sayısal devre uygulamaları

SAYISAL
DEVRE
UYGULAMALARI
Prof. Dr. Hüseyin EKİZ
Doç. Dr. Özdemir ÇETİN
Arş. Gör. Ziya EKŞİ
İÇİNDEKİLER
ŞEKİLLER TABLOSU ....................................................................................................................... vi
MALZEME LİSTESİ ........................................................................................................................ viii
ENTEGRELER .................................................................................................................................... ix
1. Direnç ve Diyotlarla Yapılan ‘VE’ (AND) Kapısı ....................................................................... 1
1.1. Ön Çalışma .................................................................................................................................. 1
1.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ............................................................................................. 1
1.3. Deneyin Bağlantı Şeması ............................................................................................................ 1
1.4. Deneyin Yapılışı.......................................................................................................................... 1
1.5. Sorular ......................................................................................................................................... 1
2. Direnç ve Diyotlarla Yapılan ‘VEYA’ (OR) Kapısı .................................................................... 2
2.1. Ön Çalışma .................................................................................................................................. 2
2.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ............................................................................................. 2
2.3. Deneyin Bağlantı Şeması ............................................................................................................ 3
2.4. Deneyin Yapılışı.......................................................................................................................... 3
2.5. Sorular ......................................................................................................................................... 3
3. Direnç ve Transistörlerle Yapılan ‘DEĞİL’ (NOT) Kapısı ....................................................... 4
3.1. Ön Çalışma .................................................................................................................................. 4
3.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ............................................................................................. 4
3.3. Deneyin Bağlantı Şeması ............................................................................................................ 5
3.4. Deneyin Yapılışı.......................................................................................................................... 5
3.5. Sorular ......................................................................................................................................... 5
4. ‘VE’ (AND) Kapısı (TTL Entegre) ............................................................................................... 7
4.1. Ön Çalışma .................................................................................................................................. 7
4.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ............................................................................................. 8
4.3. Deneyin Bağlantı Şeması ............................................................................................................ 8
4.4. Deneyin Yapılışı.......................................................................................................................... 8
4.5. Sorular ......................................................................................................................................... 8
5. ‘VEYA’ (OR) Kapısı (TTL Entegre) ............................................................................................ 9
5.1. Ön Çalışma .................................................................................................................................. 9
5.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ............................................................................................. 9
5.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 10
5.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 10
5.5. Sorular ....................................................................................................................................... 10
6. ‘DEĞİL’ (NOT) Kapısı (TTL Entegre)...................................................................................... 11
6.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 11
6.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 11
6.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 12
6.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 12
6.5. Sorular ....................................................................................................................................... 12
7. ‘VEDEĞİL’ (NAND) Kapısı (TTL Entegre) ............................................................................. 13
7.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 13
7.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 14
7.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 14
7.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 14
7.5. Sorular ....................................................................................................................................... 14
8. ‘VEYADEĞİL’ (NOR) Kapısı (TTL Entegre) .......................................................................... 16
8.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 16
8.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 17
8.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 17
8.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 17
8.5. Sorular ....................................................................................................................................... 17
ii
‘ÖZEL VEYA’ (EXOR) Kapısı (TTL Entegre) ........................................................................ 19
9.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 19
9.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 20
9.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 20
9.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 20
9.5. Sorular ....................................................................................................................................... 20
10. ‘ÖZEL VEYADEĞİL’ (EXNOR) Kapısı................................................................................... 22
10.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 22
10.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 23
10.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 23
10.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 23
10.5. Sorular ....................................................................................................................................... 23
11. Kodlayıcı Devresi (Encoder) ....................................................................................................... 25
11.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 25
11.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 25
11.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 26
11.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 26
11.5. Sorular ....................................................................................................................................... 26
12. Kod Çözücü Devresi (Decoder) ................................................................................................... 27
12.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 27
12.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 28
12.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 28
12.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 28
12.5. Sorular ....................................................................................................................................... 28
13. Kod Çevirici Devreler (Code Converters) ................................................................................. 29
13.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 29
13.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 30
13.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 30
13.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 30
13.5. Sorular ....................................................................................................................................... 30
14. Multiplexer Devresi...................................................................................................................... 31
14.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 31
14.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 32
14.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 32
14.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 32
14.5. Sorular ....................................................................................................................................... 32
15. Demultiplexer Devresi ................................................................................................................. 33
15.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 33
15.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 33
15.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 34
15.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 34
15.5. Sorular ....................................................................................................................................... 34
16. Yarım Toplayıcı Devre ................................................................................................................ 35
16.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 35
16.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 35
16.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 36
16.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 36
16.5. Sorular ....................................................................................................................................... 36
17. Tam Toplayıcı Devre ................................................................................................................... 37
17.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 37
17.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 38
17.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 38
17.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 38
17.5. Sorular ....................................................................................................................................... 38
9.
iii
18. Flip Flop Devresi ve ‘VEYADEĞİL’ Kapılarıyla R-S Flip Flop Devresi Oluşturulması..... 39
18.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 39
18.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 40
18.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 40
18.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 40
18.5. R-S Flip Flop Entegresi .......................................................................................................... 41
18.6. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 41
18.7. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 41
18.8. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 42
18.9. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 42
18.10.Sorular...................................................................................................................................... 42
19. D Tipi Flip Flop’lar ve ‘VEDEĞİL’ Kapılarıyla D Flip Flop Devresi .................................... 43
19.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 43
19.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 43
19.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 44
19.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 44
19.5. D Tipi FF Entegresi ................................................................................................................. 44
19.6. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 45
19.7. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 45
19.8. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 45
19.9. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 46
19.10.Sorular...................................................................................................................................... 46
20. JK Flip Flop Devresi .................................................................................................................... 47
20.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 47
20.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 48
20.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 48
20.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 48
20.5. Sorular ....................................................................................................................................... 48
21. T Flip Flop Devresi ...................................................................................................................... 50
21.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 50
21.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 50
21.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 51
21.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 51
21.5. Sorular ....................................................................................................................................... 51
22. 555 İle Yapılan Kare Dalga Üreteci ............................................................................................ 52
22.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 52
22.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 52
22.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 53
22.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 53
22.5. Sorular ....................................................................................................................................... 53
23. ‘1’ Bitlik Karşılaştırma Devresi .................................................................................................. 54
23.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 54
23.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 54
23.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 55
23.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 55
23.5. Sorular ....................................................................................................................................... 55
24. Gösterge Devreleri ve 7 Parçalı Göstergeler.............................................................................. 56
24.1. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 56
24.2. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 57
24.3. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 57
24.4. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 57
24.5. Sorular ....................................................................................................................................... 57
iv
25. Sayıcı Devreleri ............................................................................................................................ 58
25.1. 0 - 15 Arası Yukarı Sayıcı Devresi ......................................................................................... 58
25.2. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 58
25.3. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 59
25.4. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 59
25.5. Deneyin Yapılışı........................................................................................................................ 59
25.6. 15 - 0 Arası Aşağı Sayıcı Devresi............................................................................................ 60
25.7. Ön Çalışma ................................................................................................................................ 60
25.8. Deneyde Kullanılacak Malzemeler ........................................................................................... 60
25.9. Deneyin Bağlantı Şeması .......................................................................................................... 61
25.10.Deneyin Yapılışı ...................................................................................................................... 61
25.11.Onlu Sayıcı Devresi................................................................................................................ 62
25.12.Ön Çalışma .............................................................................................................................. 62
25.13.Deneyde Kullanılacak Malzemeler .......................................................................................... 62
25.14.Deneyin Bağlantı Şeması ......................................................................................................... 63
25.15.Deneyin Yapılışı ...................................................................................................................... 63
25.16.Yukarı / Aşağı Sayıcı Devresi ............................................................................................... 64
25.17.Ön Çalışma .............................................................................................................................. 64
25.18.Deneyde Kullanılacak Malzemeler .......................................................................................... 64
25.19.Deneyin Bağlantı Şeması ......................................................................................................... 65
25.20.Deneyin Yapılışı ...................................................................................................................... 65
25.21.Sorular...................................................................................................................................... 65
v
ŞEKİLLER TABLOSU
Şekil 1. Ve (AND) Kapısı Sembolü ........................................................................................................ 1
Şekil 2. Direnç ve Diyotlarla Yapılan ‘VE’ (AND) Kapısı Devresi ....................................................... 1
Şekil 3. Veya (OR) Kapısı Sembolü ....................................................................................................... 2
Şekil 4. Direnç ve Diyotlarla Yapılan ‘VEYA’ (OR) Kapısı Devresi..................................................... 3
Şekil 5. Değil (NOT) Kapısı ve BC238 Sembolü ................................................................................... 4
Şekil 6. Direnç ve Transistörlerle Yapılan ‘DEĞİL’ (NOT) Kapısı Devresi .......................................... 5
Şekil 7. VE(AND) Kapısı Sembolü, 4081 ve 7408 Entegresi ................................................................. 7
Şekil 8. ‘VE’ (AND) Kapısı (TTL Entegre) Devresi .............................................................................. 8
Şekil 9. Veya (OR) Kapısı Sembolü, 4071 ve 7432 Entegresi ................................................................ 9
Şekil 10. ‘VEYA’ (OR) Kapısı (TTL Entegre) Devresi ........................................................................ 10
Şekil 11. Değil (NOT) Kapısı Sembolü, 4049 ve 7404 Entegresi ......................................................... 11
Şekil 12. ‘DEĞİL’ (NOT) Kapısı (TTL Entegre) Devresi .................................................................... 12
Şekil 13. Vedeğil (NAND) Kapısı Sembolü, 4011 ve 7400 Entegresi.................................................. 13
Şekil 14. ‘VEDEĞİL’ (NAND) Kapısı (TTL Entegre) Devresi ........................................................... 14
Şekil 15. Veyadeğil (NOR) Kapısı Sembolü, 4001 ve 7402 Entegresi ................................................. 16
Şekil 16. ‘VEYADEĞİL’ (NOR) Kapısı (TTL Entegre) Devresi ......................................................... 17
Şekil 17. Özel Veya (EXOR) Kapısı Sembolü, 4070 ve 7486 Entegresi .............................................. 19
Şekil 18. ‘ÖZEL VEYA’ (EXOR) Kapısı (TTL Entegre) Devresi ....................................................... 20
Şekil 19. Özel Veyadeğil (EXNOR) Kapısı Sembolü, 4077 ve 7266 Entegresi ................................... 22
Şekil 20. ‘ÖZEL VEYADEĞİL’ (EXNOR) Kapısı Devresi ................................................................. 23
Şekil 21. Kodlayıcı devresi genel blok şeması ve 4532 entegresi ......................................................... 25
Şekil 22. Kodlayıcı Devresi................................................................................................................... 26
Şekil 23. Kod çözücü devresi ve doğruluk tablosu ............................................................................... 27
Şekil 24. Kod Çözücü Devre ................................................................................................................. 28
Şekil 25. BCD’den 7 parçalı gösterge’ye kod çevirici .......................................................................... 29
Şekil 26. Kod çevirici devresi ............................................................................................................... 30
Şekil 27. Multiplexer yapısı ve 74151 Entegresi................................................................................... 31
Şekil 28. Multiplexer Devresi ............................................................................................................... 32
Şekil 29. Demultiplexer yapısı ve 7411 Entegresi ................................................................................ 33
Şekil 30. Demultiplexer Devresi ........................................................................................................... 34
Şekil 31. Yarım Toplayıcı Devresi ........................................................................................................ 35
Şekil 32. Yarım Toplayıcı Devresi ........................................................................................................ 36
Şekil 33. Tam Toplayıcı Devresi ........................................................................................................... 37
Şekil 34. Tam Toplayıcı Devresi ........................................................................................................... 38
Şekil 35. R-S Flip Flop Yapısı ve 4001 Entegresi................................................................................. 39
Şekil 36. VEYADEĞİL Kapılarıyla R-S Flip Flop Devresi ................................................................. 40
Şekil 37. 4043 Entegresi........................................................................................................................ 41
Şekil 38. 4043 Entegresi ile R-S Flip Flop Devresi .............................................................................. 42
Şekil 39. D Flip Flop Yapısı .................................................................................................................. 43
Şekil 40. 'VEDEĞİL' Kapılarıyla D Tipi FF Devresi ............................................................................ 44
Şekil 41. 7474 Entegresi........................................................................................................................ 44
Şekil 42. 7474 Entegresi ile D Tipi FF Devresi .................................................................................... 45
Şekil 43. JK Flip Flop Yapısı ve 7476 Entegresi .................................................................................. 47
Şekil 44. JK Flip Flop Devresi .............................................................................................................. 48
Şekil 45. T Flip Flop yapısı ve doğruluk tablosu .................................................................................. 50
Şekil 46. 7476 Entegresi ile T Tipi FF Devresi ..................................................................................... 51
Şekil 47. 555 Entegresi.......................................................................................................................... 52
Şekil 48. 555 ile Kare Dalga Üreteci Devresi ....................................................................................... 53
Şekil 49. 1 Bitlik Karşılaştırma Devresi ................................................................................................ 55
Şekil 50. 7 parçalı gösterge ve 7447 Entegresi...................................................................................... 56
Şekil 51. Gösterge Devresi .................................................................................................................... 57
Şekil 52. Sayıcıların Sınıflandırılması................................................................................................... 58
Şekil 53. 0-15 Arası Yukarı Sayıcı Devresi .......................................................................................... 59
vi
Şekil 54. 15 - 0 Arası Aşağı Sayıcı Devresi .......................................................................................... 61
Şekil 55. 7490 Entegresi........................................................................................................................ 62
Şekil 56.Onlu Sayıcı Devresi ................................................................................................................ 63
Şekil 57. 74192 Entegresi...................................................................................................................... 64
Şekil 58.Yukarı-Aşağı Sayıcı Devresi................................................................................................... 65
vii
MALZEME LİSTESİ
DEVRE ELEMANI
ADET
Dirençler
330 Ω veya 390 Ω
1 KΩ
3,3 KΩ
4,7 KΩ
100 KΩ (Ayarlı direnç - POT)
10
1
1
1
1
Entegreler
7400 veya 4011
7402 veya 4001
7404 veya 4049
7408 veya 4081
7432 veya 4071
7266 veya 4077
7486 veya 4070
7411
7474
7476
7447
7490
74151
74192
4043
4532
555
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
Diğer Malzemeler
Board
10 µF
1N4001
BC238
LED
Display (Ortak Anotlu)
Zil Teli ( Farklı renklerde )
1
1
2
1
10
1
5
viii
ENTEGRELER
Aynı çeşit veya farklı elektronik elemanların bir paket haline getirilmesi ile oluşan yeni
eleman, ‘entegre’ (Integrated Circuit -IC) olarak isimlendirilir.
Sayısal entegreler, yapılarında kullanılan devre elemanları referans alınarak:
i- Bipolar entegre devreler; DTL, TTL, HTL, ECL, vb.
ii- MOS-lojik entegre devreler; NMOS, PMOS, CMOS,
şeklinde iki grupta toplanabilirler.
Transistör Transistör Lojik (TTL)
Giriş olarak çok elemanlı (emiterli) transistörlerin kullanıldığı TTL entegreler, en yaygın
kullanılan dijital entegre grubudur. TTL’de temel eleman ‘VEDEĞİL’ kapısıdır. Bununla
beraber, bütün lojik kapıların TTL mantığı ile oluşturulması mümkündür. TTL entegreler 7 alt
gruba ayrılabilir.
 Standart TTL – (Standart TTL – TTL) - 74XX ile gösterilir.
 Düşük Güçlü TTL – (Low power TTL – LTTL) – 74LXX ile gösterilir.
 Yüksek Hızlı TTL – (High speed TTL – HTTL) – 74HXX ile gösterilir.
 Şotki (Çok hızlı) TTL – (Schottky TTL – STTL) –74SXX ile gösterilir.
 Düşük Güçlü Şotki TTL – (Low power schottky TTL – LSTTL) – 74LSXX ile
gösterilir.
 Geliştirilmiş Şotki ve Geliştirilmiş Düşük Güçlü Şotki TTL (Advanced Schottky and
Advanced – Low Power Schottky TTL)- 74ASXX ve 74ALSXX ile gösterilir.
 Hızlandırılmış- Geliştirilmiş Şotki TTL (Fast – Advanced Schottky TTL – FASTTL) –
74FXX ile gösterilir.
Bu alt guruplar arasında çeşitli paramatre farklılıkları mevcuttur. Ancak tüm alt guruplar
genelde 5V ( ± 0.25 V) besleme gerilimi ile çalışırlar.
ix
Tamamlayıcı MOS Lojik (CMOS) Teknolojisi
Tamamlayıcı MOS Complementary MOS Logic (CMOS) lojik ailesinde P ve N kanal
MOSFET’ler birlikte kullanılır. TTL’ye göre daha basit üretim işlemine ve daha yüksek
paketleme yoğunluğuna sahip CMOS ailesi, bu özellikleri nedeni ile bir entegre içerisinde
daha fazla sayıda eleman oluşturmasına imkan tanır. Genelde TTL’lere göre daha yavaş olan
CMOS entegrelerin yeni serilerinde yüksek hızlı elemanlar üretilmektedir. CMOS ailesindeki
dijital entegreler çeşitli serilerde üretilmektedir. İlk üretilen CMOS’lar 4000A serisinde iken,
geliştirilmiş versiyonu olan CMOS’lar daha yüksek çıkış akımı ile 4000B serisi olarak
üretilmektedirler. 74C ve 54C serisi olarak üretilen CMOS serisi entegreler, TTL entegresi ile
fonksiyon ve pin olarak tam uyumludur. 74C serisinin geliştirilmiş şekli, daha hızlı olarak
imal edilen 74LS serisi TTL’lerin karşılığı olan 74HC serisi (yüksek hızlı CMOS)
entegrelerdir. Bu tipin daha geliştirilmiş serisi ise, doğrudan TTL çıkışlar tarafından
sürelebilen 74HCT serisidir.
4000 ve 74C serisi entegreler; 3-15 Volt arasındaki gerilimler ile, 74HC ve 74HCT serileri ise
2-6 Volt arasındaki gerilimler ile çalışırlar. CMOS ve TTL entegreler birlikte kullanıldığı
zaman, CMOS’un VDD ve TTL’in VCC gerilimlerini aynı kaynaktan sağlamak için her iki tip
eleman +5 V ile çalıştırılabilir.
x

Download Report