrsa devrenin çýkýþlarýnýn konumu belirsizleþir (bilinemez). O nedenle bu durumdan kaçýnýlmalýdýr. Þekil 8.16'da NAND kapýlý RS FF devresi ve çizelge 8.2'de doðruluk çizelgesi verilmiþtir. 2. Tetiklemeli (Clock Palsli) RS Flip Flop Tetikleme sinyali uygulanan RS FF devresidir. Bu tip FF'lerde tetikleme giriþine kare dalga (saat darbesi) uygulanmadýðý sürece giriþ bilgileri çýkýþý deðiþtirmez. Þekil 8.18'de verilen 90

S

S clock

R

Cp

Q

Deðiþim olmaz. (hafýza)

clock

S

Q

R

Þekil 8.17: Tetiklemeli RS FF'nin sembolü

Ýstenmeyen durum (belirsiz)

R Þekil 8.18: Tetiklemeli RS FF devresi

Çizelge 8.3: Tetiklemeli RS FF'nin doðruluk çizelgesi

devrede clock (saat) giriþine kare dalga uygulandýðý zaman S ve R giriþlerine gelen 1 bilgisi AND kapýlarýný iletime sokar. Örneðin S = 1, R = 0 olduðunda clock ucuna kare dalga uygulanýrsa Q çýkýþý 1, çýkýþý ise 0 olur.

lojik 1 seviyesi pozitif (yükselen) kenar

negatif (düþen) kenar

0

R

Q

Q

R

S

Q

a. Düzey tetiklemeli FF

S

Q

Cp

Cp

Cp

R

Q

b. Pozitif kenar tetiklemeli FF

S

Q

c. Negatif kenar tetiklemeli FF

Þekil 8.20: Tetikleme sinyalini algýlama durumuna göre FF sembolleri

Þekil 8.19: Tetikleme palsi

Dijital FF devrelerinde clock palsi (saat darbesi, cp) devreyi tetikleme görevi yapar. Cp sayesinde devredeki FF'ler kontrol altýna alýnabilir. Flip Floplarýn Tetikleme Sinyalini Algýlama Þekline Göre Sýnýflandýrýlmasý Flip floplarý tetiklemede kullanýlan kare dalganýn üç hâli vardýr. Bunlar, pozitif kenar, lojik 1 ve negatif kanardýr. Uygulamada kullanýlan FF'lerin büyük bir bölümü tetikleme palsinin negatif (düþen) kenarýnda tetiklenir. Bir FF'nin, hangi tür sinyalle tetiklendiði sembolünden anlaþýlabilir.

Q Cp

Deðiþme yok. Deðiþme yok.

Q

Þekil 8.21: D tipi FF'nin sembolü

Þekil 8.22: D tipi FF devresi

Çizelge 8.4: D tipi FF'nin doðruluk çizelgesi

Þekil 8.19'da tetikleme palsinin üç hâli, þekil 8.20-a-b-c'de ise, FF'lerin kare dalganýn hangi anýnda tetiklendiðinin sembollerle ifade ediliþi verilmiþtir. 3. D (Data) Tipi Flip Flop Bellek (hafýza) olarak kullanýlan FF'dir. D, data (bilgi, veri) sözcüðünün baþ harfidir. Bu FF'nin bir giriþ, iki çýkýþ ucu vardýr. D tipi FF'de giriþdeki bilgi clock palsi uygulandýðý zaman çýkýþa aktarýlýr. 91

D tipi FF devresi tetiklemeli RS FF'ye NOT kapýsý eklenerek yapýlýr. Bu devrede NOT kapýsý sayesinde giriþ uçlarýna ayný anda 1 uygulamak imkânsýzdýr.

T Cp

Þekil 8.23: T tipi FF'nin sembolü

4. T (Toggle) Tipi Flip Flop Bir giriþi, iki çýkýþý olan FF devresidir. T giriþi 0 ise çýkýþ deðiþmez. T giriþi 1 ise çýkýþ tersine çevrilir. Örneðin herhangi bir anda Q çýkýþýnýn 1 olduðunu varsayalým. Bu anda T giriþine 1 uygulanýr ve tetikleme giriþinden de bir pals uygulanýrsa çýkýþ 0 olur. T giriþinden 0 uygulanýrsa çýkýþ deðiþmez.

Q

Q

Þekil 8.24: T tipi FF devresi

Toggle flip flop gerçek bir sayaç ya da binary (ikili) devredir. Bu devrenin saat giriþi sayaç giriþi olmaktadýr. Toggle flip flopta çýkýþlarýn belirsiz olmasý söz konusu deðildir.

T

T (toggle) flip flobunun çýkýþ sinyalinin frekansý giriþ sinyalinin frekansýnýn yarýsý kadardýr. Bu nedenle T tipi FF'ye ikiye bölen devre de denir. Þekil 8.24'te T tipi FF devresi, çizelge 8.5'te T tipi FF'nin doðruluk çizelgesi, þekil 8.25, þekil 8.26 ve þekil 8.27'de diðer FF'lerden T tipi FF'nin elde ediliþi verilmiþtir.

R

Q

Cp

Q

0

0

1

0

Önceki konum

0

1

1

0

Deðiþme yok.

1

0

1

0

Deðiþme yok.

1

1

0

1

Deðiþme var.

Çizelge 8.5: T tipi FF'nin doðruluk çizelgesi

Q

Q Cp

Cp

S

Q

Cp

Q

Þekil 8.25: Tetiklemeli RS FF'den T tipi FF'nin elde edilmesi

Q

Þekil 8.26: D tipi FF'den T tipi FF'nin elde edilmesi

Q Þekil 8.27: JK tipi FF'den T tipi FF'nin elde edilmesi

5. JK Flip Flop RS FF'nin geliþmiþ hâlidir. Dijital devrelerde çok yaygýn olarak kullanýlýr. J ve K harflerinin özel bir anlamý yoktur. Ancak J, kurma, K, silme anlamýnda kullanýlýr. JK FF'nin çýkýþ verebilmesi için clock (saat) palsinin 1 olmasý gerekir. JK FF'lerde belirsiz durumlar ortaya çýkmaz. Yani her giriþ durumunda çýkýþlar 1 ya da 0 olur. Þekil 8.27'de JK FF'nin sembolü, þekil 8.28'de JK FF devresi ve çizelge 8.6'da JK FF'nin doðruluk çizelgesi verilmiþtir. JK FF'nin bacak baðlantýlarýnda ufak deðiþiklikler yapýlarak diðer FF'ler elde edilebilir. Örneðin JK FF'nin J ve K giriþleri birleþtirilir ve bu giriþlere lojik 1 uygulanýrsa eleman T tipi FF olarak çalýþýr. T tipi çalýþmada giriþe gelen her tetikleme palsinde çýkýþ konum deðiþtirir. 92

Q

Deðiþme olmaz.

Cp

Q

Þekil 8.28: JK tipi FF'nin sembolü

Bir önceki konuma göre deðiþir.

Þekil 8.29: JK tipi FF devresi

JK FF'ler diðer FF'lerin yerine kullanýlabildiði için üniversal FF olarak da anýlýr. Not: JK FF'de J ve K giriþlerini boþ býraktýðýmýzda FF bunu 1 olarak algýlar.

6. Master-Slave (AnaUydu) Tipi JK Flip Flop

M-S tipi ff

Master, pozitif kenar, slave, negatif kenar tetiklenmelidir. Ayný tetikleme palsinin pozitif kenarýnda giriþler alýnmakta, negatif kenarýnda ise çýkýþlar üretilmektedir. Yani pozitif clock palsleri master'a uygulanýr. Bu pals slave'e uygulanmadan önce deðil iþlemine tâbi tutulur. Bu durumda K = 1'dir ve master kontrol durumundadýr. Bu anda Cp = 0 olup slave konum deðitirmez. Q, tetikleme palsinin zamaný boyunca konum deðiþtirmez. Cp = 0 olduðunda NOT kapýsýnýn çýkýþýnda 1 oluþur ve slave kontrol durumuna geçer. Master konum deðiþtirmez.

Q

MQ

Q

Q

SQ Cp

Þekil 8.30: M-S tipi FF'nin sembolü master

JK FF'nin çýkýþýnda tetikleme palsinin zamanýyla ilgili bazý sorunlar ortaya çýkmaktadýr. Master-slave (ana-uydu) tipi FF'ler JK FF'nin geliþtirilmiþidir.

Çizelge 8.6: JK tipi FF'nin doðruluk çizelgesi

Q

Þekil 8.31: M-S tipi FF'nin blok þemasý slave

Þekil 8.32: M-S tipi FF'nin devre þemasý master

slave

Deðiþme yok.

Çizelge 8.7: M-S tipi FF'nin doðruluk çizelgesi

Þekil 8.32'de görülen master-slave tipi FF'ler çok iyi bilgi (data) saklarlar. Bu özellikleri nedeniyle, bilgi kaydýrma, saklama, sayma vb. gibi devrelerde çok kullanýlýrlar.

93

C. Flip Floplarda Asenkron Giriþler

Q Cp Q

clear

clear Þekil 8.33: JK FF'de preset ve clear giriþlerinin gösterilmesi

Þekil 8.34: Tetiklemeli RS FF'de preset ve clear giriþlerinin gösterilmesi

+5V 1k iki yollu anahtar

Buraya deðin incelenen FF'lerdeki giriþler (R, S, D, T, J, K) senkron giriþ olarak anýlýr. Ancak FF'lerde, preset (ön ayar) ve clear (silme) giriþleri de bulunur. Bu uçlara asenkron giriþ adý verilir. Asenkron giriþler yardýmýyla diðer giriþleri dikkate almadan F F çýkýþýný istediðimiz þekilde deðiþtirebiliriz. Flip flop devresini normal giriþ uçlarýyla kontrol etmek istediðimiz zaman asenkron giriþlere lojik '1' uygulayarak çalýþtýrma yaparýz. Þekil 8.33'te görüldüðü gibi preset ve clear giriþleri küçük daire ile FF'ye baðlanmýþtýr. Küçük daire negatif seviye anlamýna gelmektedir. Yani preset ve clear giriþleri lojik 0 olduðunda görev yapar. JK FF'de preset giriþine '0' uygulandýðýnda J ve K giriþleri ne olursa olsun Q çýkýþý 1 olur. Clear giriþine 0 uygulandýðýnda ise diðer giriþler ne olursa olsun Q çýkýþý 0 olur. Not: Preset ve clear giriþlerine ayný anda 0 uygulanýrsa hatalý çalýþma olur.

preset

preset

Q

1k +5V Þekil 8.35: Anahtarlý tetikleme palsi üretme devresi

10 k

+5V 7414

1k

D. Dijital Devrelerin Manuel (El Kumandalý) Devrelerle Tetiklenmesi

10 mF

B

Þekil 8.36: TTL 7414 ile yapýlmýþ manuel tetikleme devresi

Sayýcý ve kaydedici devreleri kare dalgaya benzeyen palslerle tetiklendiklerinde çalýþýrlar. Tetikleme sinyalini üretmek için çoðunlukla transistörlü, 555 entegreli ya da lojik kapýlý astable multivibratör devreleri kullanýlýr. Ancak, bazý lojik devre uygulamalarýnda anahtarlý tetikleme devresi kullanmak gerekebilir. Anahtarlý tetikleme devrelerine manuel (elle) tetikleme adý verilir. Manuel tetikleme yapýldýðý zaman anahtarýn kapanýp açýlma anlarýnda FF devresine istenilen sayýdan fazla pals gitmesi söz konusu olabilir. Ýþte bu

+UCC 14

1

13

12

11

10

9

8

2

3

4

5

6

7 þase

Þekil 8.37: TTL 7414 schmitt trigger özellikli NOT kapýsýnýn iç yapýsý

94

sakýncayý gidermek için anahtar ile FF devresi arasýna lojik kapýlý titreþim önleme devresi konur. Þekil 8.35'te verilen NAND kapýlý devrede anahtara her basýþta çýkýþta sadece bir pals oluþur. Butona basýþ anýnda kontaklarýn zýplamasý nedeniyle oluþacak elektriksel gürültü NAND'lý RS FF devresi tarafýndan yok edilir. Þekil 8.35'te verilen devrenin yaptýðý iþin aynýsý þekil 8.36'da verilen TTL 7414 schmitt tetikleme özellikli kapý entegresiyle oluþturulmuþ devreyle de yapýlabilir. S Q

Cp

D

S

b. RS tipi FF'nin T tipi FF'ye dönüþtürülmesi

Q

D

J

Cp

Q

d. D tipi FF'nin JK tipi FF'ye dönüþtürülmesi

Q

R

Q

Q

R

a. RS tipi FF'nin D tipi FF'ye dönüþtürülmesi

S

Cp

Cp

R

Cp

Q

K

c. RS tipi FF'nin JK tipi FF'ye dönüþtürülmesi

Q

Cp

Q

J

Q

K

Q

f. JK tipi FF'nin T tipi FF'ye dönüþtürülmesi

e. JK tipi FF'nin D tipi FF'ye dönüþtürülmesi

Þekil 8.37: Flip floplarýn birbirine dönüþtürülmesine iliþkin örnekler

E. Flip Flop Devrelerinin Birbirine Dönüþtürülmesi Dijital devrelerde flip floplar bazen birbirine dönüþtürülerek kullanýlýr. Þekil 8.37'de FF'lerin birbirine dönüþtürülmesine iliþkin örnekler verilmiþtir. þase

þase

7473

7476

15

7474 clock clear

clock clear

a. Çift JK flip flop

clear

clock preset

b. Çift D flip flop

þase

c. Çift JK flip flop

Þekil 8.38: Bazý flip flop entegrelerinin ayaklarýnýn diziliþi

F. Bazý Flip Flop Entegrelerinin Ýç Yapýsý Þekil 8.38'de yaygýn olarak kullanýlan üç flip flop entegresinin iç yapýsý verilmiþtir. Sorular 1. Transistörlü kararsýz multivibratör devresini çizerek çalýþmasýný anlatýnýz 2. Transistörlü iki kararlý multivibratör devresini çizerek çalýþmasýný anlatýnýz 3. Flip floplarda preset ve clear giriþlerinin görevi nedir? Açýklayýnýz. 4. NOR kapýlý RS flip-flop devresini çiziniz. 5. NAND kapýlý JK flip flop devresini çiziniz. 6. RS tipi FF'yi JK tipi FF'ye çeviren þemayý çiziniz. 95

Bölüm 9: Sayýcýlar (Counters) A. Giriþ: Flip floplarýn arka arkaya özel yöntemler kullanýlarak baðlanmasýyla elde edilen dijital devrelere sayýcý denir. Baþka bir deyiþle flip floplarýn en çok kullanýldýðý devreler sayýcýlardýr. Sayýcýlarýn kullaným alanlarý þunlardýr: Giriþdeki palsleri istenilen koda dönüþtürme ve bu kodu saklama, Özel ardýþýk kodlar üretme, Zaman gecikmesi elde etme Sayýcýlar clock (saat) palsleriyle çalýþýr. Yani sayýcýlar giriþlerine uygulanan clock palslerini sayarlar. Uygulamada, asenkron (uyumsuz) ve senkron (uyumlu) olmak üzere iki çeþit sayýcý kullanýlmaktadýr. Asenkron sayýcýlarýn yapýsý çok basittir. Ancak çalýþma hýzlarý düþüktür. O nedenle yüksek hýzda sayma yapamazlar. Asenkron sayýcýyý oluþturan flip floplarýn clock palsleri bir önceki flip flopun çýkýþýndan alýnmaktadýr. Ýþe bu durum bir zaman gecikmesine neden olmaktadýr. Senkron sayýcýlar asenkron sayýcýlardan daha hýzlý ve hatasýz çalýþýrlar. Senkron sayýcýlar paralel asenkron sayýcýlar ise seri sayýcý olarak da adlandýrýlýr. Uygulamada kullanýlan sayýcýlar, yukarý, aþaðý ve yukarý/aþaðý olmak üzere üç farklý þekilde çalýþtýrýlabilir. B. Sayýcý Çeþitleri 1. Asenkron Sayýcýlar Bu sayýcýlar JK tipi FF'lerin arka arkaya baðlanmasýyla üretilir. Devrede clock palsi en baþtaki (birinci) FF'ye uygulanýr. Birinci FF'nin çýkýþý ikinci FF'yi sürer. Flip floplarýn tetikleme palsleri bir önceki FF'den geldiði için (en baþtaki FF hariç) bu tip devrelere asenkron sayýcý adý verilmiþtir. Asenkron sayýcýlarda kullanýlan FF sayýsý arttýkça devrenin hýzý düþer. Bir FF'nin yayýlým gecikmesi (giriþe gelen bilginin çýkýþa aktarýlma süresi) yaklaþýk 10 ns dir. Buna göre devrede 4 FF kullanýldýðý zaman yayýlým gecikmesi 40 ns olacaktýr. Yani sayýcýnýn 0000 konumundan 1111 konumuna geçmesi 40 ns lik gecikmeyle olacaktýr. Asenkron Sayýcý Devresi Örnekleri a. Üç Bitlik Asenkron Yukarý Sayýcý (Mod 8 Sayýcý) Þekil 9.2'de verilen devre üç adet JK FF'den oluþmuþtur. Baþlangýçta tüm FF'lerin çýkýþlarý '0' konumundadýr. Ýlk tetikleme palsi (cp) uygulandýðýnda 1. FF'nin çýkýþý 1 olur. 2. ve 3. FF'nin çýkýþlarý ayný kalýr. Devrenin çýkýþlarýnda 001 sayýsý görülür. Ýkinci tetikleme palsinde FF1'in Q1 çýkýþý 0 olur. Q1 çýkýþý 0'a düþerken FF2'nin giriþini tetikler ve Q2 çýkýþý 1 olur. Ýkinci tetikleme palsiyle sayýcý devresinin çýkýþýnda 010 sayýsý görülür. Üçüncü tetikleme palsinde FF1'in Q1 çýkýþý 1 olur. Q2 çýkýþ vermeye devam eder. (FF'ler 96

Not: Þekil 9.1'de verilen sayýcý devresi yapýlýrken Q1, Q2, Q3 çýkýþlarýna 220 W luk direnç ve led seri olarak baðlanabilir.

b. Dört Bitlik Asenkron Yukarý Sayýcý (Mod 16 Sayýcý) Þekil 9.2'de verilen dört FF'li asenkron yukarý sayýcý devresi 0000'dan baþlar ve 1111'e kadar sayma iþlemi yaptýktan sonra yine 0000 konumuna döner. Devrenin çalýþma ilkesi üç bitlik asenkron yukarý sayýcýnýn aynýsýdýr.

Q2

Q1

Cp

FF1

Q3

FF2

FF3

IC: 7476

lojik 1 (5 V) Cp Q1 Q2 Q3

Þekil 9.1: Üç bitlik asenkron yukarý sayýcý devresi ve FF'lerin çýkýþ uçlarýndan alýnan sinyallerin þekli

Q1

Q2

Q4

Q3

Cp FF1

FF3

FF2

FF4

IC: 7476

lojik 1 (5 V) Cp Q1 Q2 Q3 Q4

Þekil 9.2: Dört bitlik asenkron yukarý sayýcý devresi ve FF'lerin çýkýþ uçlarýndan alýnan sinyallerin þekli Q2

Q1

Cp

FF1

FF2

Q3

FF3

Þekil 9.3: D tipi FF'lerle yapýlmýþ üç bitlik asenkron yukarý sayýcý devresi

IC: 7474

negatif kenar tetiklemeli olduðundan FF'nin giriþine pozitif kenar tetiklemesi geldiðinde çýkýþta deðiþme olmaz.) Üçüncü tetikleme palsinin gelmesiyle sayýcý devresinin çýkýþýnda 011 sayýsý görülür. Devrede sayma iþlemi tüm çýkýþlar 111 oluncaya deðin sürer. Sayýcý 3 bitlik olduðundan devrenin çýkýþýnda 000'dan 111'e kadar 8 sayma iþlemi gerçekleþir (23 = 8). Sekizinci tetikleme palsinde Q1, 1'den 0'a deðiþir ve 2. FF'yi tetikleyerek Q2'yi 0 yapar. Q2'nin 1'den 0'a inmesi Q3'ün de 0 olmasýný saðlar. 3 FF'li sayýcý 8 deðiþik çýkýþ verdiði için mod 8 sayýcý olarak da anýlýr.

c. D Tipi FF'lerle Yapýlan Üç Bitlik Asenkron Yukarý Sayýcý (Mod 8 Sayýcý) Þekil 9.3'te D tipi FF'lerle yapýlmýþ üç bitlik asenkron yukarý sayýcý devresi verilmiþtir. Devrenin çalýþma ilkesi JK FF'lerle yapýlan sayýcýlarla aynýdýr. 97

Bilindiði gibi D tipi FF'ler giriþdeki bilgiyi tetikleme palsi geldiðinde çýkýþa aktarýr. Devrede ilk anda Q1 = 0, 1 = 1 deðerindedir. Birinci tetikleme palsinden sonra D giriþi 1'e baðlý olduðu için buradaki 1 bilgisini Q1'e aktaracaktýr. Q1 = 1 olunca 1 = 0 olacaktýr. Q1 = 0'dan 1'e yükselmiþtir. Bu uç ikinci FF'nin clock giriþine baðlý olmasýna raðmen, yükselen kenar oluþturan bu deðiþim, ikinci FF'de bir deðiþime yol açmaz. Bu ise Q2 ile Q3'ün 0 seviyesinde kalmasýný saðlar. Sonuç olarak ilk tetikleme palsinde çýkýþ uçlarýnda 001 sayýsý görülür. Ýkinci tetikleme palsinde 1 = 0 olduðu için buraya baðlý olan D giriþi bu veriyi Q1'e aktarýr. Q1 = 0, 1 = 1 deðerini alýr. Q1'in 1'den 0'a deðiþmesi Q1'e baðlý olan ikinci FF'nin tetikleme giriþinde düþen kenarlý bir deðiþime yol açacaðýndan bu eleman tetiklenir ve 2 çýkýþýndaki 1 bilgisi D ucundan Q2 ucuna aktarýlýr. Q2'nin 0'dan bire yükselmesi üçüncü FF'nin konumunda deðiþiklik yapmaz. Sonuç olarak ikinci tetikleme palsinde çýkýþ uçlarýnda 010 sayýsý görülür. Üçüncü tetikleme palsinde Q1 0'dan 1'e yükselirken diðer çýkýþlar Q 2 ve Q3 çýkýþlarý durumlarýný korurlar. Çýkýþta 011 sayýsý görülür. Dördüncü tetikleme palsinde Q1 1'den 0'a düþer ve bu ikinci FF'yi tetikler. Q2 çýkýþý 1'den '0'a deðiþir. Bu deðiþim de üçüncü FF'yi tetikleyerek Q 3 'ü 0'dan 1'e Q2 Q1 Q3 lojik 1 (5 V) deðiþtirir. Çýkýþta 100 sayýsý görülür. Devredeki sýralý deðiþim, sayýcý Q Q Q çýkýþý 111 oluncaya deðin sürer. Tüm Cp FF3 FF2 FF1 çýkýþlar 111 olduktan sonra yeni bir tetikleme palsi geldiðinde tüm IC: 7476 FF'lerin çýkýþlarý 0 olur. Cp

e. Dört Bitlik Asenkron Aþaðý Sayýcý (Mod 16 Sayýcý) Þekil 9.5'te verilen devre 1111'den 0000'a doðru sayar. f. Üç Bitlik Asenkron Aþaðý/ Yukarý Sayýcý (T Tipi FF'li) Þekil 9.6'da verilen devre aþaðýya ya da yukarýya sayabilir. Devrenin aþaðýya doðru sayabilmesi için aþaðý giriþine

Q2 Q3

Þekil 9.4: Üç bitlik asenkron aþaðý sayýcý devresi ve FF'lerin çýkýþ uçlarýndan alýnan sinyallerin þekli

Cp

Q FF1

Q3

Q2

Q1

lojik 1 (5 V)

Q FF2

Q FF3

Q4 Q FF4

Cp Q1 Q2 Q3 Q4

Þekil 9.5: Üç bitlik asenkron aþaðý sayýcý devresi ve FF'lerin çýkýþ uçlarýndan alýnan sinyallerin þekli

98

IC: 7476

d. Üç Bitlik Asenkron Aþaðý Sayýcý (Mod 8 Sayýcý) Þekil 9.4'te verilen devre yukarý sayýcýnýn tersidir.Sayma iþlemi 111'den 000'a doðru ilerler. Ýlk anda tüm FF çýkýþlarý 1'dir. Devreye birinci tetikleme palsi uygulandýðýnda 1 = 0, 2 = 1 ve 3 = 1 olur.

Q1

FF1

FF3

FF2

yukarý

IC: 7476

Cp

Q3

Q2

Q1

Cp

aþaðý

Þekil 9.6: Üç bitlik asenkron aþaðý/yukarý sayýcý devresi

Þekil 9.7: JK tipi FF'den T tipi FF'nin elde edilmesi

IC: 7476

lojik 1, yukarý giriþine ise lojik 0 uygulanmalýdýr. Yukarý saydýrma için ise yukarý giriþine 1, aþaðý giriþine 0 verilmesi gerekir. Devredeki kapýlarýn baðlantýsý incelenirse, yukarý sayýcý giriþi 1 yapýldýðýnda ilk OR kapý çýkýþý 1 olur. Ýlk anda sayýcý çýkýþýnýn 000 olduðu kabul edilirse, diðer kapý çýkýþlarýnýn tümü 0 olacaktýr. Sadece birinci FF'nin çýkýþý 1 olur. T tipi FF'lerde tetikleme sinyali 1 olduðunda sadece giriþi 1 olan FF'nin çýkýþýnýn konum deðiþtirdiði anýmsanýrsa, ilk tetikleme sinyali sonunda yalnýzca Q1 çýkýþý 1 olacaktýr. Bu sýrada sayýcý çýkýþý 001 olur. Her tetikleme palsinde Q1 konum deðiþtirirken Q2 yalnýzca Q1 1 iken gelen tetikleme sinyalinde konum deðiþtirir. Devrede Q3'ün konum deðiþtirebilmesi için Q1 ve Q2'nin 1 olmasý gerekir. Devrenin aþaðý sayýcý olarak Q3 Q2 çalýþmasýnda mantýk 'e göre Q1 düþünülmelidir. Ýlk anda sayýcý çýkýþýný 000 kabul edersek, tüm Q Q cp Q OR kapýsý çýkýþlarýnýn 1 olduðu FF3 FF2 görülür. Her tetikleme palsinde FF1 Q1 konum deðiþtirir. Q2 ise Q1 1 0 iken gelen tetikleme S palsleriyle konum deðiþtirir. 0 Devrede Q3'ün konum lojik 1 (5 V) deðiþtirebilmesi için Q1 ve Þekil 9.8: Üç bitlik asenkron aþaðý-yukarý sayýcý devresi Q2'nin 0 olmasý gerekir. Þekil 9.6'da verilen aþaðý/yukarý sayýcý devresini þekil 9.8'de verildiði gibi daha basit olarak çizmek mümkündür. Verilen devrede S adlý kontrol giriþi 1 konumundaysa ileriye doðru sayým olacaðýndan her FF bir öncekinin Q çýkýþýyla tetiklenir. Kontrol giriþi 0 konumuna alýndýðýnda ise geri doðru sayým olacaðýndan her FF bir önceki FF'nin çýkýþýyla tetiklenir. Þekil 9.8'de verilen devreye daha fazla sayýda FF eklenerek sayma deðeri artýrýlabilir. g. Programlanabilen Asenkron Sayýcýlar Ýstenilen deðere kadar sayýp sýfýr deðerine dönen sayýcýlara programlanabilir sayýcý denir. Örneðin, 3 FF'den oluþan bir yukarý sayýcý 000 deðerinden baþlar 111 deðerine kadar sekiz farklý sayý çýkýþý üretip yeniden 000 deðerine döner. Bu tip bir devreye mod 8 sayýcý adý verilir. 3 FF'li yukarý sayýcý devresinin 101 deðerinden sonra 000 deðerini göstermesini istediðimiz zaman mod 6 olarak çalýþan bir sayýcý yapmýþ oluruz. Mod 6 sayýcý devresi çalýþtýðýnda, 000, 001, 010, 011, 100, 101 olmak üzere altý çeþit sayý çýkýþý üretir. 99

cp

Q1

Q2

Q FF1

FF2

clear

clear

Q3 Q FF3

Q

IC: 7476

lojik 1

clear

Þekil 9.9: Mod 6 asenkron yukarý sayýcý devresi

Cp

Q2

Q1

lojik '1' J

J

Q

K

FF1

K

Q FF2

clear

clear

Q4

Q3 Q

J K

FF3

clear

J

Q FF4

K

clear

IC: 7476

Sayýcý devrelerini programlý hâle getirmek için FF'lerin clear (silme) uçlarýna lojik 0 bilgisi uygulanýr. Þekil 9.9'da verilen mod 6 sayýcý devresi 110 bilgisini ürettiði an, NAND kapýsýnýn çýkýþýnda 0 bilgisi oluþur. Bu bilgi tüm FF'lerin clear giriþlerine uygulanmýþ olacaðýndan sayýcý devresi 110'ý çýkýþta gösteremeden 000 konumuna döner.

Þekil 9.10'da verilen dört FF'li devre ise Þekil 9.10: Mod 10 asenkron yukarý sayýcý devresi 0000'dan 1001 deðerine kadar saydýktan sonra yine mod 10 mod 6 0000 deðerine döner. sayýcý sayýcý tetikleme Sayýcýnýn çýkýþýnda 10 tetikleme (0...10) palsi (0...5) deðiþik sayý görüldüðü giriþi için buna mod 10 sayýcý Þekil 9.11: 0-59 yukarý sayýcýnýn blok þemasý adý verilir. Devre çýkýþýnda 1010 deðeri oluþtuðu anda NAND kapýsý tüm FF'lerin clear (silme) giriþlerine 0 bilgisi gönderir ve devre en baþa döner. Modlu sayýcýlarýn tasarýmýnýn yapýlýþý anlaþýldýðý zaman istenilen deðere kadar sayan sayýcý devrelerinin üretimi yapýlabilir. Örneðin 0'dan 59'a kadar sayan bir devre yapýlmak istenirse þekil 9.11'deki blok þema uygulanýr. 0-59 arasý sayma yapan devre 1 Hz lik bir kare dalgayla tetiklenecek olursa dijital saat devresinin saniye kýsmý elde edilmiþ olur. Þekil 9.11'deki devrede saðdaki sayýcý 0-9 arasýnda sayma yapmaktadýr. Saðdaki sayýcý 9'dan sonra tekrar 0 deðerine geçerken solundaki 0-5 arasý sayan sayýcýyý tetikler. Böylece saðdaki sayýcý her 9 sayýsýný gösterdiðinde soldaki sayýcý bir basamak ilerler. Soldaki sayýcý 5 (101) durumundan 6 (110) durumuna geçerken her iki sayýcý da 0 durumuna gelir. h. BCD Sayýcýlar Asenkron sayýcýlar kullanýlan FF sayýsýna baðlý olarak tüm çýkýþlarý 1 olana dek sayar ve yeniden 0'a döner. Programlanabilir sayýcýlar ise istenilen bir deðerden 0'a dönebilir. Tüm çýkýþlarý 1 olduktan sonra 0 deðerine dönen sayýcýlar ikili sayýcý olarak adlandýrýlýr. 0'dan baþlayýp 9 deðerine kadar sayan devrelere ise BCD sayýcý adý verilir. 100

Þekil 9.13'teki devrenin sayma hýzý, 555 entegresine baðlý R1, R2 ve C'nin deðeri deðiþtirilerek ayarlanabilir.

anodu þase display

giriþ A

Q1

Q4 þase Q 2

Q3

UCC

giriþ B

C

7447

7490

555

R2

ortak anot

220 W

4.7 KW

R1

4.7 KW

Þekil 9.12: TTL 7490 BCD sayýcý entegresinin ayaklarýnýn diziliþi

+5 V

Uygulamada kullanýlan sayýcý devrelerinde birden çok FF içeren entegreler kullanýlýr. Örneðin 7490 entegresi 0-9 sayýcý devrelerinde kullanýlmak üzere üretilmiþtir. Bu eleman þekil 9.13'te görüldüðü gibi BCD sayýcý olarak kullanýlacaðý zaman tetikleme sinyali 14 numaralý ayaða uygulanmalý, 1 ile 12 numaralý uçlar birleþtirilmeli ve 2, 3, 6, 7 numaralý uçlar lojik 0'a baðlanmalýdýr.

anodu þase display

100 mF

Þekil 9.13: TTL 7490 entegreli 0-9 sayýcý devresi

anodu þase display

anodu þase display

7x220 W

7x220 W

7x220 W

7447

7447

7447

7490

7490

7490

clock palsi

reset

Þekil 9.14: 0-999 sayýcý devresi

101

IC: 7476

Þekil 9.14'te verilen devre ise 0 ile 999 arasýnda yukarý sayma yapar. Devrede en soldaki display, 7447 ve 7490 iptal edilirse 0-99 sayýcý yapýlmýþ D A C B olur. ý. Belirli Bir Q1 Q3 Q2 Q4 Deðerden Baþlayan preset FF1 preset FF preset FF preset FF 4 2 3 Asenkron Yukarý Q Q Cp Q Q Sayýcýlar (Presetlemeli, Ön Kurmalý Sayýcýlar) lojik 1 Ayarlandýklarý deðerden saymaya baþlayan devrelere ön kurmalý Þekil 9.15: Ön kurmalý yukarý sayýcý devresi sayýcý denir. Þekil 9.15'te verilen devrede A, B, C, D uçlarýna bir sayý girilmediði zaman devre 0000 deðerinden 1111 deðerine kadar sayma yapar. Devrede B, C giriþlerine 1, A ve D giriþlerine '0' uygulandýðýnda sayýcý 6'dan saymaya baþlar ve 15'ten tekrar 6'ya döner.

2. Senkron (Eþ Zamanlý, Paralel) Sayýcýlar Asenkron sayýcýlar hýzlý sayma devrelerinde hata yaptýðýndan senkron sayýcýlar geliþtirilmiþtir. Senkron sayýcýlarda tetikleme sinyali tüm FF'lere ayný anda uygulanýr. Tetikleme sinyali ayný Q1 Q2 anda uygulandýðý için bu tür devrelere uyumlu (senkron) sayýcý adý verilmiþtir. Q

IC: 7476

Q

a. Ýki Bitlik Senkron Yukarý Sayýcý FF2 lojik 1 FF1 Þekil 9.16'da verilen iki FF'li senkron sayýcý Cp devresi 00, 01, 10 çýkýþlarýný üretir. Þekil 9.16: Ýki bitlik senkron sayýcý devresi Tetikleme palsi yokken devre çýkýþý 00'dýr. Devreye ilk tetikleme palsi geldiðinde saðdaki FF'nin çýkýþý 1 olur. Ýkinci tetikleme palsinde saðdaki FF'nin çýkýþý 0 olurken soldaki FF'nin çýkýþý 1 olur. b. Üç Bitlik Senkron Yukarý Sayýcý (Mod 8 Sayýcý) Þekil 9.17'de verilen devre sürekli olarak 000'dan 111'e kadar sayar. Devreye ilk tetikleme palsi uygulandýðýnda sadece birinci FF'nin çýkýþý 1 olur. Ýkinci tetikleme palsinde FF1 çýkýþý 0 olurken FF2 çýkýþý 1 olur. Üçüncü tetikleme palsi geldiðinde FF1 çýkýþý yeniden 1 olur. Dördüncü

Cp

Q2

Q

Q

FF2

Q1

Cp Q1

Q FF1 lojik 1

IC: 7476

FF3

Q3

Q2 Q3

Þekil 9.17: Üç bitlik senkron sayýcý devresi ve çýkýþ uçlarýndaki sinyallerin þekli

102

tetikleme sinyali geldiðinde FF1 ve FF2 çýkýþý 0 olurken AND kapýsý üzerinden JK uçlarýna 1 bilgisi gider FF3'ün çýkýþý 1 olur. Devrenin çalýþmasý bu mantýk üzerine devam eder. c. Dört Bitlik Senkron Yukarý Sayýcý (Mod 16 Sayýcý) Þekil 9.18'de verilen devre sürekli olarak 0000'dan 1111'e kadar sayar. Birinci tetikleme palsinde FF1'in Q1 çýkýþý (JK uçlarýna lojik 1 uygulandýðý Cp için) 0'dan 1'e geçiþ Q1 yapacaktýr. Ýkinci FF çýkýþý Q2 (Q2) ilk tetikleme palsi Q3 uygulandýðýnda (JK uçlarýnda lojik 0 olduðu Q4 için) 0 olarak kalacaktýr. Üçüncü FF'nin JK uçlarý bir Þekil 9.18: Dört bitlik senkron sayýcý devresi AND kapýsý üzerinden Q1 ve çýkýþ uçlarýndaki sinyallerin þekli ve Q2 ucuna baðlýdýr. Ýlk anda Q1 ve Q2'nin 0 olmasý AND kapýsýnýn çýkýþýný 0 yapacaktýr. AND kapýsýnýn çýkýþýnýn 0 olmasý FF3'ün JK uçlarýnda lojik 0 olmasýna neden olacaktýr. Ýlk anda Q1, Q2 ve Q3 çýkýþlarý 0 olduðundan FF4'ün JK giriþlerinde de 0 Þekil 9.19: Mod 7 senkron yukarý sayýcý devresi bilgisinin olmasýný saðlayacaktýr. Devrenin çalýþmasý üç bitlik senkron yukarý sayýcýnýn aynýsýdýr. d. Mod 7 Senkron Yukarý Sayýcý Þekil 9.19'da verilen senkron sayýcý devresi 110 deðerini ürettikten sonra 000 deðerine dönüþ yapar. Ýlk tetikleme palsi geldiðinde FF1'in çýkýþý 1 olur. Ýkinci tetikleme sinyali geldiðinde Þekil 9.20: Mod 8 senkron aþaðý sayýcý devresi FF 1 'in çýkýþý 0 olurken, FF2'nin çýkýþý 1 olur. Devrenin çalýþmasý bu þekilde sürüp gider. e. 3 Bitlik Senkron Aþaðý Sayýcý (Mod 8 Sayýcý) Þekil 9.20'de verilen devre sürekli olarak 111'den 000'a doðru sayar. 103

Q2

Q1

Q

Q

Q

Q

FF4

FF3

FF2

FF1

IC: 7476

Q3

Q4

lojik 1

Cp

Þekil 9.21: Dört bitlik senkron aþaðý sayýcý devresi

3. Halka Sayýcý (Ring Counter, Döner Sayýcý)

Q3

Q2 FF2

FF1

En sondaki FF'nin çýkýþýnýn ilk baþtaki FF'nin giriþine baðlanmasýyla üretilen devrelere ring sayýcý denir. Ring sayýcýlara Johnson ya da Moebius sayýcý da denir. Bu devreler kod sýrasýnýn simetrik olmasýnýn istendiði devrelerde kullanýlýrlar. Uygulamada iki tip ring sayýcý kullanýlmaktadýr.

FF3

Cp Þekil 9.22: Standart ring sayýcý

Q1

FF4

FF3

FF2

FF1

Q4

Q3

Q2

Cp

IC: 7474

a. Standart Ring Sayýcý Þekil 9.22'de görülen standart ring sayýcýlarda ilk anda tüm FF'lerin çýkýþlarý 0'dýr. Birinci tetikleme palsinde FF1 çýkýþý 1 iken FF2 ve FF3 çýkýþý 0'dýr. Ýkinci tetikleme palsinde FF1 çýkýþý 0, FF2 çýkýþý 1 ve FF3 çýkýþý 0'dýr. Üçüncü tetikleme palsinde FF1 çýkýþý 0, FF2 çýkýþý 0 ve FF3 çýkýþý 1 olur. Dördüncü tetikleme palsinde ise tüm FF çýkýþlarý 0 olur.

Q1

IC: 7476

f. 4 Bitlik Senkron Aþaðý Sayýcý (Mod 16 Sayýcý) Þekil 9.21'de verilen devre sürekli olarak 1111'den 0000'a doðru sayar.

Þekil 9.23: Yürüyen ring sayýcý clock

elde

+ UDD reset clock enable çýkýþý

Cp

þase

Þekil 9.24: 4017 entegresinin ayaklarýnýn diziliþi

104

b. Yürüyen Ring Sayýcýlar

Uygulamada ring sayýcý olarak þekil 9.24'te ayaklarýnýn diziliþi verilen 4017 entegresi kullanýlabilir. Þekil 9.25'te 4017entegresiyle yapýlmýþ yürüyen ýþýk devresi verilmiþtir. 4017 entegresinin 10 adet çýkýþ ucu vardýr. Herhangi bir anda çýkýþlardan sadece biri 1 diðerleri 0 olmaktadýr. Entegrenin çýkýþlarý, Q0, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8, Q9 þeklindedir. Devre çalýþýrken 10 adet çýkýþ sýrayla 1 olur. Döngü iþleminin daha önce olmasý istenirse bir sonraki çýkýþ 15 numaralý uca baðlanýr.

+9-12 V 1k

10 x led

Cp

Entegreyi tetiklemede kullanýlan devre transistörlü ya da 555'li astable multivibratör olabilir.

4017

Þekil 9.23'te görülen yürüyen ring sayýcýlar, en sondaki FF'nin çýkýþýnýn ilk FF'nin D giriþine baðlanmasýyla üretilir. Þekil 9.23'teki devrede çýkýþlara baðlanacak alýcýlar (led, lâmba vb.) sýrayla yanar. Sonra sönüp tekrar çalýþmaya baþlarlar. Yani, önce Q1, ardýndan Q2, sonra Q3 en son olarak da Q4 çýkýþý 1 olur. Tüm çýkýþlar 1 olduktan sonra hepsi birden 0 olur.

reset

Þekil 9.25: 4017 entegreli yürüyen ýþýk devresi

yukarý

FF1

aþaðý

FF2

Þekil 9.25'te verilen devreyle daha fazla akým çeken alýcýlar beslenmek istenirse dirençlerin çýkýþý transistörlerin beyz ucuna, alýcýlar ise kolektöre baðlanýr.

FF3

Q1

Q2

Q3

4. Senkron Aþaðý/Yukarý Sayýcýlar FF4 Þekil 9.26'da verilen senkron sayýcý Q4 devresi yukarý ve aþaðý sayma iþlemini Cp yapabilir. Devrede yukarý ucuna 1 uygulanýrsa sayýcý yukarý sayar. Þekil 9.26: Senkron aþaðý/yukarý sayýcý devresi Yukarý ucuna 0, aþaðý ucuna 1 uygulandýðýnda ise devre aþaðý sayar. Her iki uca 0 uygulandýðýnda ise sayýcý o andaki konumunu muhafaza eder. Her iki giriþe 1 verildiðinde ise sayýcý yine yukarý sayar.

105

data A clear borç elde yük data C data D

anodu þase display

anodu þase display

data B

geri ileri sayým sayým

þase

1k

7447

þase

7447

þase

yukarý (up)

1k

74192

74192

1k

reset

reset

aþaðý (down)

reset 1k

Þekil 9.27: 74192 entegreli senkron aþaðý / yukarý sayýcý devresi

Uygulamada aþaðý/yukarý saydýrma iþlemleri için geliþtirilmiþ 74192 entegresi kullanýlýr. Bu entegre tetikleme palsinin pozitif kenarýnda tetiklenir. Þekil 9.27'de 74192 ile yapýlmýþ sayýcý örneði verilmiþtir. Sorular 1. Üç adet JK flip flop kullanarak asenkron yukarý sayýcý devresini ve çýkýþ sinyallerini çiziniz. 2. Dört adet JK flip flop kullanarak asenkron aþaðý sayýcý devresini ve çýkýþ sinyallerini çiziniz. 3. Üç adet JK flip flop kullanarak asenkron mod 4 yukarý sayýcý devresini ve çýkýþ sinyallerini çiziniz. 4. Üç bitlik senkron yukarý sayýcý devresini ve çýkýþ sinyallerini çiziniz.

106

Bölüm 10: Kaydýrmalý Kaydediciler (Shift Register) A. Giriþ: Kaydýrmalý kaydediciler dijital devrelerde (hesap makinesi, bilgisayar, PLC vb.) yaygýn olarak kullanýlmaktadýr. Bilgi kaydýrma devrelerinin iþlevini hesap makinesi örneðiyle açýklayalým. Makineye 479 sayýsýný girerken 4 tuþuna basýnca display'de 4 sayýsý görünür. Ardýndan 7 sayýsýna basýlýnca 4 sola kayar, onun yerine 7 gelir. Son olarak 9 sayýsýna basýldýðýnda 4 ile 7 birer basamak Þekil 10.1: Hesap makinesinde sola kayar, en saða 9 yerleþir. 479 sayýsý hesap rakamlarýn sola doðru kaymasý makinesine girilirken dijital devre hem bilgi kaydetme (bellek) hem de kaydýrma (shift) yapmaktadýr. Kaydýrmalý kaydedici devreleri flip floplardan oluþur. Kaydýrmalý kaydedici entegresi örnekleri Örneðin 8 bitlik veriyi (ikili sayý) kaydetmek için 8 adet FF kullanýlýr. Ýkili sayý bitleri kaydedilirken iki yöntemden birisi kullanýlýr. Birinci Yöntem: Veriyi bir bit olarak tetikleme sinyaliyle kaydýrarak kaydetmek. Bu yönteme seri Çizelge 10.1: Kaydýrmalý kaykaydetme denir. dedici entegresi örnekleri Ýkinci Yöntem: Bütün veri ayný anda tetikleme palsiyle kaydedilir. Bu yönteme paralel kaydetme denir. Shift Registerlerin Sýnýflandýrýlmasý 1. Bilgiyi Kaydýrma Yönünden Sýnýflandýrma a. Saða kaydýrmalý kaydediciler (shift right register), b. Sola kaydýrmalý kaydediciler (shift left register), c. Saða-sola kaydýrmalý kaydediciler 2. Kaydýrmalý Kaydedicilerin Bilginin Giriþ ve Çýkýþýna Göre Sýnýflandýrýlmasý a. Seri giriþ-seri çýkýþlý kaydýrmalý kaydediciler (SISO), b. Seri giriþ-paralel çýkýþlý kaydýrmalý kaydediciler (SIPO), c. Paralel giriþ-seri çýkýþlý kaydýrmalý kaydediciler (PIPO), d. Paralel giriþ-paralel çýkýþlý kaydýrmalý kaydediciler (PISO) a. Seri Giriþ-Seri Çýkýþlý Kaydýrmalý Kaydediciler Flip flop kullanýlarak yapýlan kaydýrmalý kaydedicilerde RS, JK ya da D tipi FF'ler kullanýlabilir. 107

Þekil 10.2: Kaydýrmalý kaydedici tiplerinin blok þema hâlinde gösterilmesi

II. JK Tipi FF'li Dört Bitlik Kaydýrmalý Kaydedici Devresi

Cp veri giriþi

J K Q

cp (kaydýrma palsi)

Þekil 10.3: JK tipi FF ile bir bitin kaydediliþi

FF1

seri veri giriþi

I. JK Tipi FF'li Bir Bitlik Kaydýrmalý Kaydedici Devresi Þekil 10.3'te JK FF ile bir bitlik bilginin kaydetme devresi verilmiþtir. JK FF'nin kaydedici olarak kullanýlmasýnda lojik 0 ve lojik 1'in kaydedilmesi þöyle olur: * JK FF'ye lojik 0 kaydetmek için J=0, K=1 iken bir tetikleme palsi uygulanýr. * JK FF'ye lojik 1 kaydetmek için J=1, K=0 iken bir tetikleme palsi uygulanýr.

a

Qa

a

a

FF4

FF3

Qb

c

Qc

d

Qd

b b

c

c

d

d

b

cp (kaydýrma palsi)

Þekil 10.4'te verilen dört bitlik seri giriþ-seri çýkýþlý kaydýrmalý kaydedici devresinde baþlangýçta tüm FF'ler reset konumundadýr. Böylece tüm J giriþleri 0, K giriþleri 1 olur.

Cp

J K

Birinci tetikleme palsinde J a =0, Ka=1 olduðu için kaydediciye 0 giriþi yapýlmaktadýr. Devrede ikinci tetikleme palsi de ayný özelliktedir.

Qa

Üçüncü tetikleme palsinde Ja=1 ve Ka=0 olduðu için kaydedicinin ilk bitine 1 alýnýr. Bu bit ayný zamanda hem Qa çýkýþý hem de Jb giriþidir. Dördüncü tetikleme palsinde Ja=0 ve Ka=1 olduðu için Qa=0, Qb=1 olur.

Qb

III. D Tipi FF'li Bir Bitlik Kaydýrmalý Kaydedici Devresi Þekil 10.5'te verilen iki devrede D giriþindeki bilgi tetikleme palsinden sonra Q çýkýþýndan alýnýr. D giriþinde 1 varsa tetikleme palsiyle Q çýkýþý da 1 olur.

FF2

Qc Qd

Þekil 10.4: Dört bit seri giriþ- seri çýkýþlý kaydýrmalý kaydedici devresi ve devrenin giriþ çýkýþlarýndaki bilgilerin gösteriliþi veri giriþi

cp (kaydýrma palsi)

J(D) Q

veri giriþi

Q

cp (kaydýrma palsi)

Þekil 10.5: D tipi FF ile bir bitin kaydediliþi

108

seri veri çýkýþý

IV. D Tipi FF'li Seri Giriþ-Seri Çýkýþlý Dört Bitlik Saða Kaydýrmalý Kaydedici Devresi Þekil 10.6'da verilen devrede seri giriþten 0101 bilgisinin girdiðini varsayalým. Burada en az aðýrlýklý bit (LSB) 1'dir. Seri giriþten en önce 1 gönderilir. En çok aðýrlýklý bit FF2 FF3 FF4 FF1 (MSB) ise 0'dýr. Bu bit, FF 1 'in D a veri Qc Q Qb a Qa giriþine en son olarak gelir. d d b c giriþi Ýlk anda tüm FF çýkýþlarý 0'dýr. 1 biti c d a b FF1'in giriþine uygulandýðý anda devreye bir de tetikleme palsi gelirse cp (kaydýrma palsi) bu 1 deðeri FF1'in çýkýþýna aktarýlýr. Bu durumda FF1'in çýkýþýnda 1, diðer Þekil 10.6: D tipi FF ile dört bit seri giriþ-seri çýkýþlý saða kaydýrmalý kaydedici devresi FF'lerin çýkýþlarýnda ise 0 bulunmaktadýr. Seri giren bilgide saðdan ikinci bitin '0' olduðunu biliyoruz. Bu durumda FF1'in giriþinde 0 bulunmaktadýr. Ýkinci tetikleme sinyali uygulandýðýnda FF1'in çýkýþýnda bulunan 1, FF2'nin çýkýþýna aktarýlýr. FF1'in giriþinde bulunan 0 ise FF1'in çýkýþýna aktarýlmýþ olur. Dördüncü tetikleme palsinden sonra FF'lerin çýkýþlarý, FF1=0, FF2=1, Çizelge 10.2: Bilginin seri olarak taþýnmasý FF3=0, FF4=1 olur. Devreye uygulanan dördüncü tetikleme palsinin sonunda FF'lerin çýkýþýnda 0101 bilgisi oluþur. Tetikleme palsleri sürdürülürse soldan giren bilgi saðdan sýrayla çýkacaktýr. Bu kaydýrmalý kaydedici devresi saða kaydýrmalý olarak çalýþmaktadýr. Ayný devrede en saðdaki FF en sola, en soldaki FF en saða baðlanacak þekilde kurulur, bilgi saðdan uygulanýrsa devre sola kaydýrmalý kaydedici olarak çalýþýr. Þekil 10.6'daki devrede çýkýþ en sondaki FF çýkýþýndan alýnýrsa buna seri giriþ-seri çýkýþlý kaydýrmalý kaydedici denir. Çýkýþ, FF1, FF2, FF3, FF4 çýkýþlarýndan paralel olarak alýnýrsa buna, seri giriþ-paralel çýkýþlý kaydýrmalý kaydedici denir. b. Seri Giriþ-Paralel Çýkýþlý Kaydýrmalý Kaydediciler Þekil 10.7'de verilen devrede ilk FF'nin D giriþine veri (0, 1) uygulanýr ve tüm FF'lerin Q çýkýþlarýndan da ayný anda bilgiler alýnýr. Yani bu tür devrelerde bilgi giriþi seri, bilgi çýkýþý ise paraleldir. Þekil 10.7'de verilen devreye sýrasýyla 1, 1, 0, 0 bilgileri uygulandýðýnda dört pals sonunda veri giriþi

FF1

FF2

FF3

FF4

cp (kaydýrma palsi)

Þekil 10.7: Dört bit seri giriþ paralel çýkýþlý saða kaydýrmalý kaydedici devresi

109

çýkýþtan çizelge 10.3'te görülebileceði gibi 0011 bilgisi alýnýr.

d. Paralel GiriþSeri Çýkýþlý Kaydýrmalý Kaydediciler Þekil 10.9'da verilen bu tip devrelerde bilgi paralel olarak kaydedilir ve seri olarak okunur. Þekil 10.10'da verilen devreye sýrayla 0, 1, 1, 0 bilgilerini yüklediðimizi varsayarsak, ikinci kaydýrma palsinin

FF2

FF3

FF4

paralel veri giriþleri

FF1

FF2

FF3

FF4

paralel veri çýkýþý

Çizelge 10.3: Bilginin paralel olarak taþýnmasý

cp (kaydýrma palsi)

Þekil 10.8: Dört bit paralel giriþ-paralel çýkýþlý saða kaydýrmalý kaydedici devresi

Çizelge 10.4: Dört bit paralel giriþ-paralel çýkýþlý saða kaydýrmalý kaydedici devresinde bilgi kaydýrma

paralel veri giriþi

FF2

FF1

FF3

FF4

cp (kaydýrma palsi)

Þekil 10.9: Dört bit paralel giriþ-seri çýkýþlý saða kaydýrmalý kaydedici devresi

110

seri veri çýkýþý

c. Paralel GiriþParalel Çýkýþlý Kaydýrmalý Kaydediciler Bu devrelerde her FF'nin preset giriþine ayrý bir hat baðlanýr. Preset giriþleri aracýlýðýyla uygun FF'ler lojik 1 durumuna ayarlanarak bütün verilerin ayný anda yüklenmesi saðlanýr. Þekil 10.8'de verilen devreye 0, 1, 1, 0 bilgilerini yüklediðimizi varsayarsak, üçüncü kaydýrma palsinin sonunda çýkýþlarda çizelge 10.4'te görüldüðü gibi 0000 bilgisi oluþur.

seri veri FF1 giriþi

cp

sonunda seri veri çýkýþýnda çizelge 10.5'te görüldüðü gibi 1 bilgisi oluþur.

FF2

FF3

FF4

Çizelge 10.5: Paralel giriþ parale çýkýþlý kaydýrmalý kaydedici devresinde bilgi kaydýrma

seri çýkýþ

paralel çýkýþlar seri çýkýþ

sað-sol shift register

seri giriþ

seri giriþ kaydýrma (sað-sol)

cp

Þekil 10.10: Saða-sola kaydýrmalý kaydedicinin blok þemasý

UCC (16)

A

A (3) paralel giriþler

B (4)

QA

C (5) D (6)

QB

saða kaydýrmalý (2) Dsr sola kaydýrmalý (7) Dsl

74194

3. Saða-Sola Kaydýrmalý Kaydediciler Ýki yönde bilgi yer deðiþtirmesi yapabilen kaydýrmalý kaydediciler aritmetik iþlem yapan devrelerin temel elemanýdýr. Örneðin çarpma iþlemi sola doðru kaydýrmalý kaydediciyle yapýlýr. Saða doðru kaydýrmalý kaydedici ise bölme iþlemini yapar. Þekil 10.10'da verilen blok þemada kaydýrma kontrolü 1 durumundayken giriþe uygulanan bilgi tetikleme palsleriyle (Cp) sola doðru yer deðiþtirir. Kaydýrma kontrolü 0 durumundayken ikinci giriþe uygulanan bilgi, tetikleme palsleriyle saða doðru yer deðiþtirir.

FF1

C1

(11)

QC QD

tetikleme Cp clear (1) Clr S0 S1 mod kontrol

çýkýþlar B C

D

(15) (14) (13) (12) þase (8)

(9) (10)

Þekil 10.11: TTL 74194 üniversal kaydýrmalý kaydedici entegresi

a. 74194 Saða-Sola Kaydýrmalý Kaydedici Entegresi (Üniversal Kaydýrmalý Kaydedici) 74194 entegresi kontrol sinyallerinin deðiþmesiyle seri girilen bilgiyi saða ya da sola kaydýrabilir. Ayný þekilde çýkýþ seri ya da paralel olarak alýnabilir. Þekil 10.11'de verilen devrede A, B, C, D uçlarý paralel. Dsr ve Dsl giriþleri ise seri bilgi giriþleridir. Dsr ucundan saða kaydýrýlacak bilgi girilir ve girilen ilk bit A çýkýþýna gönderilir. Dsl ucundan ise sola kaydýrýlacak bilgi girilir. Girilen ilk bit D çýkýþýna iletilir ve sola kaydýrýlýr. Tetikleme palsinin pozitif kenarý entegreyi tetikler. Clear giriþinden uygulanan 0 sinyali tüm çýkýþlarý 0 yapar. S0 ve S1 giriþleri devrenin modunu kontrol eder. S0=0, S1=0 durumunda devre hold (tutma) 111

modundadýr ve hiç bir iþlem yapmadan yalnýzca çýkýþýndaki bilgileri korur. S0=0, S1=1 durumunda devre sola kaydýrmalý kaydedici olarak çalýþýr. S0=1, S1=0 durumunda ise saða kaymalý kaydedici olarak çalýþýr. S0 = 0, S1 = 0 durumunda entegre paralel giriþ paralel çýkýþlý kaydedici olarak çalýþýr. A, B, C, D giriþlerinden paralel olarak uygulanan bilgi, tetikleme palsinin pozitif kenarýnda çýkýþa gönderilir.

B C

74194

iki yollu (toggle) anahtarlar

çýkýþlar (led)

A

D

Cp

+5V (16) þase (8)

Þekil 10.12: Saða kaymalý kaydedici devresi

74194

çýkýþlar (led)

Cp

+5V (16) þase (8)

Þekil 10.13: Sola kaymalý kaydedici devresi

çýkýþlar (led)

74194

c. Paralel Giriþ Paralel Çýkýþlý Kaydýrmalý Kaydedici Deneyi Þekil 10.14'te verilen devrede S1=1, S0=1 yaparak devreyi paralel giriþ, paralel çýkýþlý kaydýrmalý kaydedici hâline getiriniz. Clear giriþini 0 yaparak tüm çýkýþlarý 0 yapýnýz. Sonra clear giriþini 1 yaparak silmeyi pasif (ölü) hâle getiriniz. IA=0, IB=1, IC=1, I D =0 olacak biçimde A, B, C, D anahtarlarýný hazýrlayýnýz.Tetikleme butonuna basarak giriþe uygulanan bilgilerin çýkýþa aktarýlýþýný gözleyiniz. Giriþ anahtarlarýyla farklý bilgiler uygulayarak çýkýþlarý gözleyiniz.

-

iki yollu (toggle) anahtarlar

b. Sola Kaydýrmalý Kaydedici Deneyi Þekil 10.13'te verilen devrede S0=0, S1=1 yaparak devreyi sola kaydýrmalý kaydedici hâline getiriniz. Deneyde bilgi, QD'den QA'ya doðru kayacak þekilde hazýrlanmýþtýr. Clear giriþini 0 yaparak tüm çýkýþlarý 0 yapýnýz. Sonra clear giriþini 1 yaparak silmeyi pasif (ölü) hâle getiriniz. SLSI kaydediciyi (sola kaydýrma giriþi) 1 yapýnýz. Tetikleme anahtarýyla 4 kez pals gönderiniz. Bu durumda bilgi, sola doðru kayacaktýr.

+5V

iki yollu (toggle) anahtarlar

4. Kaydýrmalý Kaydedici Deneyleri a. Saða Kaydýrmalý Kaydedici Deneyi Þekil 10.12'de verilen devrede S0=1, S1=0 yaparak devreyi saða kaydýrmalý kaydedici hâline getiriniz. Deneyde bilgi QA'dan QD'ye doðru kayacak þekilde hazýrlanmýþtýr. Clear giriþini 0 yaparak tüm çýkýþlarý 0 yapýnýz. Sonra clear giriþini 1 yaparak silmeyi pasif (ölü) hâle getiriniz. SRSI kaydediciyi (saða kaydýrma giriþi) 1 yapýnýz. Tetikleme anahtarýyla 4 kez pals gönderiniz. Bu durumda bilgi saða doðru kayacaktýr. Bilgi kaydediciden çýktýktan sonra geri dönmez. Çünkü geri besleme yoktur.

Cp

+5V (16) þase (8)

Þekil 10.14: Paralel giriþ paralel çýkýþlý kaydýrmalý kaydedici devresi

Not: Kitabýn 104 ve 105. sayfasýnda açýklanan ring sayýcýlar kaydýrmalý kaydedicilerin bir uygulamasýndan ibarettir. Yaygýn olarak kullanýlan 4017 entegresiyle yapýlan yürüyen ýþýk devrelerinde de görülebileceði gibi herhangi bir anda çýkýþlardan sadece birisi lojik 1, diðerleri 112

ise lojik 0 seviyesindedir. Entegrenin giriþine uygulanan tetikleme palsiyle lojik 1 seviyesi bir yandaki çýkýþa kayar. Diðer çýkýþlarýn tümü yine 0 düzeyinde kalýr.

B. Bilgi Kaydediciler (Data Register, Data Latch) Dijital devreye (yazar kasa, hesap makinesi, bilgisayar, PLC vb.) girilen bilgileri devrede geçici olarak saklayan düzeneklere bilgi kaydedici denir. Þekil 10.15'te verilen lojik devre bir bitlik bilgiyi muhafaza edebilir. Devrede veri giriþinden uygulanan bir bitlik dijital sayý, enable giriþi 0 olduðunda Q çýkýþýna ulaþýr. Enable giriþi 1 yapýldýðýnda ise veri giriþiyle Q çýkýþý birbirinden yalýtýlmýþ olur. Yani, E giriþinin 1 olmasý Q çýkýþýndaki bilgiyi muhafaza edebilmeyi saðlar. Veri giriþine gelen bir bilgiyi Q çýkýþýna gönderebilmek için E giriþine lojik 0 uygulamak gerekir. E giriþi 1 olarak tutulduðu sürece Q çýkýþý mevcut durumunu korur yani hatýrlar. veri Þekil 10.16'da ise D tipi FF'lerle yapýlmýþ 4 bitlik bilgi Q kaydedici devresi verilmiþtir. Devrenin DA, DB, DC, DD giriþlerine bilgi paralel olarak E (enable, izin) uygulanýr. Tetikleme palsi bir Þekil 10.15: Bir bitlik bilgi kaydedici kez uygulandýðýnda giriþlerdeki bilgiler A, B, C, D çýkýþlarýna aktarýlýr. Yeni bir FF2 B FF1 A FF3 C FF4 D tetikleme palsi verilmediði sürece çýkýþdaki bilgiler deðiþmeden kalýr. Devrede Cp giriþe yeni gelen bilgilerin DB DA DC DD çýkýþlara aktarýlabilmesi için tetikleme palsinin bir kere Þekil 10.16: Dört bitlik bilgi kaydedici devresi uygulanmasý gerekir. Veri tutucular (data latch) en çok D tipi FF devreleriyle þase yapýlýr. Bu elemanýn tetikleme palsi 0 iken veri giriþi ne olursa olsun çýkýþta deðiþme olmaz. 7475 Tetikleme palsi 1 olduðunda veri 0 ise Q çýkýþý 0, veri giriþi 1 ise Q çýkýþý 1 olmaktadýr. Þekil 10.17'de ayaklarýnýn U CC diziliþi verilen TTL 7475 Þekil 10.17: TTL 7475 entegresinin ayaklarýnýn diziliþi entegresi 4 bitlik bilgi kaydedici olarak çalýþýr. Bu elemanda dört adet D tipi FF vardýr. Entegrede FF'ler ikili olarak gruplandýrýlmýþ ve ikisine birer enable ucu baðlanmýþtýr. Bir bitlik bilginin giriþten çýkýþa aktarýlabilmesi için enable giriþine lojik 1 uygulanmalýdýr. Enable (E) giriþi lojik 0 olduðunda giriþ ile çýkýþ arasýndaki baðlantý kesilir ve önceki çýkýþ korunur. 113

iki yollu (toggle) anahtarlar

TTL 7475 Veri Tutucu Entegresinin Özelliklerinin Ýncelenmesi 1. E ve F anahtarlarýný 1, A ile D arasýndaki anahtarlarý 0 yapýnýz. 2. A ve D anahtarlarýný 1'e getirerek Q4 ve ledler Q 1 çýkýþlarýna baðlý ledlerin yanmasýný gözleyiniz. 3. A ve D anahtarlarýný 0'a getirerek Q4 ve Q 1 çýkýþlarýna baðlý ledlerin sönmesini gözleyiniz. 7475 4. B ve C anahtarlarýný önce 1 sonra 0 konumuna getirerek Q3 ve Q2 çýkýþlarýndaki ledlerin yanmasýný ve daha sonra sönmesini þase (12) +5V (5) gözleyiniz. 5. Enable 1 olduðu zaman, hangi giriþin kendisini Q çýkýþýnda gösterdiðinden emin Þekil 10.18: 7475 veri tutucu deneyi devresi oluncaya kadar A ile D arasýndaki anahtarý bir mantýk seviyesinden diðerine geçirerek deneyi yapýnýz. 6. A ile D arasýndaki anahtarlarý 1 konumuna getiriniz. 7. Enable (3-4) anahtarýný 0 yapýnýz. 8. A ile D arasýndaki anahtarlarý 0 yaparak çýkýþlarý gözleyiniz. Enable (1-2) 1 olduðu için Q2 ve Q4 deðiþir. Enable (3-4) 0 olduðu için Q3 ve Q4 deðiþmez. 9. C ve D anahtarlarýný 1 yapýnýz. Q2 ve Q1'in deðiþimini gözlemleyiniz. 10. Enable (1-2) anahtarýný 0 yapýnýz. C ve D anahtarlarýný 0 yaparak Q 2 ve Q 1 'in deðiþmediðini gözleyiniz.

Sorular 1. Kaydýrmalý kaydedicilerin görevi nedir? Açýklayýnýz. 2. D tipi FF'de D ucundaki bilginin Q çýkýþýna nasýl aktarýldýðýný þekil çizerek açýklayýnýz.

114

Bölüm 11: Dijital/Analog (DAC) ve Analog/Dijital (ADC) Çeviriciler

A. Giriþ: Elektronik devreler analog ve dijital olmak üzere iki bölümde incelenir. Analog sinyaller sürekli farklý deðerler alýr. Dijital sinyallerde ise minimum (0) ve maksimum (1) deðerleri söz konusudur. Dijital çýkýþlý bir devreyi analog yapýlý bir devreye baðlayabilmek için DAC, analog çýkýþlý bir devreyi dijital yapýlý devreye baðlamak için ise ADC devreleri yapýlmýþtýr. Bu bölümde DAC (digital/analog converter) va ADC (analog/digital converter) devrelerinin yapýsý, çalýþmasý, kullaným alanlarý ve özellikleri hakkýnda temel bilgiler verilecektir. 1. Analog Sinyal Deðiþimlerine Ýliþkin Örnekler I. Devreye baðlý bir PTC ýsýndýkça üzerinden geçen akým azalýr. Buna göre PTC'nin üzerindeki gerilim analog olarak deðiþmektedir. II. LDR üzerine düþen ýþýk arttýkça bu elemanýn direnci azalýr ve üzerinden geçen akým artar. Bu elemanýn üzerinde düþen gerilimin deðiþimi de analog özellik gösterir. III. Mikrofonun diyaframýna ses dalgalarý çarptýðýnda diyafram ve buna baðlý bobin titreþir. Bobin uçlarýna osilaskop baðlanarak gözlem yapýlacak olursa ses dalgalarýnýn AC özellikli (farklý frekanslarda) elektrik sinyallerine dönüþtüðü görülür. 2. Dijital Sinyal Deðiþimlerine Ýliþkin Örnekler I. Devrede anahtarýn açýlýp kapanmasý akýmýn geçiþini saðlar ya da keser. II. Transistörün tam kesim ya da tam iletimde (doyumda) olmasý dijital çýkýþ üretir. Teyp bandý sesleri analog olarak kaydeder. Yani bant yüzeyindeki demir tozlarýnýn mýknatýsiyeti her yerde farklý þiddettedir. Teybin okuyucu kafasý hareketli bant üzerine getirildiðinde kafanýn içindeki bobinde manyetik alanlarýn þiddetiyle doðru orantýlý bir AC gerilim oluþur. Disket bilgileri dijital olarak kaydeder. Yani disketin tekerleðinin yüzeyindeki demir tozlarýnýn mýknatýslýðý minimum ya da maksimum þiddettedir. CD-ROM da bilgileri dijital olarak kaydeder. Yani, CD'nin tekerleðinin yüzeyindeki noktacýklar yanýk ya da parlaktýr. Yanýk olan bölümler ýþýðý yansýtmadýðý için buralarda lojik '0' bilgisi, yanýk olmayan noktalarda ise lojik '1' bilgisi saklanýr. CD-ROM'da saklanmýþ dijital bilgilerin müzik olduðunu varsayalým. Dijital olarak saklanmýþ sesler hoparlöre gönderilirse hiçbir þey anlaþýlmaz. Ama CD-ROM'dan alýnan lojik sinyaller dijital analog çevirici devresinden geçirildikten sonra hoparlöre uygulanýrsa tüm sesler kulak tarafýndan algýlanabilir. B. Dijital/Analog Çeviriciler (DAC, Digital/Analog Converter) Dijital özellikli sinyalleri analog sinyallere dönüþtüren devrelere DAC denir. DAC devrelerinin basit yapýlý olanlarýnda op-amplar kullanýlýr. Ýki çeþit op-amplý DAC devresi geliþtirilmiþtir. Þimdi bunlarý inceleyelim.

115

+5 V

D

Aðýrlýk dirençli DAC devresinde giriþe gelen dijital deðerlerin analog karþýlýðý þu denklemler kullanýlarak bulunabilir. Op-ampýn kazancý:

Rgb +5 V

2 kW

+5 V

4 kW

C B +5 V

A

1 kW

1 kW

8 kW

2 3

+U 7

741

Uçýkýþ

1. Aðýrlýklý Dirençli Dijital/Analog Çevirici Devresi Bu devrelerde giriþlere baðlanan dirençler giriþ sinyalinin dijital aðýrlýðýna göre hesaplanýr. Giriþe verilen dijital sinyalin lojik 0 konumu 0 volt, 1 konumu ise +5 V tur. Þekil 11.1'de verilen þema aslýnda op-amplý eviren toplayýcý devresidir.

6 4 -U

LSB

Þekil 11.1: Dört bit giriþli aðýrlýk dirençli DAC devresi

Giriþler

Çýkýþ

Uçýkýþ

Op-ampýn çýkýþýndaki gerilimin deðeri: Uçýkýþ = Av.Ugiriþ. Bu denklemi þöyle de yazabiliriz: Uçýkýþ = -

[V]

DAC devresinde giriþe 1011 deðeri uygulandýðýnda Uçýkýþ kaç volt olur? Çözüm: Uçýkýþ = -(5 + 1/2.(0) + (1/4).5 + (1/8).5) = -6,875 V Not: Çýkýþ deðerindeki "-", sinyalin op-amp tarafýndan ters çevrildiðini vurgulamaktadýr. Çýkýþ gerilimi pozitif yapýlmak istenirse devre çýkýþýna bir adet op-amplý eviren yükselteç devresi baðlanýr.

Çizelge 11.1: Dört bit giriþli aðýrlýk dirençli DAC devresinin çýkýþ gerilimi deðerleri

Dört bit giriþli op-amplý DAC devresinde giriþe uygulanan dijital deðerlerin analog gerilim karþýlýðý yanda görülen çizelge 11.1'de verilmiþtir.

2. Merdiven (R-2R) Tipi Dirençli Dijital/Analog Çevirici Devresi Þekil 11.2'de verilen DAC devresi aðýrlýklý dirençli DAC'dan daha hassas çalýþýr. Devrede Uref (referans gerilimi) istenilen DC deðere getirilerek analog çýkýþýn seviyesi deðiþtirilebilir. Örneðin Uref gerilimi 16 volt olarak uygulanýrsa tüm giriþlere 0 V olduðunda Uçýkýþ 0 V olur. Giriþler 1000 olduðunda Uçýkýþ -8 V, Giriþler 1111 olduðunda ise, Uçýkýþ -15 V olur. Merdiven tipi dirençli DAC devresinde giriþe gelen dijital deðerlerin analog karþýlýðý þu denklem kullanýlarak bulunabilir. Uçýkýþ = -(A.1 + B.2 + C.4 + D.8) [V] 116

U ref

MSB

LSB

10 kW R5

10 kW R6

R3

20 kW

20 kW

R2

Rgb 1

R4

2

10 kW R7

3

Þekil 11.2: Merdiven tipi DAC devresi

kW +U 7

741

Uçýkýþ

20 kW

R1

D

C

B 20 kW

20 kW

A

6 4 -U

Çizelge 11.2: Dört bit giriþli merdiven tipi DAC devresinin çýkýþ gerilimi deðerleri

C. DAC Entegreleri

analog çýkýþ için þase dijital giriþ için þase +U Ucc CC (+4,5...+16,5 V)

Þekil 11.3: DAC entegresi

Uçkþ 9

AD558

1. AD558 Entegresi Þekil 11.3'te ayaklarýnýn diziliþi verilen ADC558 entegresi 8 bitlik giriþ deðeri olup çýkýþtan analog sinyal verir. Entegrenin besleme gerilimi +5 V ile +15 V arasýnda olabilir. Çýkýþ gerilimi ise entegrenin bacaklarýnýn baðlantýsýna baðlý olarak 0...+2,55 V ile 0...+10 V arasýnda deðiþir. Uçkþ noktasýnda görülecek tam skala deðeri 2,55 V olacaksa 14, 15 ve 16. ayaklar birleþtirilir. Eðer tam skala deðerinin 10 V olmasý isteniliyorsa 15 ile 16 ve 13 ile 14 numaralý ayaklar birleþtirilir. Çýkýþ geriliminin 0 ile 2,55 V arasýnda deðiþtiði durumda besleme gerilimi 5-15 V arasý, çýkýþ voltajýnýn 0-10 volt arasý deðiþtiði durumda ise 12-15 V arasýnda olmalýdýr.

AD558

Uçkþ

10 14 15 16

þase

2. AD558 Entegresinin DAC Olarak +UCC Kullanýlýþýnýn Ýncelenmesi Þekil 11.4: AD558 entegresiyle Þekil 11.4'te verilen devre kurulduktan sonra yapýlan DAC devresi giriþlere baðlý iki yollu anahtarlarla entegreye dijital deðerler uygulandýðýnda çýkýþtan çizelge 11.3'te görüldüðü gibi 0 V ile 2,55 V arasý gerilimler alýnýr. 117

D. Analog/Dijital Çeviriciler (ADC, Analog/Digital Converter) Alternatör, mikrofon, NTC, PTC, LDR, fototransistör, fotodiyod, osilatör vb. gibi elemanlar analog özellikli sinyal üretirler. Analog sinyallerin dijital devrelere uygulanabilmesi için araya ADC devresi konur. Þekil 11.5'te analog/dijital çeviricinin blok þemasý verilmiþtir. Analog/dijital çevirici çeþitleri þunlardýr:

Çizelge 11.3: AD558 entegresiyle yapýlan DAC devresinde giriþe gelen dijital bilgilerin bazý analog karþýlýklarý A B C D

1. Sayýcýlý Analog/Dijital Çeviriciler Bu tip devreler, karþýlaþtýrýcý, sayýcý, DAC ve AND kapýsýnýn birleþiminden oluþur. Þekil 11.6'da blok þema olarak verilen ADC devresinde giriþe analog özellikli sinyal uygulanmaktadýr. Karþýlaþtýrýcýnýn 2. giriþine ise DAC çeviricinin çýkýþý baðlanmýþtýr.

ADC ADC

Þekil 11.5: Analog/dijital çeviricinin basit þemasý

1 0-3 V

2

Cp

B

A

3

DAC

tetikleme palsi Cp

C

yukarý sayýcý

D

op-amplý karþýlaþtýrýcý

Op-amplý karþýlaþtýrýcý devresi þöyle çalýþýr: 1. giriþin gerilimi 2. giriþin geriliminden büyük olursa 3 numaralý çýkýþýn gerilimi lojik 1 düzeyinde olur. 1. giriþin gerilimi 2. giriþin geriliminden küçük olursa 3 numaralý çýkýþýn gerilimi lojik 0 düzeyinde olur. 1. giriþin gerilimi 2. giriþin gerilimine eþit olursa 3 numaralý çýkýþýn gerilimi lojik 0 düzeyinde olur.

0-3 V

Þekil 11.6: Analog/dijital çevirici devresinin blok þemasý

Þekil 11.6'da ADC devresinin giriþine 0,6 V luk bir gerilim geldiðini kabul edelim. ABCD çýkýþý ilk anda 0000 deðerindedir. Bu nedenle DAC devresinin çýkýþýnda 0 V olur. Bu durumda karþýlaþtýrýcýnýn 3 numaralý çýkýþýnda lojik 1 düzeyinde gerilim oluþur. AND kapýsýnýn alt ucuna lojik 1, üst ucuna tetikleme sinyali geldiði anda bu elemanýn çýkýþýnda kare dalga þeklinde bir sinyal oluþur. AND kapýsýnýn çýkýþý sayýcý devresini tetikler ve ABCD çýkýþýnda 0001 bilgisi oluþur. ADC devresinin çýkýþýndaki 0001 deðeri DAC devresinin çýkýþýnda 0,6 V doðmasýna yol açar. DAC'ýn çýkýþýnýn 0,6 V olmasý karþýlaþtýrýcý devresinin çýkýþýný lojik 0 yapar. AND kapýsýnýn çýkýþý 0 olacaðý için sayýcý durur. 118

ADC devresinin giriþine uygulanan gerilim 1,2 V yapýlýrsa ikili sayýnýn çýkýþ deðeri 0110 olana dek sayýcý yukarý sayar. ADC devresinin giriþine uygulanan gerilim 2,8 V yapýlýrsa ikili sayýnýn çýkýþ deðeri 1110 olana dek sayýcý yukarý sayar.

ADC 0804

2. ADC ikilik çýkýþ UCC = 5 V Ureferans = 5 V Entegreleri 20 a. ADC 0804 10 k analog giriþ Entegresi Uygulamada ADC iþlemini yapmak için ADC 0804 entegresi kullanýlabilir. Bu 10 k entegrenin giriþine 0 start 5 V arasý gerilim uygulanýr. ADC 0804 entegreli analog/dijital çevirme devresinin Þekil 11.7: Analog/dijital çevirici devresi giriþine 0 V uygulandýðýnda çýkýþtan 00000000 ikili sayý deðeri alýnýr. Giriþ gerilimi 0,02 V olduðunda çýkýþ 00000001 olur. +5 V uygulandýðýnda ise çýkýþ 11111111 olur. Baþka bir ifadeyle giriþte 0,02 V luk gerilim deðiþimi çýkýþ deðerini bir basamak deðiþtirir. ADC 0804 entegresi CMOS ailesinden olup, mikro iþlemci tipi bir elemandýr. Bu özelliði sayesinde 8080, 8085, Z80 gibi entegrelere direkt olarak baðlanabilir. ADC 0804'ün RD, WR, INTR adlý ayaklarý sadece mikro iþlemci denetimli devrelerde kullanýlýr. Þekil 11.7'de verilen devrede önce start anahtarý kapatýlýr. Bu yapýldýktan sonra devre giriþdeki analog sinyal 8 bitlik dijital deðere çevirir. Devrede bulunan 10 kW luk direnç ve 150 pF lýk kondansatör entegrenin içinde bulunan kare dalga üretecini çalýþtýrmayý saðlar. b. Analog/Dijital Çevirme Yapan Devre Örneði Þekil 11.8'de verilen devre, buraya kadar anlatýlan konularýn uygulamasýna örnektir. Giriþe uygulanan analog gerilim dijital bilgiye çevrildikten sonra display'de okunabilir. Devrede op-ampýn giriþine uygulanan analog sinyal evirmeyen yükselteç olarak çalýþan iþlemsel yükseltecin çýkýþýna geçer. Op-amp çýkýþýna baðlanmýþ olan 4 voltluk zener diyod AND kapýsýnýn giriþine giden gerilimi kýrparak 4 volta indirger. AND kapýsýnýn giriþine tetikleme palsi geldiði zaman bu kapý iletime çýkýþ üreterek sayýcý entegresini tetikler. Sayýcý entegresinin çýkýýnda oluþan ikilik bilgiler 7447 entegresi tarafýndan onluk bilgiye çevrilerek display sürülür.Sayýcý entegresinin çýkýþýndaki ikilik bilgiler ayný zamanda aðýrlýk dirençli DAC devresinin giriþine uygulanýr. DAC devresi giriþe gelen ikilik bilgileri analog sinyal hâline getirerek evirmeyen yükselteç olarak çalýþan birinci op-ampýn giriþ ucuna uygular. Birinci op-ampýn giriþine gelen gerilimlerin polaritesi birbirine eþit olduðu anda op-amp çýkýþ veremez ve sayýcý en son konumunda kalýr. Not: Devre deneysel amaçlýdýr. 119

input input

7493 220 W 10 k

anodu ortak display

Cp

tetikleme palsi

7447

reset

sayma reset

+ 10 V

analog giriþ

150 k 10 k

op-amp

- 10 V

1k

75 k

4V

op-amp

37,5 k 18,7 k

DAC devresi

Þekil 11.8: Analog giriþ gerilimin dijital olarak gösteren basit voltmetre devresi

c. 7106 Entegresiyle Yapýlan Dijital Termometre Devresi Þekil 11.9'da verilen devre ile ortam sýcaklýðý (-40 °C ile +125 °C) çok doðru olarak ölçülebilir. Gösterge olarak ledli display baðlanacaksa 7107 entegresi kullanýlmalýdýr. Not: Devrede kullanýlan dirençlerin toleransý % 1, trimpotlar çok turlu tipte olursa ölçüm daha doðru olur.

P1 P2

100 k 221 k

100 k

100 k

475 k

5,6 k

P2, 0 °C ta display'de 0 görülmesini saðlayan ayarlamayý yapar.

100 k

1,5 k

NTC

7106 3½ hâneli standart LCD

Þekil 11.9: 7106 ADC entegresiyle yapýlan dijital termometre devresi

Sorular 1. Aðýrlýk dirençli DAC devresini çizerek çalýþmasýný anlatýnýz. 2. Sayýcýlý ADC devresini çizerek çalýþmasýný anlatýnýz. 120

Bölüm 12: Lojik Kapýlarla Kumanda Devrelerinin Kurulmasý

A. Giriþ: Endüstriyel tesislerde kullanýlan alýcýlar, pako þalter, kontaktör gibi elemanlarla kontrol edilir. Bu aygýtlar, çok yer kaplar, ýsý yayar, manyetik alan oluþturur, yüksek düzeyde ilave güç tüketirler. Ýþte bu nedenle günümüzde yapýlan kumanda devreleri lojik kapý, tristör, triyak, optokuplör, yaklaþým sensörü, yarý iletken röle (solid state relay, SSR), PLC cihazý vb. gibi elemanlarla kurulmaktadýr. 1. Kumanda Devrelerini Lojik Devreye Dönüþtürme Yöntemi Þekil 12.1'de verilen 3 fazlý asenkron motorlara yol vermede kullanýlan bir start, bir stop butonlu devrede start butonuna basýlýnca M kontaktörü enerjilenir ve kontaklarý konum deðiþtirir. M kontaktörünün normalde açýk kontaklarýnýn kapanmasý, start butonuna paralel baðlanan M kontaðýný da kapatarak mühürleme iþlemini gerçekleþtirir. Start Þekil 12.1: Üç fazlý asenkron motora bir start bir stop butonu eski konumuna dönse butonuyla yol verme devresinin a) kumanda b) güç þemasý bile M kontaktörü çalýþmaya devam eder. Stop butonuna basýldýðýnda ise devre durur. Kontaktörlü otomatik kumanda devreleri lojik kapýlý devrelere dönüþtürülürken önce lojik denklemler yazýlýr. Lojik denklemler çýkarýlýrken þu temel kurallara uyulur: I. Birbirine paralel baðlý olan kontaklar ya da butonlar OR kapýsýyla ifade edilir (A+B). II. Birbirine seri baðlý olan kontaklar ya da butonlar AND kapýsýyla ifade edilir (A.B). III. Devredeki kapalý kontaklar ve butonlar NOT kapýsýyla ifade edilir ( ). 2. Bir Start Bir Stoplu Kumanda Devresinin Lojik Denklemi M = (START+M). Bu denkleme göre kumanda devresini þekil 12.2'de verildiði gibi çizebiliriz. Devreyi tek yollu butonlarla oluþturmak istersek þekil 12.3'te verilen þemayý kullanabiliriz. Þekil 12.2'de verilen þemada starta basýldýðýnda OR kapýsýnýn çýkýþý 1 olur. NOT kapýsýnýn çýkýþý 1 olduðundan AND kapýsýnýn çýkýþýnda 1 oluþur ve alýcý (röle, triyak, SSR vb.) çalýþýr. AND kapýsýnýn çýkýþýndaki 1, OR kapýsýna geri besleme (mühürleme) yapar. Start butonu eski konumuna gelse dahî çýkýþýn deðeri deðiþmez. Stop butonuna basýlýnca NOT kapýsýnýn çýkýþý 0 olacaðýndan AND kapýsýnýn çýkýþýnda da 0 oluþur. Bir start bir stop butonlu devre þekil 12.3'te verildiði gibi tek yollu butonlarla da çizilebilir. Bu devrede 3,3 kW luk dirençler sayesinde kapý giriþlerinde 1 bilgisi vardýr. Starta basýlýnca NOT ve OR kapýsýnýn çýkýþýnda 1 oluþur. AND kapýsýnýn iki giriþine de 1 geldiði için çýkýþta 1 121

stop

stop

M

(START+M).

start

3,3 k

01

Þekil 12.2: Bir start bir stoplu motor kontrol devresinin iki yollu butonlarla yapýlan lojik kapýlý þemasý

oluþur. AND kapýsýnýn çýkýþýndaki lojik 1 seviyesi alýcýyý (röle, triyak, transistör, SSR) çalýþtýrýr. Þekil 12.2 ve þekil 12.3'te verilen lojik devreler þekil 12.4'te görülebileceði gibi sadece NAND kapýlarý kullanýlarak da çizilebilir. 3. Dijital Kumanda Devrelerinin Kararlý Çalýþmasý Ýçin Gereken Devreler a. Gürültü Filtreleme Devreleri Hassas elektronik devrelere herhangi bir nedenle istenmeyen parazitik sinyaller karýþabilir. Parizitik sinyaller lojik devrelerin çýkýþlarýnýn hatalý olmasýna yol açar. Ýstenmeyen sinyallerin bastýrýlmasýnda þu yöntemler kullanýlýr:

+5 V 3,3 k 1N4001

start

5 V mini röle

stop

Þekil 12.3: Bir start bir stoplu motor kontrol devresinin tek yollu butonlarla yapýlan lojik kapýlý þemasý

01

OR start

AND

M stop

NOT

Þekil 12.4: Bir start bir stoplu motor kontrol devresinin sadece NAND kapýlarýyla çizilmesi

UCC A

S

R1

B

R2

C

Uçkþ

Þekil 12.5: Ýletkenlerin birbirine sarýlarak parazitik sinyallerin bastýrýlmasý

I. Ýletkenleri Birbirine Sarma Devrede kullanýlan kablolar þekil 12.5'te görüldüðü gibi birbirine sarýlarak parazitik sinyallerin azaltýlmasý mümkündür. Bu yöntem iyi sonuç vermediði için pek kullanýlmaz. II. Koaksiyel (Örgülü) Kablo Kullanma Bu yöntemde kablonun dýþ kýsmýndaki bakýr iletkenler ekran (hârici manyetik alanlarýn etkisini önleyici) görevi yaparak hassas devrelere elektriksel gürültülerin gitmesini önler.

örgü

yalýtkan

iletken

Resim 12.1: Koaksiyel kablo

III. Filtreleme: Dijital devrelerde kullanýlan hatlarýn çeþitli bölümlerine direnç (R), bobin (L), kondansatör (C), gibi elemanlar kullanýlarak yapýlmýþ pasif filtreler yerleþtirilir. 122

Þekil 12.8: R-C'li yüksek frekanslarý geçiren filtre

Þekil 12.7: R-L'li alçak frekanslarý geçiren filtre

çýkýþ

giriþ

çýkýþ

giriþ

çýkýþ

giriþ

çýkýþ

giriþ

Þekil 12.6: R-C'li alçak frekanslarý geçiren filtre

Þekil 12.9: R-L'li yüksek frekanslarý geçiren filtre

III-a. R-C ile Yapýlan Alçak Frekanslarý Geçiren Pasif Filtre Þekil 12.6'da verilen devre sadece alçak frekanslarý geçirir. Yüksek frekanslarý þaseye verir. Frekans yükseldikçe kondansatörün kapasitif reaktansý küçülür. Çünkü, XC = 1/ 2.p.f.C [W ] dur. Reaktansýn küçülmesi sinyallerin çýkýþa ulaþmasýný engeller. III-b. R-L ile Yapýlan Alçak Frekanslarý Geçiren Pasif Filtre Þekil 12.7'de verilen devrede kullanýlan bobinin indüktif reaktansý XL=2.p.f.L denklemine göre frekans yükseldikçe büyür. Bu nedenle yüksek frekanslý sinyaller bobinden geçemez. III-c. R-C ile Yapýlan Yüksek Frekanslarý Geçiren Pasif Filtre Þekil 12.8'de verilen devrede yüksek frekanslarda kondansatörün kapasitif reaktansý büyük olduðundan alçak frekanslý sinyaller çýkýþa ulaþamaz. III-d. R-L ile Yapýlan Yüksek Frekanslarý Geçiren Pasif Filtreler Þekil 12.9'da verilen devrede alçak frekanslý sinyallerde bobinin indüktif reaktansý küçük olduðundan sadece yüksek frekanslý sinyaller çýkýþa ulaþabilir.

IV. Schmitt Trigger (Tetikleme) Yöntemi Schmitt tetikleme devresi bir seviye kontrol sistemidir. Bu devre tetikleme giriþ sinyalinin en alt ile en üst seviyesi arasýnda tetikleme yapar. Þekil 12.10'da verilen devrede iki adet NOT kapýsý kullanýlmýþtýr. Sinyal gerilimi düþük UCC R4 deðerde olduðu zaman, A noktasý ve ayný R3 zamanda 1 numaralý kapý giriþi eþik geriliminin R1 altýndadýr. Böylece 2 numaralý kapý çýkýþý R4 A direnci üzerinden 0 deðerdedir. Sinyal gerilimi Ugrþ Uçkþ yükseldiði zaman A noktasýndaki gerilim de yükselir. 1 numaralý kapýnýn giriþ gerilim R2 deðeri eþik gerilimine ulaþtýðý anda kapý çýkýþý 0 olur. 2 numaralý kapý çýkýþý ise 1 olur. Bu Þekil 12.10: Schmitt tetikleme devresi gerilim R 4 direnci üzerinden bir akým geçirerek A noktasýndaki gerilim deðerinin daha yüksek olmasýný saðlar. 2 numaralý kapý çýkýþýnda düþük deðer ve yüksek deðer gerilimleri arasýndaki geçiþ çok hýzlý bir þekilde olur. Eðer sinyal gerilimi azalýrsa, bu azalmanýn en az deðere kadar olmasý gerekir. Çünkü hâlâ A noktasý R4 direnci üzerinden geri besleme ile bir gerilim deðerine sahiptir. A noktasýnýn gerilim deðeri eþik gerilim deðerinin altýna indiðinde, çýkýþ hýzlýca 0 gerilim düzeyine iner. Sonuçta, giriþte bozuk bir sinyal olsa dahî çýkýþta düzgün bir kare dalga oluþur. 123

Schmitt tetikleme devresi lojik kapýlarla yapýlabildiði gibi entegre olarak üretilmiþ elemanlar da kullanýlabilir. Örnek: CMOS 4093, TTL 7414, TTL 7413, TTL 7417 vb. gibi Þekil 12.11'de schmitt tetikleyici olarak çalýþan CMOS 4093 ve TTL 7414 lojik kapý entegrelerinin sembolleri verilmiþtir. b. Baþlangýç Reset Devresi Mühürleme devresinde, devrenin ilk anda mutlaka reset durumunda olmasý gerekir. Bu yapýlmazsa devre çýkýþ vererek alýcýlarýn istem dýþý çalýþmasýna neden olur. Ýþte devrenin kendiliðinden çalýþmasýný önlemek için baþlangýç reset devresi kullanýlýr. Þekil 12.12'de baþlangýç reset devresi verilmiþtir.

4093

4714

Þekil 12.11: Schmitt tetikleme kapýlarý buton giriþ

UCC R

Uçkþ

C

Þekil 12.12: Baþlangýç reset devresi

c. Titreþim Önleme Devreleri Lojik devreler bazen, buton, anahtar, röle kontaðý ile kumanda edilebilir. Bu elemanlarýn açýlýp kapanmasý anýnda kontak sýçramasý olarak tanýmlanan fiziksel olay nedeniyle istenilenden fazla tetikleme iþareti lojik devreye gider. Bu ise, devrenin yanlýþ çalýþmasýna neden olur. Manuel (elle) kumanda olarak tanýmlanan tetiklemelerde lojik devrede oluþan istem dýþý çalýþmalarý ortadan kaldýrmak için çeþitli tetikleme devreleri yapýlmýþtýr. Þekil 12.13-a-b-c'de düzgün bir tetikleme palsi üreten devre örneklerine yer verilmiþtir.

1k

1k 4011

A B

a) Tek yollu butonlu devreler için titreþim önleme devresi

Q

iki yollu anahtar

+5V 1k

10 10 Kk

+5V

1k

1k

b) Ýki yollu (toggle) anahtarlý devreler için titreþim önleme devresi

c) Tek yollu butonlu devreler için schmitt tetiklemeli titreþim önleme devresi

Þekil 12.13: Titreþim önleme devreleri

d. Tampon (Buffer, Sürücü) Devresi Düþük akým çýkýþlý lojik devrelerde kapýnýn çýkýþýna lâmba, röle gibi elemanlar baðlanacaðý zaman araya açýk kolektör tipi TAMPON (bufer) sürücü olan 7406 ya da 7407 NOT kapý entegresi konur. Bu kapý konulduðu zaman alýcýnýn gerilimi entegrenin besleme gerilimine baðlý kalmaksýzýn 30 V a kadar olabilir. Þekil 12.14'te TTL 7406 tampon NOT kapýsýnýn ayaklarýnýn diziliþi, þekil 12.15'te açýk kolektör tipi yapýda üretilmiþ 7406 entegresinin iç yapýsý, þekil 12.16'da ise lâmba ve rölenin tampon NOT kapýsýnýn çýkýþýna baðlanýþý verilmiþtir.

124

UCC

UCC

7406

A

100 W Þase

þase

Þekil 12.15: 7406 tampon NOT iç yapýsý

Þekil 12.14: 7406 tampon NOT kapýsýnýn ayaklarýnýn diziliþi

UCC

UCC 0-30 V

0-30 V

7406 7406

Þekil 12.16: 7406 tampon NOT kapýsýnýn çýkýþýna lâmba ve rölenin baðlanýþý

e. Yasaklama Devresi Ýki giriþli AND kapýsýnýn giriþlerinden birine NOT kapýsý konularak yapýlan devredir. NOT eklenmiþ (deðillenmiþ) giriþ yasaklama iþlemini yapar. Yasaklama devresinin özelliðini kontaktörlü kumanda devresi üzerinde açýklayalým. Þekil 12.17'de verilen devrede A ve B kontaktörü çalýþýrken M kontaktörü asla çalýþamaz. M çalýþmayýnca ise L yanmaz. L'nin yanabilmesi için A kontaktörü çalýþýrken B kontaktörünün çalýþmamasý gerekir. Yasaklama devresinin kullaným alanlarýndan birisi 3 fazlý asenkron motorlarýn devir yönünün deðiþtirilmesinde kullanýlan kontak kilitlemeli devredir. Þekil 12.18'de verilen devrede A 1 iken B'nin 0 olmasý durumunda M çýkýþý 1 olur.

R

Mp

A

A

B

A

M

B

B

M

A=A

B=B

M=A.B

L

Þekil 12.17: Yasaklama devresinin kontaktörlü kumanda devresiyle yapýlýþý

A

f. Kilitleme Devresi B Bu tip devrelerde iki giriþ sinyali ayný anda Þekil 12.18: Yasaklama devreye uygulanamaz. Yani sinyallerden birisi devresinin lojik kapýlarla yapýlýþý devreye uygulandýðýnda diðer giriþ sinyali devreye ulaþamaz. Bu bilgilerin ýþýðýnda kilitleme devresini kontaktörlü kumanda devresi üzerinde inceleyelim ve lojik kapýlý devresini çýkaralým. Þekil 12.19'da verilen devrede A butonuna basýlýyken B butonuna basýlýrsa sistemde hiçbir deðiþiklik olmaz. Çünkü A'ya basýlýnca M kontaktörünün açýk kontaklarý kapanýr, kapalý 125

kontaklarý açýlýr. Bu da N'nin enerjilenmesini engeller. Ayný durum B'ye basýldýðýnda A için de geçerlidir. Yani B'ye basýlýnca A etkisiz hâle gelir. Þekil 12.20'de verilen lojik kapýlý devrede M çýkýþý 1 iken N çýkýþýnýn 1 olma ihtimali yoktur.

Þekil 12.19: Kilitleme devresinin kontaktörlü kumanda devresiyle yapýlýþý

I. Kilitleme Devresine Sahip Lojik Kapýlý Kumanda Devresi Örneði Þekil 12.21'de verilen devrede butonlardan birine basýldýðýnda diðer buton etkisiz hâle gelir. II. 3 Fazlý Asenkron Motorlarýn Devir Yönünün Deðiþtirilmesine Ýliþkin Kumanda Devresinin Lojik Kapýlarla Kurulmasý Þekil 12.22'de verilen kumanda devresinin lojik denklemlerini yazacak olursak: ve bulunur. Lojik denklemlerden yararlanarak dijital devreyi þekil 12.23'te görüldüðü gibi oluþturabiliriz. Þekil 12.23'te verilen lojik devrede yalnýzca kilitleme ve mühürleme devreleri vardýr. Bu þemayý diðer güvenlik devrelerini de ekleyerek sadece NAND ve NOT kapýlarýyla

Þekil 12.20: Kilitleme devresinin lojik kapýlarla yapýlýþý

Þekil 12.21: Kilitleme devresine sahip lojik kapýlý motor kumanda devresi örneði R D

BÝ

G

Ý

Mp

R S T Ý

BG

Ý

G

G

Þekil 12.22: Üç fazlý asenkron motorun ileri geri çalýþtýrýlmasýný saðlayan kontaktörlü kumanda ve güç devresi

Þekil 12.23: Üç fazlý asenkron motorun ileri geri çalýþtýrýlmasýný saðlayan devrenin lojik kapýlarla yapýlýþý 126

yeniden düzenleyelim. Ýki farklý þekilde çizilen (þekil 12.24, þekil 12.25) devrelerde: 1 numara ile gösterilen bölüm baþlangýç reset devresidir. 2 numara ile gösterilen bölüm yasaklama devresidir. 3 numara ile gösterilen bölüm mühürleme devresidir. 4 numara ile gösterilen bölüm ise kilitleme devresidir.

Þekil 12.24: Üç fazlý asenkron motorun ileri geri çalýþtýrýlmasýný saðlayan devrenin lojik kapýlarla yapýlýþý baþlangýç

1 reset devresi +5 V

3

mühürleme devresi

+5V

22 k

+5V yasaklama devresi

2

100 pF

giriþ

3

kilitleme devresi

mühürleme devresi

4

çýkýþ devresi

Þekil 12.25: Üç fazlý asenkron motorun ileri geri çalýþtýrýlmasýný saðlayan devrenin lojik kapýlarla yapýlýþý 127

U 1

2 Rdeþarj

Ubesleme

R-C seri devrede akýmýn artýþ eðrisi

R XC

R-C seri devrede akýmýn azalýþ eðrisi

t (s)

S

5t Þekil 12.27: R-C seri devreye uygulanan DC akýmýn "artýþ" ve "azalýþ" eðrileri

Þekil 12.26: R-C seri devre

C. Zaman Geciktirme Devreleri Kumanda devrelerinde bazý kontaktörler belli bir süre çalýþtýktan sonra durur ya da belli bir süre sonra çalýþmaya baþlar. Zaman geciktirmesi olarak adlandýrýlan olay zaman rölesi kullanýlarak gerçekleþtirilir. Lojik kapýlý kumanda devrelerindeki zaman geciktirme iþlemi ise direnç (R) kondansatör (C) ikilisi kullanýlarak elde edilir. Bir direnç üzerinden devreye baðlý olan kondansatörün dolma zamaný 5 t (tau) luk zaman almaktadýr. Kondansatörün zaman sabitesi olarak anýlan t deðeri ise t = R.C [s] denklemiyle bulunabilmektedir. Þekil 12.26'da verilen devrede anahtar 1 konumuna alýndýðýnda 5tluk zaman içinde kondansatör tam olarak dolar. Anahtar 2 konumuna alýndýðýnda C bu kez 5t luk zaman içinde boþalýr. Örnek: Þekil 12.26'da verilen devrede 1000 mF lýk kondansatör, 10 kW luk direnç üzerinden þarj olmaktadýr. a. Kondansatörün zaman sabitesini, b. Kondansatörün tam olarak dolmasý için geçen zamaný bulunuz. Çözüm: a. t = R.C = 10000.0,001 = 10 s b. Kondansatörün dolma zamaný = 5.t = 50 s

1. Lojik Kapýlý Zaman Geciktirme Devresi Þekil 12.28'de verilen devrede zaman gecikmesi Ry ayarlý direnciyle istenilen þekilde düzenlenebilir. 2. 555 Entegreli Monostable Çalýþan Zaman Geciktirme Devresi Þekil 12.29'da verilen devre B butonuyla tetiklendikten sonra lojik 1 çýkýþý verir. Çýkýþ gerilimi R ve C'nin deðerine baðlý olarak

a)

ZR

ZR ZR

b) ZR ZR ZR

Þekil 12.28: Lojik kapýlý zaman geciktirme devresinin a) açýk b) kapalý þemasý 128

belli bir süre sonra yeniden 0 olur.

+5 V

3. Zaman Geciktirmeli Lojik Kapýlý Kumanda Devrelerinin Ýncelenmesi

100 k

Þekil 12.30'da verilen basit kumanda devresinin lojik kapýlý karþýlýðýnýn çizilmesi. Çözüm: Þekil 12.30'da verilen devrede BB butonu basýlý olarak tutulursa ZR çalýþmaya baþlar. ZR'nin gecikmeli açýlan (GA) kontaðýndan geçen akým B kontaktörünün çalýþtýrýr. Belli bir süre sonra ZR'nin normalde kapalý kontaðý açýlýr ve normalde açýk kontaðý kapanýr. Bu iþlem sonucu B kontaktörü durur, A kontaktörü çalýþmaya baþlar.

çýkýþ

tetikleme

Þekil 12.29: 555'li tek kararlý çalýþan zaman geciktirme devresi

Þekil 12.31'de verilen kumanda devresinin lojik kapýlý karþýlýðýnýn çizilmesi. Çözüm: Þekil 12.31'de verilen devrede B (start) butonuna basýldýðýnda M kontaktörü enerjilenir. M kontaktörünün start butonuna paralel baðlý olan mühürleme kontaðý kapanýr. Start (B) butonundan elimizi çeksek bile M kontaktörü çalýþmaya devam eder. M'nin çalýþmasý ayný zamanda ZR'yi de çalýþtýrýr. Ayarlanan süre sonunda ZR'nin GK (gecikmeli kapanan) kontaðý kapanarak L'yi çalýþtýrýr. Yukarýda açýklanan kumanda devresinin aynýsýný yapan lojik devrede, B'ye lojik 1 uygulanýnca OR kapýsýnýn çýkýþý 1 olur. NOT kapýsýnýn çýkýþýnda lojik 1 olduðundan AND kapýsý M noktasýnda 1 oluþturur. Zaman geciktiricinin giriþinde oluþan 1 bir süre sonra bu devrenin çýkýþýnýn 1 olmasýný saðlar.

Mp

M = ZR

R

Þekil 12.30: Kontaktörlü zaman geciktirme devresi ve devrenin lojik kapýlý karþýlýðý

Þekil 12.31: Alýcýyý (L) belli bir süre çalýþtýran kontaktörlü kumanda devresi ve bunun lojik kapýlý karþýlýðý 129

4. 3 Fazlý Asenkron Motorlara Yýldýz/Üçgen Yol Verme Devresinin Lojik Kapýlarla Yapýlmasý 4 kW tan büyük güçlü üç fazlý asenkron motorlar ilk kalkýþ anýnda, anma (nominal) akýmlarýnýn 4-10 katý fazla akým çekerler. Motorun kalkýþ anýnda çektiði yüksek akým þebekede istenmeyen dalgalanmalara, rulmanlarýn zorlanmasýna, hatlarýn yükünün artmasýna, gerilim düþüþüne vb. neden olur. Ýþte bu nedenle büyük güçlü asenkron motorlarýn ilk kalkýþ akýmýný düþürücü yöntemler geliþtirilmiþtir. Bunlar, I. Dirençle yol verme, II. Ototransformatörüyle yol verme, III. Soft starter (elektronik aygýt) ile yol verme, IV. Yýldýz/üçgen yol verme olarak sýralanabilir. Ýlk üç yol verme yönteminde Þekil 12.32: Üç fazlý asenkron motora yýldýz/üçgen olarak yol vermeyi saðlayan kontaktörlü kumanda ilave donanýmlara gerek devresi ve bunun lojik kapýlý karþýlýðý duyulduðundan uygulamada en çok yýldýz/üçgen yol verme yöntemi kullanýlýr. Þekil 12.32'de verilen devrede BB'ye basýlýnca M kontaktörüyle ZR ve yýldýz kontaktörü çalýþmaya baþlar. 2-4 saniye sonra yýldýz kontaktörü durur, üçgen kontaktörü devreye girer. Not: Yýldýz / üçgen yol verme devresiyle ilgili ek bilgi alabilmek için endüstriyel elektronik kitabýna bakýnýz.

D. Lojik Kapýlarla Yapýlan Çeþitli Motor Kontrol Devreleri 1. Bir Fazlý Motora Direkt Yol Verme Þekil 12.33'te verilen devre bir fazlý motorun kontaktörlü ve lojik kapýlý kumandasýnýn yapýlmasýna iliþkindir. Devrede baþlatma (B) butonuna basýldýðý zaman OR (VEYA) kapýsýnýn çýkýþý 1 olur. OR'un çýkýþýnýn 1 olmasý NOT (DEÐÝL) kapýsýnýn çýkýþýndan 1 almakta olan AND (VE) kapýsýnýn çýkýþýnda 1 oluþur. AND kapýsýnýn çýkýþýndaki 1 yani 5 volt triyaký sürer ve motor çalýþmaya baþlar. AND kapýsýnýn çýkýþýndaki 1 bilgisi OR kapýsýnýn giriþine giderek bu kapýnýn çýkýþýnýn sürekli olarak 1 olmasýný saðlar. OR kapýsýnýn çýkýþýnýn 1 olarak kalmasý (mühürleme) AND kapýsýnýn çýkýþýnýn sürekli olarak 1 seviyesinde kalmasný saðlar. Durdurma (D) butonuna basýldýðýnda NOT kapýsýnýn giriþine 1 gider. NOT kapýsýnýn giriþinin 1 olmasý bu kapýnýn çýkýþýný 0 yapar. NOT kapýsýnýn çýkýþýnýn 0 olmasý AND kapýsýnýn çýkýþýný 0 yapar ve motor durur. 130

1N4001

Mp

M

1 fazlý motor 1 fazlý motor

Þekil 12.33: Bir fazlý asenkron motoru çalýþtýrýp durduran kontaktörlü kumanda devresi ve bunun lojik kapýlý karþýlýðý

Þekil 12.33'te verilen lojik kapýlý devreyi daha güvenli olarak çalýþtýrmak için þekil 12.34'te verilen baðlantý uygulanabilir. Bu baðlantýda AND kapýsýnýn çýkýþýnda lojik 1 (5 volt) oluþtuðunda optokuplörün enfraruj diyodu iletime geçerek fototransistörü iletime sokar. Fototransistör ise röleyi çalýþtýrýr. Rölenin kontaðýna baðlý olan kontaktör bobini güç kontaklarýný kapatarak motorun çalýþmasýný saðlar.

5V 0

+ 5-12 V B

220 W

D

4N25

Alýcýyý besleyen kontaktörün bobini buraya baðlanýr.

Þekil 12.34: Bir fazlý asenkron motoru çalýþtýrýp durduran lojik kapýlý kumanda devresinin optokuplörlü olarak yapýlýþý

AC 220 V

2. AND Kapýsý ve JK FF'li Alýcý (Motor, Lâmba vb.) Kontrol Devresi Þekil 12.35'te verilen devre tek +5 V butonludur. Þemada birinci AND M kapýsýnýn giriþlerinde ilk anda 1 ve 0 3.3 k 7408 A 2 2 deðerleri vardýr. B'ye basýlýnca AND 7408 Q triyak J 4 15 B kapýsýnýn çýkýþýnda 1 oluþur. Butondan el G A1 1 BT136 16 14 Q çekilince AND kapýsýnýn çýkýþý 1'den 0'a K 3 7476 iner. Sinyalin düþen kenarý JK FF'yi 3.3 k tetikler. JK FF'nin çýkýþýna bufer (tampon, sürücü) olarak baðlanmýþ olan AND kapýsý triyaký sürerek alýcýyý çalýþtýrýr. JK Þekil 12.35: AND kapýsý ve FF, giriþine ikinci bir tetikleme palsi JK FF'li alýcý kontrol devresi gelene dek durumunu korur. Sorular 1. Üç fazlý asenkron motora bir start bir stop butonuyla yol verme devresinin kumanda güç þemasýný çiziniz. 2. Üç fazlý asenkron motora kumanda eden bir start bir stoplu devrenin lojik kapýlý þemasýný çiziniz. 3. Lojik devrelerde parazitik sinyallerin ne gibi olumsuz etkilerinin olduðunu anlatýnýz. 4. R ve L ile yapýlan, yüksek frekanslý istenmeyen sinyalleri bastýran pasif filtre devresini çizerek çalýþmasýný anlatýnýz. 5. RC zaman sabitesi nedir? Nasýl hesaplanýr? Yazýnýz. 6. Bir fazlý asenkron motoru çalýþtýrýp durduran lojik kapýlý devreyi çiziniz. 131

Bölüm 13: Programlanabilir Lojik Kontrol (PLC) A. PLC'nin Genel Tanýmý 1. Giriþ: Dijital elektronikte yaþanan geliþmelerin sonucu olarak programlanabilir lojik kontrol (PLC) devreleri üretilmiþtir. Baþka bir deyiþle PLC aslýnda mini bir bilgisayardýr. Bu cihazda verilen komutlara göre çýkýþdaki alýcýlarý çalýþtýrmayý saðlayan mikro iþlemci (microprocessor) entegreleri bulunur. Uygulamada bir çok model ve özellikte PLC aygýtý kullanýlmaktadýr. Her firmanýn ürettiði cihazýn kullanýlýþý ve özellikleri bazý farklýlýklar göstermektedir. Pratik olarak PLC'yi içinde bir çok röle, zamanlayýcý, sayýcý vb. bulunduran minik ama çok iþlevli bir kumanda panosu gibi düþünebiliriz. Ýlk üretilen PLC'lerin programlanmasýnda resim 13.1'de görüldüðü gibi mini klâvyeler kullanýlýyordu. Daha sonra Resim 13.1: Düþük bilgisayara baðlanan PLC'ler geliþtirildi. Günümüzde kapasiteli PLC cihazlarý üretilen bir çok PLC cihazýnýn bilgisayar baðlantýsý vardýr. Kullanýmý kolay yazýlýmlar (software) sayesinde çok kýsa sürede PLC'ye program yazýmý öðrenilebilmektedir. PLC'nin endüstriyel üretim süreçlerinde yer almasý, sürat, verimlilik, kalite, tasarruf, düþük maliyet gibi avantajlar saðlamýþtýr. PLC cihazýnda yapýlan programlamayý anlayabilmek için iyi düzeyde otomatik kumanda bilmek gerekir. Bunun yanýnda kumanda elemanlarýný (buton, röle, sýnýr anahtarý, yaklaþým sensörü, kontaktör, termik aþýrý akým rölesi, zaman rölesi, sayýcý, fotosensör, faz koruma rölesi vb.) tanýmadan devre dizayný yapmak mümkün deðildir. Not: Klâsik otomatik kumanda konusunda geniþ bilgi edinmek için endüstriyel elektronik adlý kitaba bakýnýz. PLC cihazý, giriþinden gelen bilgileri deðerlendirir, yapýlan programa göre çýkýþ verir. Giriþe baðlanan elemanlar buton, sýnýr anahtarý, yaklaþým sensörü, hareket sensörü, fotosensör vb. þeklindedir. Çýkýþ elemanlarý ise röle, selenoid valf, kontaktör, lâmba, mini motor vb. gibi olabilmektedir. Otomatik kumanda devrelerinin çiziminde, ABD, Alman, Rus, Fransýz, Türk vb. ülke normlarýnýn sembolleri kullanýlmaktadýr. PLC cihazlarýnýn üretimi çeþitli ülkeler tarafýndan yapýldýðýndan bunlarýn programlanmasýnda kullanýlan semboller de az ya da çok deðiþiklik göstermektedir. 2. PLC'li Kumanda Sisteminin Bazý Üstünlükleri I. PLC ile yapýlan kumanda sisteminde deðiþiklik yapmak için kablo baðlantýlarýný deðiþtirmeye gerek duyulmaz. Sadece cihaza yüklenen program deðiþtirilir. II. PLC'li kumanda sistemi çok az yer kaplar. III. PLC ile yapýlan kumanda sisteminde arýza bulmak kolaydýr. 132

IV. PLC ile yapýlan kumanda sisteminin programlanmasý telefon hatlarý kullanýlarak çok uzaktan yapýlabilir. (Not: Telefon hatlarý üzerinden PLC'nin programlanmasý bazý modellerde geçerlidir.) V. PLC ile yapýlan kumanda sisteminin çalýþmasý (simülasyonu) ekran üzerinde izlenebilir. VI. Devre, çalýþtýrýlmadan doðru çalýþýp çalýþmadýðý görülebilir.

giriþ elemanlarý

klâvye

giriþ terminalleri

PLC cihazý

çýkýþ terminalleri

gösterge (ekran)

çýkýþ elemanlarý Þekil 13.1: PLC'li kumanda sisteminin blok þemasý

3. PLC'li Kumanda Sisteminin Kýsýmlarý PLC'li kumanda sistemi þekil 13.1'de görülebileceði gibi üç ana kýsýmdan oluþur. Bunlar: a. Giriþ Elemanlarý: Buton, anî temaslý buton, anahtar, sensör, kontrol sinyalleri, b. Kontrol Birimi: Mikroiþlemcili dijital devre, c. Çýkýþ Elemanlarý: Röle, selenoid valf, kontaktör, lâmba, motor vb. PLC'de kontrol birimi yalnýzca program girme ve kontrol etme anýnda kullanýlýr. Bu ünite giriþdeki elemanlardan gelen sinyalleri kendi programýna göre deðerlendirerek çýkýþdaki alýcýlarý çalýþtýrýr. 4. PLC'nin Elektronik Devresinde Bulunan Birimler a. Merkezi iþlem birimi (CPU, central processing unit), b. Bellek (hafýza) birimi (RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM), c. Giriþ birimi, d. Çýkýþ birimi, PLC'nin çalýþmasý için gereken ve sürekli kullanýlacak bilgiler entegrelerden oluþan bellek devrelerinde saklanýr. Uygulamada bir kaç çeþit bellek devresi kullanýlmaktadýr. 5. Bellek (Hafýza) Çeþitleri

a. ROM Bellek (Read Only Memory, Yalnýzca Okunabilir Bellek) Yalnýzca okunabilen, bilgi yazýlamayan bellek türüdür. ROM'larda PLC'nin çalýþabilmesi için gereken en temel bilgi ve yazýlýmlar bulunur. 133

b. RAM Bellek (Random Access Memory, Rastgele Eriþimli Bellek) Enerjili olduðu sürece bilgi yazýlabilen ve okunabilen bellek türüdür. RAM'lerin enerjisi kesildiði anda tüm bilgiler yok olur. Kitabýn 8. bölümünde açýklanan transistörlü bistable multivibratör devresi en basit RAM olarak gösterilebilir. RAM belleðin içindeki bilgileri sürekli olarak saklamasý istenirse devre, þarj olabilen pil ile beslenir. Elektrik kesildiðinde RAM'in ihtiyacý olan enerji pilden saðlanýr. c. PROM Bellek (Programlanabilen ROM) Eðer kullanýcýnýn oluþturacaðý program ileride deðiþmeyecekse bu tip programlar kullanýcý tarafýndan bir kere program kaydý yapýlabilen PROM entegrelerinde saklanýr. PROM entegresinde bulunan bilgiler enerji kesildiðinde yok olmaz. d. EPROM (Erasable Programable ROM) Tekrar programlanabilen PROM'lara EPROM denir. Bu entegrelerin gövdelerinde þeffaf (ýþýðý geçiren) bir pencere vardýr. Entegrenin üzerindeki pencereden yaklaþýk 15-20 dakika boyunca ultraviyole ýþýn uygulanýrsa tüm bellek hücreleri (flip floplar) yeniden lojik 1 seviyesine gelir. Yani entegrenin programý silinir. e. EEPROM (E2PROM, Electrically Erasable PROM) Elektrik akýmý kullanýlarak sürekli silinip yazýlabilen EPROM'a EEPROM denir. Bu entegrede silme iþlemi ultraviyole ýþýn yerine, elektrik akýmýyla yapýlmaktadýr.

çýkýþ rölesi

çýkýþdaki alýcýyý çalýþtýran kontak

giriþ rölesi

alýcý

AC

DC

PLC cihazý

giriþ kontaðý

Þekil 13.2: Giriþ ve çýkýþ elemanlarýnýn PLC'ye baðlanýþýnýn basit olarak gösterilmesi

6. PLC'de Kumanda Devresi Tasarýmý Otomatik kumanda sistemlerinde, kurulacak devre, yapýlmak istenen iþin tüm olasýlýklarý göz önüne alýnarak tasarlanýr. Çalýþma koþullarýna göre yapýlacak iþlemin gerçekleþmesi için bir komut vermek gerekir. Komutlar, buton, anahtar, sensör vb. gibi elemanlar tarafýndan üretilir. Komutlara göre hangi iþlemin yapýlacaðý, PLC'ye, programcý tarafýndan girilir. PLC'ye program giriþi, anlamayý kolaylaþtýrmak için kumanda sembolüne benzeyen þekillerle yapýlýr. Klâvyede buton sembolüne basýldýðýnda (ya da fare ile buton sembolüne týklandýðýnda) ekranda programa butonun eklendiði görülür. Ancak, dijital devreye butonun dijital kodu gider. 134

PLC

Þekil 13.2'de görülebileceði gibi giriþ DC kontaðýna basýldýðýnda giriþ rölesinin DC R normalde açýk kontaðý kapanýr ve mikro iþlemcili devreye lojik 1 bilgisi gider. Bu buton veriye göre dijital devre çalýþarak çýkýþa optokuplör baðlý röleyi çalýþtýrýr. Çýkýþ rölesi kontaðýný kapattýðý zaman AC ile Þekil 13.3: Giriþe baðlanan butondan gelen verinin beslenen (röle, kontaktör, triyak, SSR, optokuplör (optik yalýtýcý) ile PLC devresine tristör, lâmba, motor vb. gibi) alýcý ulaþtýrýlýþýnýn basit olarak gösterilmesi çalýþmaya baþlar. Bazý PLC modellerinde ise giriþ rölesi yerine þekil 13.3'te görülen optokuplörlü sistem kullanýlýr. Bu yöntemde giriþ kontaðý kapandýðýnda optokuplörün içindeki enfraruj led ýþýk yaymaya baþlar. Ledin karþýsýnda bulunan fototransistör iletime geçerek dijital devreye lojik 1 bilgisini gönderir. Optokuplörlü giriþ, elektriksel bakýmdan tam bir yalýtým saðladýðýndan ve çok hýzlý çalýþtýðýndan daha saðlýklýdýr.

B. Siemens S7 200 Model PLC'nin Yapýsý, Özellikleri ve Programlanmasý 1. Güç Kaynaðý Elektronik devrelerin çalýþmasý için gerekli enerjiyi saðlar. 2. CPU (Central Proccessing Unit, MÝB, Merkezi Ýþlem Birimi) PLC'nin çalýþmasýný saðlayan lojik iþlemleri yapar. Program belleðindeki komutlarý tek tek inceleyerek programa göre iþler. Yapýlacak iþleri çýkýþ birimine yükler.

giriþ elemanlarý

giriþler

PLC

AC 220 V

çýkýþlar

röle

lâmba

selenoid 3. Giriþ ve Çýkýþ Birimleri çýkýþ elemanlarý PLC'nin komut almasýný ve buna göre alýcýlarýn çalýþmasýný saðlayan Þekil 13.4: PLC'ye giriþ ve çýkýþ elemanlarýnýn baðlanýþý elemanlarýn tümüdür. Sensörlerin ve yüklerin baðlandýðý kýsýmdýr. Giriþ modülü giriþe baðlý cihazlardan aldýðý bilgileri iþlemci kýsmýnda iþleme uygun hâle getirir. Giriþ birimlerinden alýnan bilgiler iþlemciye 5 volt olarak gider. Giriþ ve çýkýþ modülleri geniþletme (giriþ ve çýkýþ sayýsýnýn artýrýlmasý) imkânýna sahiptir.

4. Programlama Cihazlarý Yeni programýn yapýlmasý ya da var olan program üzerinde deðiþiklik yapmak için kullanýlan cihazlardýr. Simatic S7 200 ailesi PLC'ler maksimum 64 giriþ, 64 çýkýþý bulunan küçük hacimli otomasyon sistemlerinin kumanda devreleri ve 12 analog giriþ, 4 analog çýkýþ noktasý gerektiren, geri beslemeli kumanda devrelerinin yapýlmasýnda kullanýlabilir. 135

S7 200 serisinin, CPU 210, CPU 212, CPU 214, CPU 215, CPU 216 ve CPU 222 vb. gibi modelleri vardýr. Þekil 13.5'te CPU 212 model PLC'nin görünümü verilmiþtir. PLC'de giriþ elemanlarý 'I' harfiyle gösterilir. Numaralandýrma ise I0.0, I0.1... þeklinde yapýlýr. CPU 212 modelinde I0.0'dan I0.7'ye kadar 8 giriþ vardýr.

Þekil 13.5: S7 200 serisi CPU 212 AC/DC röle ünitesi

Ana üniteye ilave devre modülleri takýlarak giriþ sayýsý yükseltilebilir. Örneðin EM 223 modülünde 16 giriþ vardýr. Bundan iki adet kullanýlacak olursa, ana ünitedeki 8 giriþ sayýsýyla birlikte toplam giriþ 40 olur. Þekil CPU 212 ana ünitesi geniþletme ünitesi (EM 221) 13.6'da görüldüðü gibi EM 221 modülünde ise 8 giriþ vardýr. Þekil 13.6: S7 200 CPU ana ünitesi ve EM 221 geniþletme modülü ilavesi CPU 212'de 3 analog giriþ bulunan EM 235 modülünden iki adet kullanýlarak toplam 6 analog giriþ elde edilebilir. PLC'de çýkýþ elemanlarý 'Q' harfiyle gösterilir. Numaralandýrma ise Q0.0, Q0.1... þeklindedir. CPU 212 model PLC'de 6 çýkýþ vardýr. Ana ünite üzerine ek modüller geniþletme ünitesi (EM 222) CPU 212 ana ünitesi takýlarak çýkýþ sayýlarý artýrýlabilir. Þekil 13.7: S7 200 CPU ana ünitesi ve EM Örneðin EM 223 modülünde 16 çýkýþ 222 geniþletme modülü ilavesi vardýr. Bundan iki adet kullanýlacak olursa PLC'de toplam çýkýþ sayýsý 38 olur. Þekil 13.7'de görüldüðü gibi EM 222 modülünde ise 6 adet çýkýþ vardýr. CPU 212'de 1 analog çýkýþ bulunan EM 235 modülünden iki adet kullanýlarak toplam 2 analog çýkýþ elde edilebilir. PLC'de yardýmcý röleler þekil 13.8'de görüldüðü gibi M harfiyle gösterilir. Numaralandýrýlmasý M0.1...M15.7 þeklinde yapýlýr. CPU 212 PLC'de 128 adet, CPU 214'te ise 256 adet yardýmcý röle vardýr. Bu Þekil 13.8: S7 200 CPU 212'de yardýmcý elemanlarýn PLC dýþýna fiziksel bir rölelerin numaralanýþý çýkýþý söz konusu deðildir. Baþka bir deyiþle yardýmcý röle kontaklarý sadece programlamada (tutma, mühürleme vb.) kolaylýk saðlar. Öte yandan, sayýcý ve zamanlayýcý gibi elemanlar da yardýmcý röledir. 136

Bazý PLC cihazlarýnýn teknik özellikleri þöyledir: Model: S7 200 (CPU 212) Giriþ sayýsý: 8 ( I0.0 - I0.7) Çýkýþ sayýsý: 6 (Q0.0 - Q0.5) Zamanlayýcý (T) sayýsý: 32 Sayýcý (C) sayýsý: 64 (aþaðý-yukarý) Bit sayýsý: 2048 Sýralý kontrol rölesi (S): 128 Dahili (M) röle sayýsý: 256 Model: S7 200 (CPU 222) Giriþ sayýsý: 8 ( I0.0 - I0.7) Zamanlayýcý (T) sayýsý: 256 Bit sayýsý: 2048 Dahili (M) röle sayýsý: 256

Çýkýþ sayýsý: 6 (Q0.0 - Q0.5) Sayýcý (C) sayýsý: 256 (aþaðý-yukarý) Sýralý kontrol rölesi (S): 256

Model: LOGO 230 RC Giriþ sayýsý: 6 Zamanlayýcý çeþidi: 3 Gerçek zaman saati: Var.

Çýkýþ sayýsý: 4 Sayýcý çeþidi: 2

5. Zaman Röleleri S7 200 model PLC'de iki ayrý özellikte zaman geciktirici vardýr. a. Belleksiz (On-Delay) Zamanlayýcý Giriþine tetikleme sinyali geldiði sürece zamaný sayan, giriþ sinyali kesildiðinde resetlenen (sýfýrlanan) elemandýr. Bu eleman TON kýsaltmasýyla anýlýr. Belleksiz zamanlayýcý, bobini enerjilendikten t süresi kadar sonra kontaklarýnýn konumunu deðiþtirir. Rölenin enerjisi ayarlanan süre dolmadan kesilecek olursa eleman resetlenir. Yani baþa döner. Þekil 13.9'da verilen sembolde IN giriþine tetikleme sinyali geldiðinde maksimum zaman deðerine dek çalýþma olur. TXXX ayarlanan deðer (PT) olunca çýkýþ biti SET edilir. Sayma anýnda IN giriþi 0 olursa sayma durur ve röle sýfýrlanýr. Zaman rölesinde sayma iþlemi 32767 deðerine kadar olabilir. Bu sayý yaklaþýk 54 dakikaya eþittir. Þekil 13.10'da verilen örnekte I0.0 tarafýndan zaman rölesinin IN giriþine '1' sinyali geldiði sürece sayma sürer. Ayarlanan deðere ulaþýldýðýnda (10x500 = 5000 ms = 5 saniye sonra) T35 biti '1' olur. T35 kontaðý kapanarak Q0.0'ýn enerjilenmesini saðlar. b. Bellekli (Retentive On-Delay) Zaman Rölesi Giriþine sinyal uygulandýðýnda zamaný sayan, giriþ sinyali kesildiðinde son deðeri saklayan, giriþ sinyali yeniden geldiðinde kaldýðý yerden saymaya devam eden elemandýr. TONR kýsaltmasýyla anýlan bu zamanlayýcýnýn sembolü þekil 13.11'de verilmiþtir. Sembolde, IN: Zaman rölesi giriþi, PT: Ýstenen zamandýr. 137

Þekil 13.9: Belleksiz zamanlayýcý sembolü

Þekil 13.10: Belleksiz zamanlayýcýlý devresi örneði

Þekil 13.11: Bellekli zamanlayýcý sembolü

Þekil 13.12'de verilen devrede I0.0 sinyali geldiði sürece zaman rölesi preset (PT) deðerine ulaþmaya çalýþýr. PT deðerine ulaþýlamadan I0.0'a gelen sinyal kesilirse, eleman bulunduðu deðeri aklýnda tutar. Tekrar tetikleme geldiðinde zamanlayýcý kaldýðý deðerden saymayý sürdürür. PT deðerine ulaþýldýðýnda T0 biti 1 olur ve Q0.0 enerjilenir. Zaman rölesini restlemek için I0.1 adresi 1 olmalýdýr.

6. Sayýcýlar S7 200 PLC'de iki tür sayýcý vardýr: a. Yukarý (Up) Sayýcý CTU olarak adlandýrýlmýþtýr. Sayýcý, CU giriþinin yükselen kenarýnda tetiklenerek saymaya baþlar. CXXX deðeri PV'ye eþit olduðunda çýkýþ lojik 1 olur. Reset ucuna sinyal geldiðinde çýkýþ sýfýrlanýr. Maksimum sayma deðeri 32767'dir. b. Yukarý (Up)-Aþaðý (Down) Sayýcý CTUD olarak adlandýrýlmýþtýr. Ýki yönde de sayma yapabilir. CU (yukarý say) giriþi 1 olduðunda aþaðý sayma olur. Sayma iþlemi anýnda CXXX=PV olunca ya da reset sinyali gelince sayýcý sýfýrlanýr. Maksimum sayma 32767'ye kadardýr. Þekil 13.14'te verilen devrede I0.0'a gelen sinyal yukarý sayma iþlemini, I0.1'den gelen sinyal ise aþaðý sayma iþlemini yaptýrýr. Ayarlanan deðere (PV) ulaþýldýðýnda C50 biti 1 olur ve Q0.0 çýkýþý enerjilenir. 7. Master Kontrol Set PLC üniteleri içindeki belirli bölümler devreye alýnmak istendiðinde bu röleler kullanýlýr. Eðer S bit deðeri T ya da C ise hem sayýcýnýn/zaman rölesinin bit deðeri, hem de sayma deðeri sýfýrlanýr. 8. Master Kontrol Reset PLC üniteleri içindeki belirli bölümler devre dýþý edilmek istendiðinde bu röleler kullanýlýr. Master kontrol rölelerinin programýnýn yazýmý 2 hatta gerçekleþtirilir. Bu hatlar, set ve reset edilecek bölümün baþlangýç ve bitiþ noktalarýdýr. Þekil 13.17'de verilen programda I0.0 giriþinden 1 geldiðinde Q0.0'dan baþlayarak Q0.0 ve Q0.1 olarak iki çýkýþ birden reset edilmektedir. Set ve resetli devrelerde, kumanda elemanlarýnda mühürleme yapmada karþýlaþýlan 138

Þekil 13.12: Bellekli zamanlayýcý devresi örneði

(a)

(b)

Þekil 13.13: a) Yukarý b) Aþaðý sayýcý sembolü

Þekil 13.14: CTUD'lu devre örneði S bit: I, Q, m, SM, S, C, T, V S: Devreye alma (set) N: Kaç adet çýkýþýn set edileceði

Þekil 13.15: Master kontrol set sembolü

R

S bit: I, Q, m, SM, S, C, T, V S: Devreden çýkarma iþlemi N: Kaç adet çýkýþýn reset edileceði

Þekil 13.16: Master kontrol set sembolü

kontak titreþimlerinin yol açtýðý, mühürleme yapmama gibi sakýncalar ortadan kalkmaktadýr. 9. Özel Bellek Bitleri (SMB, Special Memory Bit) Özel bellek biti (SM0.0, SM0.7) programlamada kolaylýk saðlayacak 8 bite sahiptir.

Þekil 13.17: Set ve reset uygulamasý

SM Bitlerinin Açýklanmasý SM0.0: Her zaman ON (2'ye set edilmiþtir.) SM0.1: Ýlk tarama biti (ilk taramada 1, sonrakilerde 0) SM0.2: Kalýcý verilerde silinme var. Sadece ilk taramada anlam taþýr. (0 veri kaybý yok, 1 veri silindi.) SM0.3: Enerji verildi biti (Enerji verildikten sonraki ilk taramada 1, Þekil 13.18: SM0.5 ve CTU ile yapýlmýþ sonrakilerde 0) zaman rölesi devresi örneði Not: SM0.1'den farklý olduðuna dikkat ediniz. SM0.4: 60 saniyelik darbe jeneratörü SM0.5: 1 saniyelik darbe jeneratörü SM0.6: Tarama jeneratörü (periyodik olarak bir taramada 1 sonraki 0) SM0.7: Konum sivici pozisyonu (0 TERM, 1 RUN) Þekil 13.18'de verilen devrede I0.0 giriþi lojik '1' olduðunda SM0.5'in kare dalga sinyallerini C0 sayýcýsý saymaya baþlar. C0 sayma deðerine ulaþtýðýnda Q0.0 çýkýþýný enerjilendirir. 10. Deðiþken Bellek (Variable Memory) V harfiyle gösterilir. Oku/yaz iþlemleri için RAM'de saklanýr. Deðiþken bellek iki bölümden oluþur. I. Data blok 1 (DB1), CPU 212'de V belleðinin ilk 128 baytý, CPU 214'te ilk 512 baytýdýr. DB1'in her yükleniþinde bu kýsým RAM dýþýnda kalýcý belleðe de (EEPROM) otomatik olarak kopyalanýr. II. V belleðinin geri kalan kýsmý kullaným olarak DB1'den farklý deðildir. Ancak EEPROM'a kopyalanamaz. 11. Shift Register (Kaydýrmalý Kaydedici, Akümülâtör) Yardýmcý rölelerin birkaç adedinin bir araya getirilmesiyle elde edilir. Shift register'da grup içindeki bir röle baþka amaçla kullanýlmaz. Yalnýzca shift register iþlemi için kullanýlabilir. Ýlk yardýmcý röle numarasý, shift register numarasý olarak adlandýrýlýr. Reset bobininin 139

DATA S BIT: I, Q, M, SM, S, T, C, V N: VB, IB, QB, MB S BIT: Kütüðün baþlangýç deðeri N bit: Bit olarak uzunluðu (N pozitif ise datalar küçükten büyüðe doðrudur. N negatif ise datalar ters yönlüdür).

Þekil 13.19: Shift register sembolü

enerjisi kesildiðinde, tüm shift register'lar sýfýrlanýr. Malzeme ve veri akýþ kontrolü için büyük kolaylýk saðlayan bu eleman, bir bit deðerini N ve S bit ile tanýmlanan kütüðe (register) yazar ve kaydýrýr. S bit kütüðün baþlangýç adresini, N ise bit olarak uzunluðunu tanýmlar. N pozitif olursa kütüðün son biti S BIT+N'dir ve datalarýn hareket yönü küçük adresten büyüðe doðrudur. N, negatif olursa kütüðün son biti S BIT-N'dir ve hareket yönü terstir. 12. S7 200 Model PLC'ye Program yazýmý S7 200 serisi PLC'leri programlamak için, hem komut (deyim) listesi (STL, statement list) hem de merdiven (ladder) diyagramý yöntemleri kullanýlabilir.

Çizelge 13.1: S7 200 model PLC'nin komutlarý, ladder diyagram sembolleri ve komut listesi (STL) karþýlýklarý

a. Komut Listesi (STL) Her iþlem için belirlenmiþ komutlarýn belirli bir kurala göre yazýlmasýyla yapýlýr. STL (statement list) komutlarý çizelge 13.1 ve çizelge 13.2'deki gibidir. -Bit Mantýðý

AND (A) AND DEÐÝL (ALD) AND yükle (ALD) Anýnda AND (AI) Anýnda AND DEÐÝL (ANI) Anýnda çýkýþ (=I) Anýnda OR (OI) Anýnda OR DEÐÝL (ONI) Anýnda reset (RI) Anýnda set (SI) Anýnda yükle (LDI) Anýnda yükle deðil (LDNI) Çýkýþ (=) Düþen kenar (ED) Lojik deðilleme (NOT) Lojik kesme (LPP) Lojik okuma (LRD) Lojik itme (LPS) OR (O) OR DEÐÝL (ON)

OR yükle (OLD) Reset (R) Set (S) Yükle (LD) Yükle deðil (LDN) Yükselen kenar (EU) -Program Akýþ Kontrolu Alt program (SBR) Alt program çaðýr (CALL) Alt program koþullu dönüþ (CRET) Alt programdan koþulsuz dönüþ (RET) Ana program sonu (MEND) Dur (STOP) Etiket (LBL) Etikete sýçra (JMP) For, için (FOR) Gözetleyiciyi resetle (WDR) Koþullu son (END)

Next, gelecek (NEXT) Ýþlem yok (NOP) -Word (Kelime) Mantýðý AND bayt (ANDB) AND double word (ANDD) AND word (ANDW) Baytý arttýr (INCB) Baytý azalt (DECB) Baytý ters çevir (INVB) Duble word'u arttýr (INCD) Duble word'u azalt (DECD) Duble word'u ters çevir (INVD) ÖZEL VEYA bayt (XORB) ÖZEL VEYA duble word (XORD) ÖZEL VEYA word (XORW) OR bayt (ORB) OR duble word (ORD) OR word (ORW) Word'u arttýr (INCW)

Çizelge 13.2: Komut listesi

Þekil 13.20'deki kumanda devresinde start butonuna basýldýðýnda K1 rölesi enerjilenir. K1 rölesine ait 2 adet kontak konum deðiþtirir. Buton serbest býrakýlsa dahî röle enerjili kalýr. Ýkinci enerji hattýndaki selenoid valf (bobinli vana) enerjilenir. Üçüncü hattaki lâmba söner. Devreyi eski konumuna getirmek için stop butonuna basýlýr. 140

start

selenoid

Þekil 13.20: Kumanda devresi örneði

Þekil 13.21: Kumanda devresinin PLC'ye uygulanýþý

Þekil 13.21'de, þekil 13.20'de verilen kumanda devresinin PLC üzerinde uygulanýþý, çizelge 13.3'te ise þekil 13.20'de verilen kumanda devresinin STL komutlarý verilmiþtir. b. Merdiven (Ladder) Diyagramý Çizelge 13.3: Kumanda devresinin komutlarý (STL) Bu tip kumanda þekli, kumanda devrelerinin ANSI (ABD) standartlarýnýn devre sembolleriyle gösteriliþine benzeyen þekilli programlama yöntemidir. Bu yöntemde komutlar yerine kumanda sembolleri kullanýlýr. Otomatik kumandayý iyi bilen bir teknik eleman ladder diyagramýyla PLC'ye program girmeyi çok iyi anlayabilir. Ladder diyagramý oluþturulurken özen gösterilmesi gereken noktalar þunlardýr: I. Ladder diyagramýnda iþaret akýþý soldan saða ve yukarýdan aþaðýya doðrudur. II. S7 200 serisinde her satýr network (devre) olarak anýlýr. III. Her satýr röle ya da yardýmcý röleyle sonlanýr. IV. Ýki daðýtým hattý arasýna, direkt olarak röle ya da yardýmcý röle baðlanmaz. Böyle bir zorunluluk varsa, önüne normalde kapalý bir kontak baðlanýr. V. Çýkýþlar birbirine paralel olarak baðlanabilir.

C. PLC'de Programlama Yazýlýmlarý (Software)

Þekil 13.22: Micro/Win yazýlýmýnýn bilgisayara kuruluþu

1. Giriþ S7 200 serisi PLC'lerde DOS ortamýnda çalýþan, STEP 7-Micro/DOS ve Windows ortamýnda çalýþan Micro/Win yazýlýmlarýyla hem komut listesi (STL), hem de merdiven diyagramý (LAD) tekniði kullanýlarak programlama yapýlabilir. Windows ortamýnda çalýþan Toolite STL

Þekil 13.23: Micro/Win yazýlýmýnýn Ýngilizce sürümünün mönüleri

141

yazýlýmýnda ise yalnýzca komutlar girilerek programlama yapýlabilmektedir. Windows iþletim sistemi altýnda çalýþan Micro/Win yazýlýmý kullanýlarak hem merdiven diyagramý hem de komut listesi yöntemiyle program yapma, bu iki program dilini birbirine dönüþtürme mümkündür. Ayrýca PLC cihazý bilgisayara baðlanýnca devrenin çalýþmasý simülasyon olarak da incelenebilmektedir. Micro/Win yazýlýmý çalýþtýrýldýðýnda yeni bir dosya (proje) açýlmak istendiðinde karþýmýza þekil 13.24'te görüldüðü gibi CPU tipini belirlemeye yönelik iletiþim penceresi açýlýr. Fare ile PLC'nin CPU modeli seçilir. Bu bilinmiyorsa CPU tipini oku (Read CPU type) butonuna týklanýr. Bu iþlem sonucunda yazýlým, bilgisayara baðlanan PLC'nin CPU'sunu Þekil 13.24: Bilgisayara baðlý PLC'nin CPU'sunun tanýr. tipini belirtmeyi saðlayan iletiþim penceresi Þekil 13.25'te görüldüðü gibi açýlan ana mönü penceresinde, mönü çubuðunun üzerinde project (proje), edit (düzenle), (Devre 1) (Buraya tek satýrlýk baþlýk yazabilirsiniz) view (görünüm), CPU, debug (test), tools (araçlar), setup (kurulum), window (pencere), help (yardým) seçenekleri Þekil 13.25: Micro/Win yazýlýmýnýn ana mönüsü görülür. Micro/Windows yazýlýmýnda new (yeni) proje açýlýnca ekrana gelen ladder editöründe, merdiven diyagramý (LAD) kullanýlarak PLC programý yapýlýr. Kulanýcý baþka bir programlama editörü kullanmak isterse mönü çubuðu üzerinde bulunan seçenek tuþlarýyla istediði yöntemi kullanabilir 2. Micro/Windows Yazýlýmýnýn Mönülerinin Görevleri a. Proje (Project) Yeni proje açma, daha önce kaydedilmiþ projeyi açma, yazdýrma gibi iþlemleri yapar. Þekil 13.26'ya bakýnýz. b. Düzenle (Edit) Kes, kopyala, yapýþtýr vb. gibi iþlemleri yapar. Þekil 13.27'ye bakýnýz. c. Görünüm (Wiev) Ekranda görülen mönüler (komut listesi, ladder, data bloðu vb.) üzerinde deðiþiklik yapmak için kullanýlýr. Þekil 13.28'e bakýnýz. 142

Paste

Save all Save as

Paste Network Upload Download

Þekil 13.26: Proje sekmeleri

d. CPU Run (çalýþ), stop (dur) gibi bilgisayarla PLC arasýnda iletiþim gerektiren iþlemleri yapan mönüdür. CPU çalýþma konumunu deðiþtirmek, derlemek, PLC'den okumak, PLC'ye program yüklemek, CPU içeriðini silmek, CPU modelini ve bilgileri okumak, bellek kartuþunu programlamak þekil 13.29'da verilen mönü ile yapýlýr. Run seçeneði CPU'yu çalýþtýrýr. Bu sýrada CPU anahtarý TERM konumunda olmalýdýr. Stop seçeneði CPU'yu durdurur. Bu iþlemi yapabilmek için de CPU anahtarý TERM konumunda olmalýdýr.

Þekil 13.27: Düzenle sekmeleri

Þekil 13.28: Görünüm sekmeleri

Þekil 13.29: CPU sekmeleri

e. Test Þekil 13.30: Test sekmeleri Girilen programýn simülasyon yardýmýyla uygun þekilde çalýþýp çalýþmadýðý burdan gözlemlenebilir. Tarama çalýþtýr sekmesi icra edilecek program tarama sayýsýný girmek için bir diyalog kutusu açar. Program girilen deðer kadar çalýþýr. Daha sonra CPU stop konumuna geçer. Tarama sayýsý 1 ile 65535 arasýnda olabilir. Ekranda hazýrladýðýmýz bir programý PLC'ye yükledikten sonra, PLC bilgisayara baðlýyken ladder durumu açýk ifadesini seçili hâle getirip, PLC'de programý çalýþtýrýrsak, ekranda bu çalýþmanýn simülasyonunu izleyebiliriz. Bu seçenek iptal edildiðinde simülasyon durur. f. Araçlar (Tools) Bu mönüde iki seçenek vardýr. TD200 seçeneði, TD 200'ü konfigüre etmede kullanýlýr. Bu sekmeyle birden çok konfigürasyon bloðu oluþturulabilir. Ya da mevcut olanlar yeniden 143

düzenlenebilir. Not: TD200 yalnýzca S7 serisi PLC'ler için üretilmiþ olan, PLC'deki programa basit müdahalelere olanak saðlayan, ayrýca PLC'deki arýzalarý gösterebilen basit bir operatör panelidir.

Þekil 13.31: Araçlar sekmeleri

g. Kurulum (Setup) Görünüm ve iletiþimle ilgili ayarlarýn yapýlmasýný saðlar. Bu Þekil 13.32: Kurulum sekmeleri mönüyle, programlama dili, gösterim seti, data blok parametreleri, CPU ve COM portunu, iletiþim hýzýný deðiþtirebiliriz. Tercihler sekmesinde baþlangýçdaki editör (STL ya da LAD), gösterim seti (uluslararasý ya da Simatic) seçilebilir. Bu seçimin etkili olabilmesi için Micro/Windows yazýlýmýndan çýkýlýp yeniden giriþ yapýlmalýdýr. Ýletiþim diyalog kutusunda ise COM 1 ve COM 2 gibi PLC'nin yapýlacaðý baðlantýlar ve iletiþim hýzý seçilebilir. Genelde PLC baðlantýsý COM 2 giriþine yapýlýr. Eðer bilgisayarda bu kýsým (giriþ, port) olmasýna raðmen, Windows'a tanýtýlmamýþsa iletiþim kurulamaz. Ýletiþim hýzý 9600 ya da 19600 olarak seçilmelidir. Seçilen iletiþim hýzýna göre, PLC ile bilgisayar arasýndaki baðlantý kablosu üzerindeki siviçlerle (anahtar) ayarlama yapýlmalýdýr. Þekil 13.33: Pencere sekmeleri

h. Pencere (Window) Programýn pencerelerini düzenlemeyi ve açýk pencerelerin listesini görebilmeyi saðlar. ý. Yardým (Help) Yazýlým ve çalýþtýrma ile ilgili bilgi dosyalarýný içeren sekmedir.

(a)

(b) (c)

(d)

(e)

(f)

Þekil 13.34: Yardým sekmeleri

(g)

(h)

(ý)

(i)

(j)

(k)

(l)

(m) (n)

(o) (ö)

(p)

Þekil 13.35: Araç çubuðu

i. Araç Çubuðu Þekil 13.35'te, a) Yeni bir proje oluþturur. b) Mevcut projeyi açar. c) Deðiþiklikleri kaydeder. d) Aktif pencereyi yazdýrýr. e) Seçilen elemaný keser. f) Seçilen elemaný panoya kopyalar. 144

g) Panodakileri seçilen yere kopyalar. h) Projedeki aktif pencereyi derler. ý) Projeyi PLC'den okur. Açýk olan projeye CPU'dan seçilen program bileþenlerini aktarýr ve üzerine yazar. Açýlan diyalog kutusundan programýn tümü, data bloðu, CPU konfigürasyonu okunur. i) Projeyi PLC'ye yükler. Açýk proje bileþenlerini CPU'ya aktarýr ve PLC'dekinin üzerine yazar. Programda yapýlan deðiþiklikler CPU'ya aktarýlmadan test edilemez. Bu gibi durumlarda durum tablosu ya da ladder durumunda yanýltýcý sonuçlar gözlenebilir. Bu nedenle yapýlan deðiþiklikler CPU'ya aktarýlmalýdýr. CPU, yükleme sýrasýnda stop konumunda olmalýdýr. Bu iþlem ya CPU üzerindeki sivicin TERM konumuna alýnýp Micro/Win ile STOP'a getirilmesiyle, ya da sivicin direkt olarak stop konumuna alýnmasýyla saðlanýr. j) CPU'yu RUN konumuna sokar. Programýn uygulamasýný yapmaya yarar. Program çalýþtýkça giriþ ve çýkýþlar güncellenir. k) CPU'yu stop konumuna sokar. Program uygulamasý durur. Bu iþlemi yapabilmek için CPU sivici TERM konumuna alýnmalýdýr. l) Projeyi ladder editöründe gösterir. m) Projeyi komut listesi editöründe gösterir. n) Projenin data bloðunu gösterir. o) Projenin sembol tablosunu gösterir. ö) Projenin durum tablosunu gösterir. p) Yardýma eriþimi saðlar. 3. Micro/Win Yazýlýmýyla PLC Programlarýnýn Hazýrlanmasý Programda F2 tuþu, komut grubu listesini seçer. Buradaki komutlar þekil 13.36'da verilmiþtir. F3 tuþu F2'de yer alan komutlarý listeler (þekil 13.37). F4 tuþu normalde açýk kontak seçer (ekler). F5 tuþu normalde kapalý kontak seçer (ekler). F6 tuþu çýkýþ rölesi seçer (ekler). F7 tuþu dikey çizgi çizer (ekler). F8 tuþu yatay çizgi çizer (ekler). F10 tuþu araya bir devre sokar (ekler).

Þekil 13.36

4. Düzeltme Tuþlarý a. Back Space: Devreyi geriye doðru siler. b. Ctrl + Ok: Basýlan ok yönünde çizgi siler. 5. Yönlendirme Tuþlarý a. Home: Ýmleci devrenin baþýna getirir. b. End: Ýmleci devrenin sonuna getirir. c. Ctrl + Home: Ýmleci program dosyasýnýn baþýna getirir. d. Ctrl + End: Ýmleci program dosyasýnýn sonuna getirir. e. Ok Tuþlarý: Ýmleç basýlan ok yönünde ilerler.

Þekil 13.37

D. S7 200 PLC Cihazýnýn Bilgisayar ile Programlanmasýna Ýliþkin Örnekler Örnek 1: Verilen kumanda devresini PLC'ye aktarýnýz. Çözüm: Þekil 13.38'de verilen þekil, alýcýyý bir start bir stop butonu ile çalýþtýrýp durdurmayý saðlar. 145

Þekil 13.39'daki ladder diyagramýný bilgisayarda start oluþturmak için fare kullanýlabileceði gibi kýsa yol tuþlarýndan da yararlanýlabilir. stop F4'e basarsak bir açýk kontak oluþur. Ve Kontaða isim vermemiz istenir. Açýk kontak giriþ elemaný olduðu için I0.0 þeklinde numara Þekil 13.38: Kumanda devresi Þekil 13.39: Programýn verilir. bilgisayara girilmiþ son hâli Ýkinci adýmda, S2 butonu için açýk bir kontak konur. Bunun nedeni: Stop butonu PLC giriþine (I0.1) baðlanýp PLC RUN moduna geçtiðinde I0.1 lojik 1 sinyali aldýðýndan kapalý kontak Y1 hâline döner. Bu nedenle giriþine stop butonu baðlanan adreslerde açýk kontak kullanýlýr. Üçüncü adýmda, çýkýþ Þekil 13.40: PLC'ye giriþ ve çýkýþ birimlerinin baðlanýþý elemaný F6 tuþuyla eklenir. Dördüncü adýmda, mühürleme iþlemi yapýlýr. Bu iþlem için imleç I0.0 giriþinin üstüne getirilir. F7 tuþu kullanýlarak aþaðý doðru dikey çizgi oluþturulur. Ýmleç I0.0'ýn altýna getirilerek açýk kontak eklenir ve Q0.0 þeklinde numaralanýr. Beþinci adýmda, programýn sona erdiðini belirten END elemaný eklenir. F2 tuþuna basýlýr. Burada bulunan program akýþý kontrolü (program control) seçilir. F3 tuþunun diyalog kutusunda F2'nin konumuna göre deðiþen seçenekler belirir. F3 diyalog kutusuna týklanarak buradan END sekmesi seçilir. END'e týklanýnca ekranda END satýrý belirir. Örnek 2: AND (VE) kapý devresini PLC'de oluþturunuz. Çözüm: Þekil 13.41'de verilen þekilde alýcýnýn çalýþabilmesi için S1 ve S2 butonlarýnýn kapalý olmasý gereklidir. Þekil 13.42'de AND kapý devresinin Micro/Win yazýlýmý kullanýlarak hazýrlanan ladder diyagramý, çizelge 13.4'te ise programýn

Þekil 13.41: Kumanda devresi

146

Þekil 13.42: Programýn bilgisayara girilmiþ son hâli

komut listesi (STL) ve þekil 13.43'te ise giriþ-çýkýþ birimlerinin PLC cihazýna baðlanýþý verilmiþtir.

Þekil 13.43: PLC'nin giriþ ve çýkýþ birimlerinin baðlanýþý

Çizelge 13.4: Programýn komut listesi

Örnek 3: NOT (DEÐÝL) kapý devresini PLC'de oluþturunuz. Çözüm: Þekil 13.44'te kontaðý normalde kapalýdýr ve lâmba yanmaktadýr. Kontak açýldýðýnda ise lâmba söner.

Þekil 13.45: Programýn bilgisayara girilmiþ son hâli

Þekil 13.44: Kumanda devresi

Çizelge 13:5 Programýn komut listesi

Þekil 13.46: PLC'nin giriþ ve çýkýþ birimlerinin baðlanýþý

Örnek 4: ABD normuna göre çizilmiþ olan bir start bir stoplu motor kontrol devresinin ladder diyagramýný bilgisayar ortamýnda çiziniz. Çözüm: Þekil 13.47'de verilen devrede baþlatma butonuna (BB) basýlýnca M kontaktörü çalýþýr ve motor yol alýr. M'nin mühürleme kontaðý sayesinde BB'den elimizi çeksek dahî motor çalýþmasýný sürdürür. Durdurma butonuna (DB) basýlýnca motor durur. R

DB

Mp

BB M

M

M 3~ mot.

Þekil 13.47: Bir start bir stoplu motor kontrol devresinin ABD normuna göre çizilmiþ kumanda ve güç devresi

Þekil 13.48: Bir start bir stoplu motor kontrol devresinin ladder diyagramý

Örnek 5: ABD normuna göre çizilmiþ olan kesik çalýþtýrma devresinin ladder diyagramýný bilgisayar ortamýnda çiziniz. Çözüm: Þekil 13.49'da verilen devrede baþlatma butonuna (BB) basýlýnca M kontaktörü 147

Çözüm: Þekil 13.52'de verilen devrede ileri (Ý) butonuna basýldýðýnda Ý kontaktörü enerjilenir ve motor bir yönde dönmeye baþlar. Stop butonuna basýlýnca Ý kontaktörü ilk konumuna döner. G butonuna basýldýðýnda G kontaktörü enerjilenir ve motor bir öncekinin tersi yönde dönmeye baþlar.

Mp

Þekil 13.49: Kesik çalýþtýrma devresinin ABD normuna göre çizilmiþ kumanda devresi

buton anahtar sensör

Þekil 13.50: Kesik çalýþtýrma devresinin ladder diyagramý

çýkýþlar (outputs)

giriþler (inputs)

24 V

0.0

giriþ rölesi

çýkýþ rölesi

PLC 24 V

Örnek 6: Üç fazlý asenkron motorun ABD normuna göre çizilmiþ ileri-geri çalýþtýrma devresinin ladder diyagramýný bilgisayar ortamýnda çiziniz.

R

S7 200 CPU 212

lâmba (yük)

topraklama

çalýþýr ve motor yol alýr. BB'den elimizi çektiðimizde motor durur.

Þekil 13.51: Kesik çalýþtýrma devresinin S7 200 PLC üzerinde kuruluþu

R

Ý

G

stop

Ý

Mp

G 3~ mot.

Þekil 13.52: Üç fazlý asenkron motorun kontak kilitlemeli devir yönü deðiþtirme devresinin ABD normuna göre çizilmiþ kumanda devresi

Þekil 13.53: Üç fazlý asenkron motorun devir yönü deðiþtirme devresinin ABD normuna göre çizilmiþ güç devresi

Þekil 13.54: Üç fazlý asenkron motorun devir yönü deðiþtirme devresinin ladder diyagramý

Çizelge 13.6: Þekil 13.53'teki devrenin komut listesi

Örnek 7: PLC'nin giriþine baðlanan iki sensör de (anahtar, buton vb.) kapandýðýnda alýcýyý çalýþtýran devrenin, a. Kumanda devresini, b. Ladder diyagramýný, c. Komut listesini (STL) d. PLC üzerindeki baðlantýsýný hazýrlayýnýz. Çözüm: Þekil 13.55'te verilen basit kumanda devresinde görüldüðü gibi iki kumanda kontaðýda kapandýðý taktirde alýcý (kontaktör, lâmba, motor vb.) çalýþýr. Þekil 13.56'da verilen ladder diyagramýnda I0.0 ve I0.1 sensörü (buton) kapandýðýnda Q0.0 çýkýþ rölesi harici (dýþ) kontaðýný kapatarak alýcýnýn çalýþmasýný saðlar. 148

Þekil 13.55: Ýki sensör de kapandýðýnda alýcýyý çalýþtýran devrenin kumanda devresi

Þekil 13.56: Ýki sensör de kapandýðýnda alýcýyý çalýþtýran devrenin ladder diyagramý

Örnek 8: PLC'nin giriþine baðlanan iki sensörden herhangi birisi kapandýðýnda alýcýyý çalýþtýran devrenin, a. Kumanda devresini, b. Ladder diyagramýný, c. Komut listesini (STL) hazýrlayýnýz. Çözüm: Þekil 13.58'de kumanda devresi, þekil 13.59'da ladder diyagramý ve çizelge 13.8'de komut listesi verilmiþtir.

Çizelge 13.7: Ýki sensör de kapandýðýnda alýcýyý çalýþtýran devrenin komut listesi (STL)

Þekil 13.58: Ýki sensör de kapandýðýnda alýcýyý çalýþtýran devrenin kumanda devresi

Þekil 13.57: Ýki sensör de kapandýðýnda alýcýyý çalýþtýran devrenin PLC üzerinde uygulanýþý

Þekil 13.59: Ýki sensör de kapandýðýnda alýcýyý çalýþtýran devrenin ladder diyagramý

Çizelge 13.8: Ýki sensör de kapandýðýnda alýcýyý çalýþtýran devrenin komut listesi (STL)

Örnek 9: Üç fazlý asenkron motoru iki ayrý yerden çalýþtýrýp durduran devrenin, a. Kumanda devresini, b. Güç devresini, c. Ladder diyagramýný, d. Komut listesini (STL) e. PLC üzerindeki baðlantýsýný hazýrlayýnýz. Çözüm: Þekil 13.60'ta kumanda devresi, þekil 13.61'de güç devresi, þekil 13.62'de ladder diyagramý, çizelge 13.9'de komut listesi ve þekil 13.63'te PLC'ye uygulanýþý verilmiþtir.

Þekil 13.60: Kumanda devresi

Þekil 13.61: Güç devresi

149

Þekil 13.62: Ladder diyagramý

giriþler (inputs)

çýkýþlar (outputs) 24 V

Çizelge 13.9: Þekil 13.62'deki devrenin komut listesi

giriþ röleleri

PLC

çýkýþ röleleri

S7 200 CPU 212

topraklama

24 V

M

3~ motor

Þekil 13.63: Üç fazlý motorun iki ayrý yerden kumanda edilmesine iliþkin devrenin S7200 PLC üzerinde kuruluþu

Not: Þekil 13.63'te verilen devrede çýkýþa baðlanan röle 24 voltluktur. Bu rölenin kontaklarý ile üç fazlý motoru çalýþtýrabilmek için motor akýmýnýn kontak akýmýna uygun olmasý gerekir. Kontaklarýn taþýyabileceði akým motor akýmýna uygun deðilse araya kontaktör ilavesi yapýlmalýdýr. Yani 24 voltluk rölenin kontaðý kapanýnca 220 voltluk üç fazlý kontaktörün bobini enerjilenerek motoru çalýþtýrmalýdýr. Örnek 10 : 4 kW tan büyük güçlü bir motorun yýldýz/üçgen olarak kalkýþ yapmasýný saðlayan devrenin, a. Ladder diyagramýný, b. Komut listesini (STL) hazýrlayýnýz. Çözüm: Þekil 13.64'te ladder diyagramý, çizelge 13.10'da komut listesi verilmiþtir.

Þekil 13.64: Yýldýz/ üçgen kalkýþ yapan motorun ladder diyagramý

Çizelge 13.10: Þekil 13.64'teki devrenin komut listesi

E. Bilgisayar (PC) ile PLC Cihazýnýn Birbirine Baðlanmasý S7 200 model PLC cihazlarýnýn programlanmasý bilgisayar üzerinden yapýlabilmektedir. PC ile PLC arasýndaki baðlantýyý yapan iletkene PC/PPI kablosu denir. S7 200 serisi PLC'lerde veri haberleþmesinin hýzý 9600 bps dir. PC/PPI kablosunun üzerinde iletiþim hýzýný ayarlayan mini anahtarlar (switch) vardýr. Bu anahtarlar ile veri alýþ-veriþ hýzýný 9600 bps olarak ayarlamak için anahtarlar

þeklinde olmalýdýr.

PLC cihazý PC/PPI kablosu aracýlýðýyla bilgisayara baðlantýsý COM1 ya da COM2 portlarý üzerinden yapýlabilir. 150

PC'de yapýlan projenin PLC'ye yüklenebilmesi için PLC cihazý üzerinde bulunan üç konumlu anahtarýn TERM konumunda olmasý gerekir. Not: Anahtarýn diðer konumlarý STOP (DUR) ve RUN (ÇALIÞ). Anahtar TERM konumundayken PC'deki Micro/Win yazýlýmýnýn proje (project) mönüsünden PLC'ye yükle (ctrl+D) sekmesine týklanýrsa uygulanmak istenen kumanda devresinin veri (data)'leri PLC cihazýnýn CPU (MÝB) devresine geçer. Yaptýðýnýz proje doðru ise "yükleme baþarýyla tamamlandý" bilgisi karþýmýza çýkar. Proje hatalýysa hatanýn nerede olduðunu bildiren bir iletiþim penceresi görülür. PC'de hazýrlanan kumanda devresinin çalýþmaya baþlayabilmesi için Micro/Win yazýlýmýndaki CPU mönüsünden run alt komutuna týklanýr. PLC çalýþýrken yeþil, dururken ise sarý led yanacaktýr. PLC çalýþýrken çalýþmanýn ekran üzerinde görülmesi isteniyorsa test mönüsünden ladder durumu açýk alt komutuna týklanýr. Bu iþlem sonrasýnda çalýþan (aktif) elemanlar siyah olarak görünecektir. PC'de yapýlmýþ bir kumanda devresi deðiþtirilmek istendiðinde imleç ilgili kýsma getirildikten sonra delete tuþuna basýlarak silme iþlemi yapýlýp yeni ekleme iþine baþlanýr. Proje üzerinde deðiþiklik yapýlýrken PLC CPU mönüsünden stop alt komutuna týklanarak durdurulur.

Sorular 1. PLC'nin kumanda sistemlerine saðladýðý kolaylýklardan beþ tanesini yazýnýz. 2. PLC'nin blok þemasýný çiziniz. 3. ROM ve RAM bellek nedir? Yazýnýz. 4. Bir start bir stoplu kumanda devresinin bilgisayar ile S7 200 PLC cihazýnda programlanmasýnda kullanýlan devre þemasýný ve programýn ladder diyagramýný çiziniz.

151

Bölüm 14: Dijital Bellek (Hafýza, Memory) Devreleri A. Giriþ: Dijital elektronikte bilgiyi saklayabilmek için flip flop, RAM, ROM, EPROM, EEPROM, manyetik bant, disket, CD-ROM, sabit disk, DVD-ROM gibi elemanlar kullanýlýr. Bellek düzeneklerinin yaygýnlaþmasý 1980'li yýllarýn sonlarýna hýzlanmýþtýr. Bu sayede otomasyon sistemleri küçülmüþ ve çok büyük hacimli bilgi saklama, üretim sistemleri geliþtirilmiþtir. 1. Bellek Devrelerinde Adý Geçen Temel Kavramlar a. Bit: 1 ya da 0 olan ikili sayý b. Bellek Hücresi (Memory Cell): Bir biti saklamada kullanýlan devre. Örneðin flip flop c. Byte (Bayt): Sekiz bitten oluþan grup d. Bellek Kelimesi (Memory Word): Baytlardan ya da bitlerden oluþan grup. Kelime büyüklüðü 4 ile 64 bit arasýnda deðiþebilir. e. Kapasite: Belirli bir bellek elemanýna kaç bit saklanacaðýný belirler. Bunu daha iyi açýklamak için örnek verilirse, bir belleðin 4096x20 kapasitesi olduðu söylendiðinde ne anlaþýlýr? Bu belleðin kapasitesi 81920 bittir. Ýlk sayý (4096) kelime sayýsýný, ikinci sayý (20) her kelimedeki bit sayýsý, yani kelime büyüklüðünü belirtir. Bellek kapasitesi belirtilirken 1 k deðeri, 1024 biti gösterir. Ve buna 1 kilobit denir. 4 k x 20 olarak verilen saklama kapasitesi gerçekte 4096x20 bellektir. Örnek: 2 k x 8 olarak belirtilen yarý iletken bellekte, kaç kelime saklanabilir? Kelime büyüklüðü nedir? Bu bellek kaç bit saklar? Çözüm: 2 k = 2x1024 = 2048 kelime saklanýr. Her kelime 8 bittir (bir bayt). 2048x8 = 16384 bit saklar. f. Adres (Address): Bellekte bulunan bir kelimenin yerini belirleyen sayýdýr. Bellekte saklanan her kelimenin tek bir adresi vardýr. Adresler genellikle ikili (binary) sayýlarla belirtilir. Bazen de onaltýlý (heksadesimal) ya da onlu (desimal) sayýlar da kullanýlýr. g. Okuma Ýþlemi (Read): Belirli bellek bölgesinde (adres) saklý olan ikili sayý kelimesini alýp baþka bir bölgeye transfer etme iþlemidir. Oku iþlemine, bellekdeki kelimenin getirilmesi nedeniyle getir (fetch) iþlemi de denir. h. Yazma Ýþlemi (Write): Belirli bellek bölgesine (adres) yeni kelime yerleþtirme iþlemidir. Buna saklama iþlemi de denilebilir. Bellek bölgesine yeni yazýlan kelime, daha önce orada 152

saklý kelimenin yerini alýr. ý. Geçiþ Süresi (Access Time): Bellek elemanýnýn çalýþma hýzýdýr. Baþka bir deyiþle, oku komutu alan bellek ile bellek çýkýþýnda verinin alýnmasý arasýnda geçen süredir. Geçiþ süresi tACC ile gösterilir. i. Tamamlama Süresi (Cycle Time): Okuma ve yazma iþlemini tamamlayýp, bir sonraki komut için hazýr oluncaya dek geçen süredir. j. Geçici Bellek (Volatile Memory): Elektrik enerjisi uygulandýðý sürece bilgi saklayabilen bellektir. Elektrik kesildiðinde bellekte saklanan bilgi kaybolur. k. RAM (Rastgele Eriþimli Bellek, Oku/Yaz Belleði, Random Access Memory): Dijital bellek adres elemanlarý, besleme gerilimi kesilince taþýdýðý bilgiyi giriþi kaybeden (volatile) ve kaybetmeyen (nonvolatile) olarak ikiye ayrýlýr. kontrol giriþleri RAM'ler devrede bilgiyi geçici olarak saklar. Bu elemana hem bilgi yazýlabilir hem de yazýlmýþ bilgi bilgi okunabilir (alýnabilir.) RAM'e uygulanan DC besleme giriþi kesilince bilgilerin tümü kaybolur. TTL 7489 entegresi 64 bit RAM'dir. Yanda verilen 7489'lu devrede A0, A1, A2, A3 uçlarý adres giriþleridir. Þekil 14.1: TTL 7489 RAM Bilgi yazma için D1, D2, D3, D4 uçlarý kullanýlýr. Bilgi bellek entegresi okuma iþleminde ise Q1, Q2, Q3 ve Q4 uçlarý kullanýlýr. Okuma iþlemi anýnda CS lojik 0, WE ucu ise lojik 1 deðerine getirilir. Yazma iþlemi sýrasýnda ise CS ve WE uçlarýna lojik 0 uygulanýr. Verilen devrede herhangi bir adresteki bilgi okununca kaybolmaz. Ancak, yeni bir bilgi yazýlýnca eski bilgi yok olur. CS ucu lojik 1 seviyesindeyken okuma ve yazma iþlemi yapýlamaz. TTL 7489 statik yapýlý bir RAM'dir. Bu tip RAM'lerde bilgiyi tutma iþlemi flip floplar tarafýndan yapýlýr. Not: RAM'in sakladýðý bilginin kaybolmasý istenmiyorsa entegre þarj olabilen pil ile beslenir. l. ROM (Read Only Memory, Yalnýz Okunur Bellek): Üzerlerine yüklenen bilgileri (programlarý) sürekli olarak muhafaza ederler. ROM'da bulunan bilgiler üretici ya da tasarýmcý tarafýndan alýcýnýn isteði doðrultusunda kaydedilir. Kullanýcýnýn ROM'da bulunan bilgileri silme olanaðý yoktur. Ayrýca DC enerjinin kesilmesiyle ROM'da bulunan bilgiler yok olmaz. m. PROM (Programlanabilir ROM): Bir kez programlanabilen ROM'lara PROM denir. En basit PROM entegresi diyod ve sigortalar kullanýlarak üretilir. Kullanýcý, programlanmamýþ entegreyi özel devreler kullanarak, istediði bilgiyi saklayan eleman hâline getirebilir. Þekil 14.2'de verilen basit PROM'da 4x4 = 16 bellek vardýr. Sigortalar saðlamken entegrenin çýkýþlarýnda hep 1 bilgisi görülür. 153

n. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory, Silinebilen ve Programlanabilen ROM): Tekrar programlanabilen PROM'lara EPROM denir. Bu entegrelerin gövdelerinde þeffaf (ýþýðý geçiren) bir pencere vardýr. Entegrenin üzerindeki pencereden yaklaþýk 15-20 dakika boyunca ultraviyole ýþýn uygulanýrsa tüm bellek hücreleri (flip floplar) yeniden lojik 1 seviyesine gelir. Yani entegrenin programý silinir. Uygulamada çizelge 14.1'de verilen 27xx serisi EPROM'lar yaygýn olarak kullanýlmaktadýr. Bu EPROM entegresi 8 bit geniþliðinde bilgi depo edebilir. 2732 EPROM'unun 12 adres giriþi (A0-A11) vardýr. Bunlar kullanýlarak 4096 adet 8 bit geniþliðinde bellek elemanýna ulaþýlabilir. 2732 EPROM'u 5 V luk DC ile beslenir. Bilgi yazma ve okuma iþlemleri Q 0 -Q 7 uçlarýndan yapýlýr. 2732 EPROM'u programlandýktan sonra ýþýk alan pencere ýþýk yalýtýcýsýyla kapatýlýr. Bu yapýlmazsa güneþ ýþýnlarý EPROM'u yaklaþýk bir haftada silebilir. EPROM bilgi okuma modundayken OE ucu lojik 0 seviyesine getirilir. Üzerindeki bilgi silindikten sonra EPROM yeniden programlanýrken, OE ucundan +21 volt uygulanýr. Programlama sýrasýnda ilgili adres seçildikten sonra, kaydedilecek bilgi Q0-Q7 uçlarýndan uygulanýr. Bundan sonra CE ucundan yaklaþýk 55 milisaniyelik süre boyunca lojik 0 seviyesi uygulanýrsa, Q0-Q7 uçlarýndan uygulanan bilgi, ilgili adrese yazýlmýþ olur.

binary giriþ

atýk sigorta çýkýþý '0' yapar

1s 2s

kod çözücü

Özel programlayýcý devre ile herhangi bir sigortaya 50 miliamper düzeyinde bir akým uygulanýnca bu eleman atýk hâle gelir. Sigortanýn atmasý RAM çýkýþýnda lojik 0 bilgisinin oluþmasýna yol açar. Akým uygulanarak atýk hâle getirilen sigortalarýn onarýlmasý mümkün olmadýðýndan yeniden programlama yapmak imkânsýzdýr.

çýkýþlar

Þekil 14.2: Sigortalý PROM'un programlanýþý

Þekil 14.3: EPROM entegresinin görünümü

o. EEPROM (E2PROM, Electrically Erasable Çizelge 14.1 PROM, Elektrikle Silinebilen ve Programlanabilen ROM): Elektriksel olarak sürekli silinip yazýlabilen EPROM'a EEPROM denir. Silme iþlemi ultraviyole ýþýn yerine, elektrik akýmýyla yapýlmaktadýr. Bu tip belleklerde, MOSFET bellek hücresinin kanalý (drain) üzerine ince bir oksit bölgesi eklenerek, elektriksel olarak silinebilme özelliði elde edilmiþtir. Programlama iþleminde, MOSFET'in kapý (G) ve kanal (S) uçlarý arasýna 21 voltluk bir gerilim uygulanarak, kapý uçlarýnda bir þarj oluþmasý saðlanýr. Gerilim kesilse dahî oluþan þarj 154

OE/Vpp

2732

devam eder ve bilgi saklanýr. Uygulanan gerilimin ters çevrilmesi, oluþan þarjýn ortadan kalkmasýna ve hücredeki bilginin silinmesine neden olur. Þarj iþlemi çok küçük bir akým gerektirdiðinden EEPROM'un programlanmasý ve silinmesi entegre devreye baðlýyken yapýlabilir. EEPROM belleklerin EPROM belleklere göre bazý üstünlükleri þunlardýr: I. Elektriksel olarak silinebilir. II. Bellek dizisi içindeki bölgeler birbirinden baðýmsýz olarak silinip kaydedilebilir. III. EPROM'da ortalama 30-60 dakika olan bilgileri silme süresi EEPROM'da 10 milisaniye dolayýndadýr.

Þekil 14.4: 2732 kodlu EPROM'un ayaklarýnýn diziliþi

Intel 2816 bellek entegresi, 2kx8 kapasitede 250 nanosaniye eriþim zamanýna sahip ilk EEPROM'dur. 8264 EEPROM'u ise 8kx8 kapasiteye sahiptir. 2. Yarý Ýletken Bellek Elemanlarýnýn Yapýsý: Entegre bellek elemanlarý, kelime adý verilen gruplar hâlindeki ikilik verileri saklar. Kelime, bilgisayarda bilgi ya da veri birimi olarak kullanýlýr. Kelimede bulunacak bitlerin sayýsý bilgisayarýn tipine göre deðiþir. Örneðin 1kx4 olarak belirtilen bellek elemanýnda her kelime 4 bittir ve 1024 kelime vardýr. Bu bellek elemaný 4096 biti saklayacaktýr. 3. Statik RAM Elemanlarý: Statik bellek elemanlarýnda bellek hücresine 0 ya da 1 yazýldýðýnda, elektrik enerjisi olduðu sürece eleman bozuluncaya kadar bu deðerler ayný hücrede kalýr. Statik bellek hücreleri flip floplardan yapýlmýþtýr. 4. Dinamik RAM'ler: Bu tür bellek hücrelerinde periyodik olarak þarj edilen kapasiteler kullanýlýr. Dinamik RAM'de veri MOSFET'in geçiþ ve taban kapasitelerinde oluþan þarjlar þeklinde saklanýr. Dinamik RAM'de periyodik þarj yapýlmazsa kapasitedeki yük sýzýntý ile yok olur. Verinin her defasýnda yeniden þarj edilmesindeki zaman aralýðý, elemanýn cinsine ve tipine göre deðiþir. (Bu deðer ortalama 2 milisaniyedir.)

Sorular 1. RAM nedir? Açýklayýnýz. 2. ROM nedir? Açýklayýnýz. 3. EPROM nedir? Açýklayýnýz.

155

Bölüm 15: Çeþitli Konular A. Nokta Matris (Dot Matrix) Display'ler Çok noktadan (ledden) oluþan matris display'ler yedi parçalý display'lerden daha çok karakter ve þekli gösterebilir.

Resim 15.1: Matris display'ler ve bu elemanda F harfinin oluþmasý

Resim 15.2: Parýldayan flâmanlý display

B. Parýldayan Flâmanlý 7 Parçalý Display'ler Flâmandan geçen akým elemanýn ýsýnarak ýþýk yaymasýný saðlar. Bunlar, yazar kasa, hesap makinesi, fýrýn vb. gibi cihazlarda karþýmýza çýkar. Aþýrý güç tüketmeleri nedeniyle uygulama alaný azalmýþtýr. C. LCD (Sývý Kristalli Display) Ledli display'ler yüksek akým çektiðinden ve çok yer kapladýðýndan sývý kristalli display'ler geliþtirilmiþtir. LCD'nin gösterge görevi yapan parçalarý (organik akýþkanlar) katý yüzeyler arasýna yerleþtirilmiþtir. Uç kýsýmlarda bulunan Resim 15.3: Sývý kristalli display örnekleri elektrotlara gerilim uygulanýnca sývý kristalin rengi deðiþir. Yani sývý matlaþýr. Bu etki sývý kristaldeki moleküllerin gerilimle yeni bir þekile girmesiyle ortaya çýkmaktadýr. LCD'ler 15 mW gibi çok az bir güç harcar. D. Dijital Devrelerde Arýza Arama 1. Giriþ: Dijital elektronik esaslý devrelerin arýzasýný onarmak için çok dikkatli, sabýrlý ve bilinçli çalýþmak gerekir. Lojik devrelerin çalýþma ilkelerini bilmeden yapýlacak çalýþma maliyeti yüksek arýzalara yol açar. 2. Arýzanýn Tanýmý Önceki konularda açýklandýðý gibi dijital devreler iki temel gruba ayrýlýr: I. Bileþimsel devreler, II. Sýrasal (ardýþýk) devreler Bileþimsel devredeki arýza, doðruluk tablosuna göre çýkýþlar kontrol edilerek bulunur. Sýrasal devrelerin, geri besleme devresi kesilince bileþimsel devre oluþur. Bu yöntem kullanýlarak çok karmaþýk arýza yerine, daha basit yoldan arýza aranýr. Devrenin arýzasý giderildikten sonra, mutlaka test edilmesi gerekir. Devre test edilirken yalnýz bir kez deðil, bir çok test sinyali gönderilerek devrede oluþabilecek hatanýn kontrol edilmesi gerekir. 156

3. Arýzanýn Giderilmesi Dijital devrelerde iki tür arýza oluþur: I. Statik (Sabit) Arýzalar Entegrenin bozulmasý, baðlantý kopukluðu, lehim çatlaðý sonucu oluþan arýzalardýr. II. Dinamik (Geçici) Arýzalar Çok kýsa zaman süresince görülen arýzadýr. Geçici olarak ortaya çýkan bu arýzalarý bulmak için bellekli osilaskop, özel ölçü aletleri ve iyi derecede dijital elektronik bilgisine sahip olmak gerekir. 4. Statik Arýzalarýn Giderilmesi a. Lojik kapý entegreleri yerinden sökülür, doðruluk tablosuna göre giriþe sinyal uygulanýp çýkýþlar gözlenir. b. Baskýlý devre büyüteç ile kontrol edilir. c. Besleme geriliminin devreye uygun olup olmadýðý denetlenir. d. Lehimlerde hata olup olmadýðý incelenir. e. Çalýþma anýnda aþýrý ýsýnan eleman olup olmadýðýna bakýlýr. f. Plâket üzerindeki toz, nem vb. temizlenir. g. Özellikle C-MOS serisi entegrelerin dirençleri belli bir süre sonra deðiþir. Bu durumda eleman istenilen standartta çalýþmaz. Bu nedenle devredeki C-MOS serisi entegreler periyodik olarak yenisiyle deðiþtirilmelidir. 5. Dinamik Arýzalarýn Giderilmesi a. Bileþimsel devrelerde kullanýlan deðiþik yayýlým gecikmeli entegrelerin giriþleri konum deðiþtirirken hatalý çýkýþlar olabilir. Bu arýzayla karþýlaþmamak için devre üretilirken çalýþma hýzýna uyumlu entegreler seçilir. b. Birbirine yakýn, uzun veri hatlarýnýn akýmý (hiç bir elektriksel baðlantý olmamasýna karþýn) elektromanyetik olarak birbirini etkileyebilir. (Buna cross-talk da denir.) Kablolardan geçen akýmlarýn manyetik alan yoluyla birbirini etkilemesini önlemek için, blendajlý kablo, örgülü kablo kullanýlabileceði gibi sisteme schmitt tetikleme devresi koyma yöntemi de uygulanabilir. c. Devre elemanlarýnýn farklý yayýlým gecikmeleri ara sýra görülen dinamik arýzalara yol açar. Bu nedenle benzer yayýlým gecikmesine sahip elemanlarla devre kurma yoluna gidilmelidir. 6. Arýza Nedenini Bulma Dijital devrelerde arýzayý bulmak bazen kolay bazen de çok güçtür. Arýzayý bulabilmek için: I. Devrenin yaptýðý iþlem bilinmelidir. II. Test için kullanýlacak aletler (lojik prob, osilaskop, AVOmetre vb.) düzgün çalýþmalýdýr. III. Arýzaya neden olan etkenler bilinmelidir. 6. Arýzaya yol açan bazý etkenler þunlardýr: a. Aþýrý sýcaklýk, b. Besleme geriliminin yanlýþ uygulanmasý, c. Büyük elektromanyetik gürültüler (yýldýrým, þimþek, þebekedeki salýnýmlar vb.), d. Aþýrý nem ya da su, e. Fiziksel darbeler, f. Toz ve diðer kimyasal maddeler

157

Bölüm 16: Uygulama Devreleri 1. Direnç ve Diyodlar Kullanýlarak Yapýlan AND (VE) Lojik Kapý Devresi Þekil 16.1'de verilen devrede iki anahtar da kapandýðýnda Y ledi çalýþýr.

Þekil 16.3: Anodu þase display'in incelenmesi

Þekil 16.4: Katodu þase display'in incelenmesi

Y

22 k

Y=A+B+C çýkýþ

NPN

4.7 k

330 W

4.7 k

330 W

5. RTL EX-OR Kapý Devresi Þekil 16.5'te verilen iki devre kullanýlarak EX-OR lojik kapýsý elde edilebilir.

Þekil 16.2: RDL OR devresi

330 W

3-4. Anodu Þase ve Katodu Þase Display'lerin Çalýþmasýnýn Basit Deneylerle Ýncelenmesi Þekil 16.3 ve þekil 16.4'te verilen iki devre kullanýlarak display'lerin çalýþma ilkesi anlaþýlabilir.

Þekil 16.1: RDL AND devresi

330 W

2. Direnç ve Diyodlar Kullanýlarak Yapýlan OR (VEYA) Lojik Kapý Devresi Þekil 16.2'de verilen devrede iki anahtar da kapandýðýnda Y ledi çalýþýr.

Y

Y

Y Þekil 16.5: RTL EX-OR kapý devresi

Þekil 16.6: Üç giriþli OR kapý devresi

6. Ýki Giriþli OR Kapýlarýyla Üç Giriþli OR Kapýsýnýn Elde Edilmesi Þekil 16.6'da verilen devre ile iki giriþli OR kapýlarý kullanýlarak üç giriþli OR kapýsý elde edilebilir. 7. Lojik Kapýlarýn Çýkýþýna Baðlanan Triyakýn Optokuplör ile Sürülmesi Þekil 16.7'de verilen devre ile lojik kapýlarýn çýkýþýna triyak (tristör, transistör vb.) baðlanabilir. Lojik kapýnýn çýkýþ akýmý optokuplörün ledini çalýþtýrýr. Ledin yaydýðý ýþýk fototransistör sürer. Ýletime geçen triyak Ry alýcýsýný çalýþtýrýr.

158

Optokuplör sayesinde lojik devre ile yüksek gerilimli triyaklý devre birbirinden elektriksel bakýmdan yalýtýlmýþ olur. 8. Üç Adet Astable Multivibratör Kullanýlarak Yapýlmýþ Rastgele Yanýp Sönen Ledler Þekil 16.8'de verilen devrede ledler farklý zamanlarda yanýp sönerek göze hoþ gelen bir görüntü oluþturur.

Ry lojik kapýdan gelen akým

R

BT136 G

220 V

4N25

Mp

+5-12 V

9. Monostable (Tek Kararlý) Multivibratör Þekil 16.7: Lojik kapýlarýn çýkýþýna baðlanan triyakýn optokuplör ile sürülmesi Þekil 16.9'da verilen devreye DC uygulandýðýnda T1'in beyz direnci daha küçük olduðundan R2 üzerinden iletime geçer. Bu sýrada T2 ise kesime gider. Dýþarýdan tetikleme palsi uygulanmadýðý + sürece T1 iletken, T2 kesimde kalýr. 5-12 V Bu sýrada C kondansatörünün sol plakasý negatif, NPN sað plakasý ise pozitif olarak yüklenir. S butonuyla Þekil 16.8: Üç adet astable multivibratör kullanýlarak yapýlmýþ rastgele yanýp sönen ledler T2'nin beyzine dýþarýdan ya da T2'nin kolektöründen tetikleme palsi uygulandýðýnda T2 iletime geçer. C kondanstörü T2 üzerinden boþalýr ve ters yönde dolmaya baþlar. C kondansatörü dolana kadar T1 kesimde, T2 1k 10 k 820 W iletimde kalýr. C kondansatörü dolduðunda T1 yeniden iletime geçer. T1'in iletken olmasýyla T2 kesim olur. 10 k

10. Bistable (Ýki Kararlý) Multivibratör Þekil 16.10'da verilen devreye DC uygulandýðýnda tolerans farklýlýðýndan dolayý transistörlerden birisi önce iletime geçer, diðeri ise kesimde kalýr. Ýlk anda T1'in iletimde T2'nin kesimde olduðunu kabul edelim. Bu sýrada T1'in beyzinde pozitif, T2'nin beyzinde ise negatif polarma vardýr. S1 butonuna basýldýðýnda T1 kesime gider. T1'in kesime gitmesiyle T1'in kolektöründen pozitif polarma alan T1 iletime geçer. S2 butonuna basýldýðýnda ise T2 kesime T1 iletime geçer.

11. 555 Entegreli Astable (Kararsýz) Multivibratör Þekil 16.11'de verilen devrede çýkýþa baðlý olan led aralýklý olarak yanýp söner. Ledin yanma hýzý, direnç ve transistörlerin deðeri deðiþtirilerek ayarlanabilir. 555 entegresinin 3 numaralý çýkýþ ucuna osilaskop baðlanacak olursa kare dalga þeklinde bir çýkýþ sinyalinin oluþtuðu görülür.

BC547 BC547

10 k

Þekil 16.9: Monostable (tek kararlý) multivibratör

+5-12 V

3,3 k

BC547

3,3 k

BC547

Þekil 16.10: Bistable (iki kararlý) multivibratör

159

L1

4,7 k

L2

100 mF

100 k k 50

270 W

R3

C1 C2

47 k

+5 V N2

N1 R2

entegre: 7400

Þekil 16.12: NAND kapýlý astable multivibratör

12. NAND Kapýlý Astable Multivibratör Þekil 16.12'de verilen devrede ledler sýrayla yanýp söner. DC uygulandýðýnda ilk anda L2'nin yandýðýný kabul edelim. L2 yanýkken N2'nin çýkýþý 0, giriþi 1'dir. N2'nin giriþinde 1 oluþabilmesi için R2'nin üzerinde gerilim oluþmasý gerekir. R2'de gerilim oluþabilmesi için C2'nin N1 çýkýþýndaki 1'den dolayý doluyor olmasý gerekir. Bir süre sonra C2 dolunca R2'deki gerilim oluþumu sona erer. N2'nin giriþi 0, çýkýþý 1 olur ve L2 söner. N2'nin çýkýþýnýn 1 olmasý C1 kondansatörünün dolmaya baþlamasýný saðlar. C1 dolarken N1 giriþi R1'den dolayý 1, çýkýþý ise 0 olur. N1 çýkýþý 0 olunca L1 yanmaya baþlar. Devrenin çalýþmasý bu mantýk üzerinde sürer.

4,7-10 k

R1 R2

4,7-10 k

R3

R4

L1

L2

N1 N2

100 mF

C2 C1

100 mF entegre: 7404

Þekil 16.13: NOT kapýlý astable multivibratör

270 W

13. NOT Kapýlý Astable Multivibratör Þekil 16.13'te verilen devrenin çalýþmasý þekil 16.12'nin aynýsýdýr. 14. NAND Kapýlý Üç Kanal Yürüyen Iþýk Devresi Þekil 16.14'te verilen devrede direnç ve kondansatörlerin þarjý ve deþarjýna baðlý olarak ledler sýrayla yanýp söner.

-

+5 V N1

100 mF

N3

N2

7

100 mF 100 mF 10 k

10 k

10 k

entegre: 7400

Þekil 16.11: 555 entegreli astable (kararsýz) multivibratör (kare dalga üreteci)

R 331K

3,3 k

-

3,3 k

100 mF

-

Þekil 16.14: NAND kapýlý üç kanal yürüyen ýþýk devresi 15. Iþýk ve Sýcaklýk Kontrollü Yangýn Alarmý Þekil 16.15'te verilen devrede hem ýþýk hem de sýcaklýk kontrolü yapýlabilir. Ortamda ýþýk ve sýcaklýk yokken NTC ve LDR'nin altýndaki ayarlý dirençlerle VEYA kapýsýnýn giriþleri lojik 0 olacak biçimde ayarlanýr. LDR'ye ýþýk ya da NTC'ye ýsý geldiði zaman VEYA kapýsýna lojik 1 gelir ve kapý çýkýþýndaki FET iletime geçerek röleyi sürer.

Þekil 16.15: Iþýk ve sýcaklýk kontrollü alarm devresi

160

16. Reed Röle ile Lojik Kapýnýn Tetiklenmesi Þekil 16.16'da verilen devre ile reed rölenin kontaklarýnýn kapanmasý anýnda ortaya çýkan titreþimler (kontak zýplamalarý) 7414 schmitt tetiklemeli kapý entegresi sayesinde diðer lojik devreye ulaþamaz. Yani, çýkýþta düzgün kare dalga oluþur.

7414

10-33 k

reed röle

390 W

7414

10 mF

Þekil 16.16: Reed röle ile lojik kapýnýn tetiklenmesi 16. Tek Butonlu Açma Kapama Devresi Þekil 16.17'de verilen devre ile çýkýþ sinyalinin deðeri her dokunuþta deðiþir. (Dokunma plakalarý yerine buton da kullanýlabilir.) Devrede iki adet NOT (DEÐÝL) kapýsý birbirini sürekli olarak tetikleyecek þekilde baðlanmýþtýr. Dokunma uçlarýna parmak deðdirildiðinde devrenin Q çýkýþý 1 olur. Butona yeniden basýldýðýnda ise Q çýkýþý 0 olur.

18. NAND Kapýlý Açma Kapama Devresi Þekil 16.18'de verilen 4011 entegreli RS flip flop devresinin iki giriþi de 1 olduðunda çýkýþ kararsýzlaþýr. Bu kararsýzlýk RS FF çýkýþýndaki FET kesimde kalýr. Açma butonuna basýlýrsa RS FF çýkýþý konum deðiþtirerek lojik 1 olur. Çýkýþýn 1 olmasý kesimde olan FET'i iletime sokar. Kapama butonuna basýlýnca FF çýkýþý yeniden durum deðiþtirerek iletimde olan FET'i kesime sokar. (FET yerine NPN transistör de baðlanabilir).

fototransistör kesime giderek T2'yi de kesime sokar. T2'nin kesim olmasý 4093'ün giriþine 1 bilgisi gönderir. 4093 entegresi giriþ bilgisini iki kez tersler ve çýkýþa 1 göndererek T3'ü sürer.

fototransistör

19. NAND Kapýlý Açma Kapama Devresi Þekil 16.19'da verilen fototransistör 4093 entegreli devreye ýþýk geldiðinde T2 transistörü fototransistör tarafýndan sürülür. Schmitt tetikleyici özelliðe sahip 4093'ün giriþ uçlarýna 0 V dolayýnda bir gerilim uygulanmýþ olur. Bu gerilim 4093 tarafýndan iki kez terslendiði için transistörün beyz ucu 0 V düzeyindedir ve çýkýþ transistörü de kesimdedir. T1 Ortam karardýðýnda

10 MW

dokunma uçlarý

10 MW

Þekil 16.17: Tek butonlu açma kapama devresi

+5...12 V

33 k

1N4001

aç kapa

33 k

NPN 100 k aç

kapa

Þekil 16.18: Tek butonlu açma kapama devresi

1N4001 100 k

NPN

4094 33 k

T2

470 k

BC547

Þekil 16.19: Fototransistörlü ýþýða duyarlý devre

161

T3

20. UM66 Entegreli Melodi Üreteci Þekil 16.20'de verilen basit devre çok güzel bir melodi üretir. Genellikle okul zillerinde kullanýlan bu devrenin çýkýþ sesinin güçlü olmasý istendiðinde çýkýþ ucuna ilave olarak yükselteç devresi (örneðin TDA2003'lü anfi) eklenir.

2,2 mF

3-5 V

çýkýþ

NPN çýkýþ

21. 4060 Entegreli Siren Þekil 16.21'de verilen devrede kullanýlan 4060 entegresinin içindeki gerilim kontrollü osilatör (GKO), yaklaþýk 15 kHz lik bir ses üretir. Hoparlörden çýkan sesin frekansý 9, 10, 11 numaralý ayaklara baðlý olan 33 pF'lýk kondansatör ve 330 kW luk direnç tarafýndan belirlenir.

100 W

Þekil 16.20: UM66 entegreli melodi üreteci

30 W /1 W 330 k

4,7 k

4060 15 k

Þekil 16.21: 4060 entegreli siren

R1 : 1 k R2: 10-33 k

4017

BC547

A

220 W

2,2 mF 22. 4017 Entegreli 10 Kanal Yürüyen Iþýk Þekil 16.22'de verilen 4017 entegreli devre, transistörlü astable multivibratör devresinden gelen tetikleme palsine göre çýkýþlara baðlý ledleri sýrayla çalýþtýrýp durdurur. R1 R1 Ledlerin yanýp sönme R2 R2 hýzý transistörlü astable multivibratör devresinde kullanýlan direnç ya da TUN TUN kondansatörlerin deðeri C: 1-10 mF deðiþtirilerek ayarlanabilir. TUN: Herhangi bir NPN transistör Devrede kullanýlan led sayýsý azaltýldýðýnda döngü iþleminin daha önce olmasýný saðlamak için bir sonraki çýkýþ 15 numaralý ayaða baðlanýr.

8W 4,7 k

Þekil 16.22: 4017 entegreli 10 kanal yürüyen ýþýk devresi 23. Ýki Renkli Ledlerle Yapýlmýþ Yürüyen Iþýk Þekil 16.23'te verilen 4017 entegreli devre 555 entegresinden gelen tetikleme palsine göre çýkýþdaki iki renkli ledleri sýrayla çalýþtýrýr. Ýlk beþ tetikleme palsinde çift renkli ledlerden birinci renk alýnýr. Altýncý tetikleme palsinden sonra ise ledlerden ikinci renk yayýlýr. Not: Çift renkli ledlerin yapýsýyla ilgili bilgileri kitabýn 7. bölümünde bulabilirsiniz.

162

10x1N4001 kýrmýzý yeþil UDD 10 k 4017

22 k

clock

iki renkli ledin yapýsý

kýrmýzý anot ortak katot

680W

yeþil anot reset 4,7 mF 16 V þase 680W

Þekil 16.23: Ýki renkli ledlerle yapýlmýþ yürüyen ýþýk hat kontrol rölesinin kontaklarý

24. Faz Kesilme Rölesinin Lojik Kapýlarla Yapýlmasý Þekil 16.24'te verilen devrede fazlardan biri kesilince alarm çalýþýr. Ýki ya da üç hattýn enerjisi kesildiðinde ise hat kontrol rölesi çalýþarak þebeke gerilimin keser.

Entegreler: C-MOS

R S T

220/5-12 V trafo

Q1 hat kontrol rölesi

Not: Þekil 16.24'te verilen devre 1992 yýlýnda MEB tarafýndan meslekî teknik öðretim okullarý arasýnda yapýlan bilgi ve beceri yarýþmasýnýn final turunda sorulmuþtur.

Q2

Þekil 16.25: Trafik ýþýklarý devresi

163

yeþil

sarý

kýrmýzý

BC547

220 W

2,2 MW

yeþil

100 nF

T2

sarý

kýrmýzý

T1

BC547

T3

BC547

Þekil 16.24: Faz kesilme rölesi

25. Trafik Iþýklarý Devresi Þekil 16.25'te verilen devre ile basit bir trafik sinyalizasyon sistemi oluþturulabilir. Devre ile 220 V luk lâmbalar çalýþtýrýlmak istenirse çýkýþ ledlerinin yerine 4N25 optokuplörü ve triyak baðlanabilir. Devrede lâmbalarýn yanma süresi, C1 kondansatörü ya da R1 direncinin deðeri deðiþtirilerek ayarlanabilir.

alârm rölesi

1N4001

26. JK Flip Floplarla Yapýlan Üç Kanal Yürüyen Iþýk Devresi Þekil 16.26'da verilen devrede çýkýþ uçlarýna baðlanan ledler tetikleme sinyaline göre sýrayla yanýp söner. Ýlk tetikleme palsi yalnýzca birinci JK FF'nin çýkýþýný 1 yapar. Ýkinci tetikleme palsinde birinci led söner, ikinci led yanar.

tetikleme palsi Þekil 16.26: JK FF'li üç kanal yürüyen ýþýk devresi

Not: Lojik entegrelerin boþta býrakýlan J-K uçlarý entegre tarafýndan lojik 1 olarak algýlanýr.

27. 7490 Entegreli 0-99 Yukarý Sayýcý Devresi Þekil 16.27'de verilen devre tetikleme palslerinin frekansýna baðlý olarak sürekli olarak 0'dan 99'a kadar sayým yapar. Devrenin soluna 7490 ve 7447 entegresi ilave ederek istenilen basamaða kadar sayma yapan devre yapýlabilir.

-

L

fototransistör

Þekil 16.27: 0-99 yukarý sayýcý devresi

5 -12 voltluk flâmanlý lâmba

28. Iþýða Duyarlý Sayýcý Devresi Þekil 16.28'de verilen devrede lâmba ile fototransistör arasýna bir cisim girip çýktýðýnda sayýcý çýkýþý bir yukarý deðere geçer. Yani bu basit devre ile 0'dan 9'a kadar sayma yapýlabilir. 7490 entegresinin çýkýþýnda oluþan ikili (binary) sayýlarýn display'de onlu (desimal) olarak görülmesi istenirse 7490 çýkýþýna 7447 entegresi ve anodu þase display baðlanýr.

270 W

33 k

74LS90 29. Dijital Saat Devresi NPN Þekil 16.29'da verilen devre, altý adet 7490 entegresiyle yapýlmýþtýr. Þekil 16.28: Iþýða duyarlý sayýcý devresi Þeklin karýþmamasý için display'leri süren 7447 entegreleri ve saniyede bir tetikleme palsi üreten 555'li devre gösterilmemiþtir. Devrenin saniye dakika ve saat ayarlarý þema üzerinde görülen anahtarlarla yapýlabilmektedir.

164

1 Hz kare dalga

dakika

saniye

saat

Þekil 16.29: Dijital saat devresi 30. 4093 Schmitt Trigger Entegreli Korna Devresi Þekil 16.30'da verilen devrede butona basýldýðýnda hoparlörden 0-950 Hz arasý freaknsa sahip bir ses çýkar. Buton býrakýldýðýnda hoparlörün yaydýðý sesin frekansý 950-0 Hz arasýnda deðiþir. Eðer daha ince bir ses istenirse 1 mF lýk kondansatör 560 nF yapýlýr. Bu deðiþikli sonucu sesin frekansý 0 Hz den 1,5 kHz e kadar yükselebilir. Devrede kullanýlan BD140 (BD135) transistörü soðutucuya baðlanmalýdýr.

1k 47 k 1k 220 W 10 k B

10 k

10 mF

22 mF

Þekil 16.30: Schmitt trigger entegreli korna

100 k

31. 7404 Entegreli Aç - Kapa Devresi

çýkýþ

Þekil 16.31'de verilen devrede butona her basýþta çýkýþdaki gerilimin seviyesi deðiþir.

buton

Þekil 16.31: Aç-kapa devresi 32. 7414 (ya da 4584) Entegreli Kare Dalga Üreteç Devresi Þekil 16.32'de verilen devrenin ürettiði frekansýn deðeri R ve C'nin deðeri deðiþtirilerek ayarlanabilir.

390 W

2 nF

Þekil 16.32: Kare dalga üreteci

165

33. 4093 Entegreli Deprem (Titreþim) Bildirme Devresi Þekil 16.33'te verilen devre depremin ilk anlarýnda oluþan hafif sarsýntýlarý algýlamaya yarar. Devrede duvara iple tutturulmuþ bir çivi ve halka þeklindeki tel sensör (algýlayýcý) görevi yapmaktadýr. Çivi halkaya çarptýðý anda devre ayarlanan süre kadar alârm sesi üretmeye baþlamaktadýr.

+UCC'ye

sensöre

duvar

100 k devreye durdurma butonu

100 mF

100 k

+UCC 0V

Devrede kullanýlan 1 megaohmluk pot alârmýn çalýþma süresini, 100 kiloomluk pot ise alârmýn yaydýðý sesin þiddetini ayarlamamýzý saðlar.

1k

4,7 k 10 k

100 k

10 mF

metal

33 k

33 k

ses ayarý

10 mF

Þekil 16.33: Deprem bildirme devresi 34. 7404 (NOT) Lojik Kapý Entegreli Ses Üreteci Devresi Þekil 16.34'te verilen devrede lojik kapýnýn çýkýþý ilk anda 1 olsun. Bu durumda C, R1 üzerinden dolmaya baþlar. C dolunca NOT kapýsýnýn giriþi 1 olacaðýndan çýkýþý 0 olur. NOT kapýsýnýn çýkýþýnýn 0 olmasýyla bu kez C, R1 direnci üzerinden boþalýr. C'nin boþalmasý NOT kapýsýnýn giriþinin 0, çýkýþýnýn ise 1 olmasýný saðlar. NOT kapýsýnýn 1 olmasýyla C tekrar dolmaya baþlar. Devre çalýþmasýný bu þekilde sürdürür. NOT kapýsýnýn sürekli olarak 0 ve 1 olmasý transistörü iletim kesim yapar. Bu sayede hoparlörden belli frekansta bir ses duyulur.

10 k

8 ohm 0,5 W 3,3 k BC547

100 nF

0V +UCC

Þekil 16.34: Ses üreteci devresi

10 x led

35. Ýçiçe Geçerek Yanan Yürüyen Ledler Þekil 16.35'te verilen devreye tetikleme sinyali uygulandýðýnda birinci entegre aþaðýya doðru, ikinci entegre ise yukarýya doðru saymaya baþlar.

555 entegreli tetikleme palsi üreteci devresi

Þekil 16.35: Ýçiçe geçerek yanan yürüyen ledler

166

4,7 k

560 W

+5 V

100 k

led 1

74164 clr

1,5 k

tetikleme palsi (cp)

led 8

560 W

560 W

+5 V

led 9

10 mF

74164 BC547

led 16

560 W

1k

Þekil 16.36: Eklenerek yanan yürüyen ledler 36. Eklenerek Yanan Yürüyen Ledler Þekil 16.36'da verilen devre TTL 74164 shift register (kaydýrmalý kaydedici) entegresi ile yapýlmýþtýr. Devrede tetikleme palsi uygulandýðýnda ledler sýrayla yanmaya baþlar. 8. led yandýðýnda AND (VE) kapýsýnýn çýkýþý 1 olur ve ikinci entegrenin çýkýþlarýna baðlý ledler sýrayla yanmaya baþlar. 16. led yandýðýnda transistör iletime geçer ve clear (CLR) ucu lojik "0" bilgisi alýr. 74164'ün 8 numaralý ucuna gelen "0" bilgisi devreyi resetler (baþa döndürür).

A B

C0

C

37. Tam Toplayýcý Devresi Þekil 16.37'de verilen devre AND ve EX-OR kapýlarý kullanýlarak yapýlmýþtýr. Devrede, A: Birinci rakam, B: Ýkinci rakam, C: Üçüncü rakam, S: Çýkýþ Co: Elde çýkýþýdýr.

C0

Þekil 16.37: Tam toplayýcý

38. Mod 3 Senkron Yukarý Sayýcý Devresi Þekil 16.38'de verilen 2 JK FF'li senkron sayýcý devresinin çýkýþ uçlarýnda 00, 01 ve 10 bilgileri oluþur.

+5 V Q

Q Q

cp

+5 V

Q

Q

cp

Þekil 16.38: Mod 3 senkron sayýcý

Þekil 16.39: Mod 5 senkron sayýcý

39. Mod 5 Senkron Yukarý Sayýcý Devresi Þekil 16.39'da verilen 3 JK FF'li senkron sayýcý devresinin çýkýþ uçlarýnda 000, 001, 010, 011 ve 100 bilgileri oluþur. 40. Mod 10 Asenkron Yukarý Sayýcý Devresi Þekil 16.40'ta verilen devre 0'dan 9'a kadar sayma iþlemi yapar. Bu tip sayýcýlara "decade" sayýcý da denir. TTL 7490 entegresi decade sayýcýdýr.

167

41. Kurulabilir Sayýcý Devresi Þekil 16.41'de verilen devre sayma iþlemini herhangi bir preset (ön kurma) deðerinden baþlatabilir. A, B, C, D giriþleri hangi lojik bilgiyi uygularsa sayýcý o deðerden saymaya baþlar. Enable (izin) giriþi "0" yapýlýrsa devre saymayý durdurur. Enable giriþi 1 yapýlýrsa sayýcý kaldýðý yerden saymaya devam eder. Çýkýþlarý 0 yapmak için clear giriþi 0 yapýlýr. D: 0, C: 1, B: 0, A: 0 yapýlýrsa preset deðeri 0100 olur. Load giriþi '0' yapýldýktan sonra tetikleme palsi uygulanýrsa çýkýþýn 0100 olduðu görülür. Load giriþi 1 yapýldýktan sonra tetikleme palsi uygulanýrsa sayma iþleminin 0100 deðerinden yukarýya doðru devam ettiði gözlemlenir.

42. Trafik Sinyalizasyon Devresi Þekil 16.42'de krokisi, þekil 16.43'te blok þemasý ve þekil 16.44'te lojik devresi verilen þema sayýcý ve lojik kapýlardan oluþmaktadýr. 4 adet JK FF'li sayýcýdan gelen bilgilere göre kýrmýzý, sarý ve yeþil ledler çalýþýr.

+5 V

cp

+5 V cp

load clear

Q

UCC

Q

74163

Q

þase

load

Þekil 16.40: Mod 10 yukarý asenkron sayýcý

enable

D

B

A K1

Y2

K2

Y1

S1 S2

Q

Þekil 16.44: Trafik sinyalizasyon sisteminin lojik devresi

C

Þekil 16.41: Kurulabilir (presetable) sayýcý devresi

Þekil 16.43: Trafik sinyalizasyon sisteminin blok þemasý

lojik kapýlý devre 168

43. 4017 Entegreli Ayrýlarak Yürüyen Iþýk Devresi Þekil 16.45'te verilen devrede 555 entegresi tarafýndan üretilen kare dalga 4017 entegresinin çýkýþ uçlarýnýn sýrayla akým vermesini saðlar. Ýkiþer ikiþer yanan ledler birbirinden ayrýlarak yanýp söner. Devrede bulunan pot ile ledlerin yanma hýzý ayarlanabilir.

Þekil 16.42: Trafik sinyalizasyon sisteminin kurulacaðý kavþak

sayýcý

1k 100 k 4017

555

1k

1 mF

560 W

-

Þekil 16.45: Ayrýlarak yürüyen ýþýk devresi

+5 V reset

tetikleme sinyali

1 reset 0 sayma +5 V

sayýcý

+5 V

220 W

+5 V

dekoder

giriþ A giriþ B (7493)

(7447) anodu þase gösterge DAC devresi

gerilim karþýlaþtýrýcý

Ugiriþ

47 kW

10 kW

+10 V

+10 V

150 k W 75 kW

10 kW

-10 V

37,5 kW

4V

-10 V

18,7 kW

Þekil 16.46: Dijital voltmetre 44. Dijital voltmetre Þekil 16.46'da verilen devrede giriþe uygulana analog gerilim göstergede dijital olarak okunur. Devrede sayýcý, kod çözücü ve op-amplar kullanýlmýþtýr. Op-amplar ± 10 voltluk simetrik kaynak ile beslenirken, lojik devrede 5 volt kullanýlmýþtýr. Devrede gerilim ölçme uçlarýna +2 voltluk bir gerilim uygulandýðýný varsayalým. Ýlk anda sayýcý çýkýþý da 0000 olsun. +2 voltluk gerilim birinci 741 op-ampýnýn + giriþine gelir. Karþýlaþtýrýcý olarak çalýþan bu op-amp A noktasýndaki gerilim (+2 volt) B noktasýndaki gerilimden (þase yani 0 volt) büyük olduðu için çýkýþýnda lojik 1 üretir. Bu lojik 1 deðeri AND kapýsýnýn giriþlerinden birisine uygulanmaktadýr. AND kapýsýnýn diðer giriþine ise tetikleme sinyali gelmektedir. Op-amp çýkýþý lojik 1 seviyesinde olduðu sürece tetikleme palsleri AND kapýsýndan geçerek sayýcý giriþine ulaþýr. Böylece sayýcý saymaya baþlar. Sayýcýnýn çýkýþý ayný zamanda DAC olarak çalýþan ikinci op-ampýn giriþine uygulanmaktadýr. Sayýcýnýn çýkýþý analog +2 volt seviyesine denk gelen dijital sayýya eþit olduðunda bu deðer ikinci op-amp tarafýndan terslenerek yükseltilir ve birinci op-amp devresinin B noktasýna gelir. Bu durumda, karþýlaþtýrýcý olarak çalýþan op-amp devresindeki B noktasýndaki negatif gerilim A noktasýndaki gerilime oranla daha büyüktür. Dolayýsýyla birinci op-ampýn çýkýþý lojik 0 olur. Bu lojik deðer AND kapýsýnýn diðer giriþine gelen tetikleme palsleri sayýcýnýn tetikleme giriþine ulaþamayacaðý için yukarý sayma iþlemi durur. Sayýcýnýn çýkýþý tam bu anda 2 voltluk analog gerilime karþýlýk gelen binary sayýda durmaktadýr. Sayýcýnýn çýkýþý ayný zamanda bir kod çözücüye (7447) ve bunun çýkýþý da 7 parçalý göstergeye baðlý olduðu için, devre giriþine uygulanmýþ olan 2 voltluk gerilim yedi parçalý göstergede görüntülenmiþ olur.

169

74xx/54xx Serisi Entegrelerin Bazýlarýnýn Özellikleri 7408: 4 adet 2 giriþli VE kapýsý 7409: 4 adet 2 giriþli VE kapýsý (açýk kolektör çýkýþlý) 7411: 3 adet 3 giriþli VE kapýsý 7415: 2 adet 4 giriþli VE kapýsý 7432: 4 adet 2 giriþli VEYA kapýsý 7486: 4 adet 2 giriþli ÖZELVEYA kapýsý 74386: 4 adet 2 giriþli ÖZELVEYA kapýsý 7400: 4 adet 2 giriþli VEDEÐÝL kapýsý 7401: 4 adet 2 giriþli VEDEÐÝL kapýsý (Açýk kolektör çýkýþlý) 7403: 4 adet 2 giriþli VEDEÐÝL kapýsý (Açýk kolektör çýkýþlý) 7410: 3 adet 3 giriþli VEDEÐÝL kapýsý 7420: 2 adet 4 giriþli VEDEÐÝL kapýsý 7422: 2 adet 4 giriþli VEDEÐÝL kapýsý (Açýk kolektör çýkýþlý) 7430: 8 giriþli VEDEÐÝL kapýsý 7437: 4 adet 2 giriþli VEDEÐÝL tampon kapýsý 7438: 4 adet 2 giriþli VEDEÐÝL tampon kapýsý (Açýk kolektör çýkýþlý) 74133: 13 giriþli VEDEÐÝL kapýsý 7402: 4 adet 2 giriþli VEYADEÐÝL kapýsý 7427: 3 adet 3 giriþli VEYADEÐÝL kapýsý 744078: 8 giriþli VEYADEÐÝL kapýsý 7413: 2 adet 4 giriþli schmitt tetiklemeli VEDEÐÝL kapýsý 7414: 6 adet schmitt tetiklemeli DEÐÝL kapýsý 744050: 6 adet tampon 7404: 6 adet DEÐÝL kapýsý 7405: 6 adet DEÐÝL kapýsý (Açýk kolektör çýkýþlý) 7406: 6 adet DEÐÝL kapýsý (Açýk kolektör çýkýþlý) 7407: 6 adet DEÐÝL kapýsý (Açýk kolektör çýkýþlý) 7416: 6 adet DEÐÝL kapýsý (Açýk kolektör çýkýþlý) 7474: 2 adet D tipi flip flop 7475: 4 adet D tipi flip flop 74174: 6 adet D tipi flip flop (temizlemeli) 74175: 6 adet D tipi flip flop

(temizlemeli) 7472: JK master-slave flip flop 7476: 2 adet JK masterslave flip flop (Ayýrýcý, temizleyici, ön ayarlý, temizleyici ve darbeli) 74109: 2 adet JK pozitif kenar tetiklemeli flip flop (Ön ayarlý ve temizleyicili) 74121: Tek kararlý multivibratör 74221: 2 adet tek kararlý multivibratör 7483A: 4 bit tam toplayýcý (taþýyýcýlý) 74181: 4 bit aritmetik lojik ünitesi 74283: Taþýyýcýlý 4 bit tam toplayýcý 7490: Desimal (onlu) sayýcý 7493: 4 bit ikili sayýcý 74191: Senkronize ikili yukarý-aþaðý sayýcý 74192: Senkronize onlu yukarý-aþaðý sayýcý 74193: Senkronize 4 bit ikili yukarý-aþaðý sayýcý 74390: 2 adet onlu sayýcý 7495: 4 bit kaymalý yazýcý (Bilgi seri ya da paralel giriþi ve seri çýkýþ) 74164: Direkt temizlemeli senkronize 8 bit kayma yazýcý, bilgi seri giriþ ve paralel çýkýþ 7442: BCD/desimal (onlu) kod çözücü 7445: BCD/desimal kod çözücü/sürücü (Açýk kolektör çýkýþlý) 7447: BCD/yedi parçalý gösterge çevirici/sürücü (açýk kolektör çýkýþlý) 7448: BCD/yedi parçalý gösterge kod çözücü/ sürücü 7449: BCD/yedi parçalý gösterge kod çözücü/ sürücü 74141: BCD/desimal kod çözücü/sürücü 74154: 4 hattý 16 hatta çevirici/katlayýcý 74155: 2 adet 2 hattý 4 hatta çevirici/katlayýcý 74321: Kristal osilatör 74625: Gerilim kontrollü osilatör

40xx Serisi Entegrelerin Bazýlarýnýn Özellikleri 4011: 4 adet 2 giriþli VEDEÐÝL kapýsý 4012: 2 adet 4 giriþli VEDEÐÝL kapýsý 4023: 3 adet 3 giriþli VEDEÐÝL kapýsý

4068: 8 giriþli VEDEÐÝL kapýsý 4093: 4 adet 2 giriþli VEDEÐÝL schmitt tetikleyici 4000: 2 adet 3 giriþli VEYADEÐÝL kapýsý+evirici 4001: 4 adet 2 giriþli VEYADEÐÝL kapýsý 4002: 2 adet 4 giriþli VEYADEÐÝL kapýsý 4025: 3 adet 3 giriþli VEYADEÐÝL kapýsý 4078: 8 giriþli VEYADEÐÝL kapýsý 4073: 3 adet 3 giriþli VE kapýsý 4081: 4 adet 2 giriþli VE kapýsý 4082: 2 adet 4 giriþli VE kapýsý 4071: 4 adet 2 giriþli VEYA kapýsý 4072: 2 adet 4 giriþli VEYA kapýsý 4075: 3 adet 3 giriþli VEYA kapýsý 4030: 4 adet ÖZELVEYA kapýsý 4070: 4 adet ÖZELVEYA kapýsý 4507: 4 adet ÖZELVEYA kapýsý 4077: 4 adet ÖZELVEYADEÐÝL kapýsý 4027: 2 adet JK flip flop 4095: JK ana-uydu flip flop 4013: 2 adet D flip flop 4043: 2 adet NOR (VEYADEÐÝL) RS flip flop 4044: Dört adet NAND (VEDEÐÝL) RS flip flop 4076: 4 adet D tutucu 4017: Onlu sayýcý 4026: Yedi parçalý gösterge için kod çözücülü onlu sayýcý 4510: Ýleri/geri BCD sayýcý 4008: 4 bit tam toplayýcý 4089: Ýkili çarpýcý 4063: 4 bit karþýlaþtýrýcý 4505: 64x1 statik RAM 4537: 256x1 statik RAM 4552: 64x4 bit statik RAM 4524: 256x4 bit ROM 4026: Yedi parçalý gösterge kod çözücülü onlu sayýcý 4058: BCD/yedi parçalý kod çözücü 4050: 6 adet sürücü 4504: 6 adet TTL/CMOS seviye çevirici 4093: 4 adet iki giriþli VEDEÐÝL schmitt tetikleyici 4583: 2 adet VEDEÐÝL schmitt tetikleyici 4583: 6 adet VEDEÐÝL schmitt tetikleyici

170

Elektronikle ilgili internet adresleri www.12volt.com www.aaroncake.net/circuits www.acer.com www.actel.com www.adaptec.com www.adc.com www.akm.com www.alsc.com www.altera.com www.amd.com www.amis.com www.amp.com www.analog.com www.argonet.co.uk/users/4qd www.belcore.com www.benchmarg.com www.brooktree.com www.burosch.com www.canon.com www.cherry-semi.com www.chips.com www.cinele.com/home.html www.cirrus.com www.conrad.com www.conrad-electronic.com www.crystal.com www.cypress.com www.dalsemi.com www.debco.com www.deetee.com www.dell.com www.ee.washington.edu/eeca www.elexp.com www.elv.de.com www.fujitsu.com www.gernsback.com www.hea.com www.hp.com www.huber.com www.hut.fi/misc/electronics www.ibm.com www.intel.com www.irf.com www.latticesemi.com www.level1.com www.maplin.co.uk www.micron.com www.mot.com www.national.com www.nec.com www.nsc.com www.pios.com www.qlc.com www.rockwell.com www.samsung.com www.sanyo.com www.semikron.com www.st.com www.ti.com www.toshiba.com www.wenzel.com/documents Her türlü bilgi taramasý için www.yahoo.com www.altavista.com www.arabul.com www.netbul.com www.nerede.com www.e-kolay.net www.mavinokta.com www.superonline.com www.sanatkar.cjb.net