SAYISAL DEVRE LABORATUVARI DENEY KİTAPÇIĞI · 4 Kodlayıcı, Kod Çözücü, Veri Seçici, Veri Yayıcı Devreler 5 Flip-Flop Devreleri 6 Uygulamalı vize sınavı 7 Karşılaştırma,

ATATÜRK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK VE ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SAYISAL DEVRE LABORATUVARI

DENEY KİTAPÇIĞI

Hazırlayanlar: Yrd. Doç. Dr. Tevhit KARACALI

Yrd. Doç. Dr. Birol SOYSAL Yrd. Doç. Dr. Bülent ÇAVUŞOĞLU

Arş. Gör. Dr. Emin Argun ORAL

Erzurum-2006

ii

HAFTA DENEY ADI

1 RTL,TTL ve CMOS Kapılarının Tanıtımı

2 Boolean Fonksiyonlarının Minimum Kapılarla Gerçeklenmesi

3 Schmitt Tetikleme Devresi

4 Kodlayıcı, Kod Çözücü, Veri Seçici, Veri Yayıcı Devreler

5 Flip-Flop Devreleri

6 Uygulamalı vize sınavı

7 Karşılaştırma, Toplayıcı ve Çıkarıcı Devreler

8 Sayıcılar

9 Kaydırmalı Kaydedici (Shift Register) Devreleri

10 Analog/ Digital Dönüştürücü

11 Digital/Analog Dönüştürücü

12 Telafi deneyi (meşru mazereti olanlar için)

13 Uygulamalı final sınavı

LABORATUVARIN İŞLEYİŞİ:

iii

(AŞAĞIDA BELİRTİLEN HUSUSLARI LÜTFEN DİKKATLİCE OKUYUNUZ !!!)

1- Her deney öncesi klasik 15 dakikalık quiz sınavı yapılacak. Quiz sorusu ya da soruları o hafta yapılacak

deneyle ilgili olacak ve deney konusuna çalışıp çalışmadığınız test edilmiş olacak. Deney föylerinizde bulunan

hazırlık soruları deneye hazırlanmanız içindir. Çözümlerini teslim etmenize gerek yoktur.

2- Her deney öncesi kullanılacak elemanların sağlam olup olmadığını kontrol ediniz.

3- Deneyde elde ettiğiniz sonuçları deney föyüne (sonradan raporda kullanmak için) ve ayrıca sizlere dağıtılacak

olan “sonuçlar” başlıklı boş sayfaya yazınız ve bu sayfayı deneyin bitiminde deneyi yaptıran hocanıza teslim

ediniz. Bu sayfada sadece deneysel sonuçlar yer alacak, deney föyünde istenen diğer teorik hesaplamalar vs. bu

sayfaya yazılmayacak; bunlar raporda yeralacak.

4- Daha önceki laboratuvarlarda olduğu gibi aynı formatta hazırlayacağınız deney raporlarınızı bir sonraki hafta

deneye başlamadan önce teslim ediniz.

5- Notlandırma:

Quiz : % 30 Rapor : % 30 Vize (%70) Uygulamalı vize deneyi : % 40 Uygulamalı Final Deneyi: % 30 6- Her hafta aynı masada deneyinizi gerçekleştireceksiniz ve deney masanızdan siz sorumlu olacaksınız.

7- Deney grupları: Çarşamba 09.00-12.00 8- Telafi deneyi, deneyler tamamlandıktan sonraki hafta yapılacak.

9- Vize ve final sınavları daha sonra belirlenecek tarihlerde yapılacak.

Deney 1 1

Deney 1

RTL,TTL ve CMOS Kapılarının Tanıtımı

I. Direnç ve Transistörle Yapılan (RTL) Kapı Deneyi Deneyin Amacı:

1. Transistörü kesim ve doyum bölgelerinde çalıştırarak anahtar olarak kullanımını öğrenmek

2. Direnç ve transistörlerle yapılan kapı devresini incelenmesi

Teorik Bilgi

Sayısal Elektronik dersi ders notlarına bakınız.

Hazırlık Soruları:

1- Ebers-Moll transistör modellemesine göre bir BJT transistörün kaç tane çalışma bölgesi

vardır? Kısaca açıklayınız

2- Hangi çalışma bölgelerinde anahtar olarak kullanılır?

Deney için gerekli malzemeler:

1- C.A.D.E.T

2- 2 adet 3K3 ve 2 adet 390 Ω ¼ watt direnç

3- 2 adet yeşil, 1 adet kırmızı LED

4- 2 adet SPDT anahtar

Deneyin yapılışı

1. Şekil 1A’daki devreyi kurun. Yeşil led’i transistörün girişine (D2), kırmızı led’i çıkışına (D1)

bağlayınız.

2. Anahtarın konumunu değiştirerek yandaki tabloyu doldurunuz.

Anahtar Konumu Yeşil LED Kırmızı LED

Yanıyor Yanmıyor Yanıyor Yanmıyor

0

Yanıyor Yanmıyor Yanıyor Yanmıyor

1

Deney 1 2

BC238

D1

R1390

R23k3

D2

R3390

SW1

SW-SPDT

BC238

D1

R1390

R23k3

D2

R3390

SW1

+5V

BC238R43k3

SW2

D3

R5390

Şekil 1A

R1: 390 Ohm R2: 3k3

Şekil 1B

Deney 1 3

3. Şekil 1B’deki devreyi kurunuz. (D2 ve D3 yeşil led, D1 kırmızı led)

4. Anahtarların konumunu değiştirerek aşağıdaki tabloyu doldurunuz.

1. Anahtar 2. Anahtar 1. Yeşil LED (D2) 2. Yeşil LED (D3) Kırmızı LED (D1)

Yanıyor Yanmıyor Yanıyor Yanmıyor Yanıyor Yanmıyor

0

0


0

1


1

0


1

1

Değerlendirme soruları:

1- Aldığınız sonuçlara göre Şekil 1A’daki devre hangi mantıksal kapıyı temsil eder? Doğruluk

tablosunu oluşturunuz.

2- Aldığınız sonuçlara göre Şekil 1B’daki devre hangi mantıksal kapıyı temsil eder? Doğruluk

tablosunu oluşturunuz.

3- Bu deneyden öğrendiğiniz sonucu birkaç cümle ile açılayınız.

Deney 1 4

II. TTL ve CMOS Kapılarının Tanıtımı ve Karakteristikleri

Deneyin Amacı

TTL ve CMOS mantıksal kapılarının çalışmasını, karakteristiklerini ve birbirine olan üstünlükleri

öğrenmek

Teorik Bilgi


Deney Öncesi Hazırlık:

1- 74LS00 ve 4011 mantıksal kapılarına ait datasheet (katalog) bilgilerini araştırarak temin ediniz.

2- Bu katalog bilgilerini okuyup katalog dökümanları ile deneye geliniz.


1- TTL ve CMOS kapılarının özellikleri nedir? Birbirine üstünlükleri nelerdir?

2- Çıkış yelpazesi (Fan-out), yayılma gecikmesi, gürültü marjı kavramlarını açıklayınız.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS00

3- 1 adet 4011

4- 2 adet DMM

5- 1 adet osiloskop


1. Şekil 2A’daki devreyi 74LS00 kullanarak kurunuz.

2. DMM leri mikroamper pozisyonuna ayarlayınız.

3. 10 K’lık Potansiyometreyi 0 V’dan başlayarak +5 V’a kadar 0.1 V aralıklarla artırırken giriş

gerilimi, giriş akımı ve çıkış akımını kaydediniz. Bu arada gürültü bağışıklığı için VIL ve VIH

gerilimlerini takip ederek kaydediniz.

4. Devreden DMM’leri kaldırıp girişe 1KHz’lik TTL sinyal uygulayınız (Şekil 2B).

5. Osiloskoptan çıkış ile giriş sinyallerini gözlemleyerek milimetrik kağıda çiziniz.

6. 1. adımdaki devreyi 4011 kullanarak tekrar kurunuz.

7. 2. - 5. adımları 4011’li devre için tekrarlayınız.

Deney 1 5


1. Deneyden elde ettiğiniz sonuçları kullanarak hem 74LS00 hem de 4011 için çıkış yelpazesini,

yayılım gecikmesini ve gürültü bağışıklığını hesaplayınız.

Şekil 2A

Şekil 2B

+88.8µA

+88.8µA

+5V

RV1

10k

1

23

U1:A

4011

5

64

U1:B

4011

8

910

U1:C

4011

A

B

12

1311

U1:D

4011

1

23

U2:A

4011

5

64

U2:B

4011

8

910

U2:C

4011

A

B

12

1311

U2:D

4011

U2:A(B)

Deney 2 1

Deney 2

Boolean Fonksiyonlarının Minimum Kapılarla Gerçeklenmesi

Deneyin Amacı:

Boolean kurallarıyla mantıksal denklemlerin gösterimini ve sadeleştirme yöntemlerini öğrenmek.

Teorik Bilgi



1- 2 girişli VE-DEĞİL kapıları kullanarak VEYA kapısı fonksiyonunu elde ediniz.

2- F= x.y’.z’+x.y’.z+x’.y.z+x.y.z fonksiyonunu Boolean kuralları veya harita yöntemi kullanarak

sadeleştiriniz.

3- Şekil 1B’deki devreyi sadeleştiriniz.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS00


1. Şekil 2A’daki devreyi kurunuz.

2. A girişini S1, B girişini S2 anahtarına ve F çıkışını logic prob’a bağlayınız.

3. Anahtarları sırayla 0 dan 1 konumuna geçirerek Tablo 1’i doldurunuz.

Tablo 1:

A(S1) B(S2) F

0 0

0 1

1 0

1 1

4. Şekil 2B’ deki devreyi sadeleştirme kurallarından yararlanarak elinizdeki malzeme ile kurunuz.

5. X girişini S1, Y girişini S2, Z girişini S3 anahtarına ve F çıkışını logic prob’a bağlayınız.

6. Anahtarları sırasıyla 0 dan 1 konumuna geçirerek Tablo 2’yi doldurunuz.

Deney 2 2

1

23

U1:A

74LS00

4

56

U1:B

74LS00

X

YF

10

98

U1:C

74LS00

Z

12

1312

U2:A

74LS10

345

6

U2:B

74LS10

91011

8

U2:C

74LS10

13

1211

U1:D

74LS00

Tablo 2:

X(S1) Y(S2) Z(S3) F

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 1


1- Tablo1’dan yararlanarak devrenin fonksiyonunu çıkarınız. Bu fonksiyon hangi mantıksal

kapıya aittir?

2- Tablo 2’den yararalanarak devrenin fonksiyonunu çıkarınız. Şekil 1B’deki devre ile aynı

sonuçları verip vermediğini kontrol ediniz.

1

23

U1:A

74LS00

4

56

U1:B

74LS00

10

98

U1:C

74LS00

A

B

F

Şekil 2A

Şekil 2B

Deney 3 1

DENEY 3

SCHMITT TETİKLEME DEVRESİ

1. Deneyin Amacı Transistörlü ve işlemsel yükselteçli Schmitt tetikleme devresinin çalışma prensiplerinin

anlaşılmasını ve kullanılabilmesini sağlamak.

2. Teorik Bilgi 2.1. Giriş Schmitt tetikleme (ST) devresi, alçak seviye (AS) ve yüksek seviye (YS) olmak üzere, iki

konumlu bir devredir. Girişine uygulanan yavaş değişen bir işaretten hızlı değişen işaret elde

etmede kullanılır. Bir diğer uygulama alanı ise, seviye detektörü olarak kullanılabilmesidir.

2.2. Transistörlü Schmitt Tetikleme Devresi Şekil 1’de transistörlü ST devresi verilmektedir. Bu devre aynı zamanda emetör bağlamalı

ikili (emitter-coupled binary) devre olarak da adlandırılır. Çünkü pozitif geri-besleme

emetördeki R3 direnci tarafından sağlanmaktadır.

Şekil 2’de devrenin geçiş özeğrisi verilmektedir. Tetikleme gerilimleri arasında 12 VVVH −=

gibi bir histerezis gerilimi vardır. Böyle bir devrenin girişine sinüzoidal bir işaret

uygulandığında elde edilecek çıkış dalga şekli Şekil 3’te verilmiştir. Giriş gerilimi V2

değerinden küçük olduğu sürece T1 kesimde, T2 doymada olacağından çıkış alçak seviye (AS)

olacaktır. Giriş gerilimi V2’den büyük olmaya başlayınca T1 iletime geçecek ve hızlı bir

şekilde T2’yi kesime sürecektir. Pozitif geri-beslemeden dolayı bu işlem çok hızlı bir şekilde

gerçekleşecektir. Çıkış yüksek seviye (YS) olacaktır. Giriş gerilimi V1 değerinin altına

T1 T2

R1 R5

R2

R3 R4

CVCC

VÇ VG

T1, T2 :BC547 R1 = 4K7 R2 = 2K2 R3 = 3K3 R4 = 6K8 R5 = 4K7 C = 10 nF VCC = + 15 V

Şekil 1. Transistörlü Schmitt tetikleme devresi

Deney 3 2

düştüğünde çıkış tekrar AS olacaktır. Bu olay aşağıdaki tablo ile özetlenebilir:

Transistörlerin Durumu

Çıkış Seviyesi

2VVG ≥ T1 Doymada T2 Kesimde YS

1VVG ≤ T1 Kesimde T2 Doymada AS

V1 ve V2 gerilimleri ST’nin konum değiştirme, yani tetiklenme noktalarıdır. Çıkış T2’nin

kollektöründen alınmaktadır. Dolayısıyla T2 kesimde ise VÇ = VCC (YS) olur. T2 iletimde ise

VÇ = VCE2+VE (AS) olur.

Devrenin çalışmasının daha iyi anlaşılabilmesi için VG = 0 olduğu varsayılsın. Bu durumda,

T1’in bazı toprak potansiyelinde olduğundan ve T2’nin emetöründen akım aktığı için R3

üzerinde bir gerilim oluşacağından T1 kesimde olacaktır. T2 ise, VCC, R1, R2 ve R4’den dolayı

iletimde olacaktır. Bu durumdaki devre ve Thevenin eşdeğeri Şekil 4’teki gibi olur. Thevenin

eşdeğer devresinde VTH ve RTH değerleri aşağıdaki gibi hesaplanır:

214

214 )(RRR

RRRRTH +++

= (1)

CCTH VRRR

RV214

4

++= (2)

VG

VÇ

YS

AS

V1 V2

Şekil 2. Transistörlü ST devresinin geçiş özeğrisi

VG(t)

tVÇ(t)

t

V2

V1

YS

AS

Şekil 3. ST’nin giriş ve çıkış işaretleri

Deney 3 3

T2’nin aktif bölgede çalıştığı kabul edilirse,

322'

52'

222

)( RIIV

RIVV

IhI

CBE

CCCÇ

BFEC

+=

−=

=

(3)

eşitlikleri yazılabilir. Tasarım esnasında VTH ve RTH değerleri T2 transistörü aktif bölgede

olacak şekilde seçilir. T1’in iletime geçebilmesi için giriş geriliminin alması gereken en küçük

değer V2’dir.

1

'2 BEE VVV += (4)

VG’nin artmaya başladığı varsayılsın. T1’in iletime geçebilmesi için VG > V2 olmalıdır. T1

iletime geçer geçmez VC1 gerilimi düşer. Bu ise VB2 geriliminin düşmesi, T2’nin daha az

iletimde olması ve IE2’nin azalması demektir. Bu arada IE1 akımı artmaktadır ama bu artış

IE2’deki azalmadan daha az olduğundan R3’deki toplam akımda azalma olmaktadır.

Dolayısıyla VE gerilimi azalmaktadır. VE’nin azalması T1’in daha fazla iletime girmesini

sağlamakta ve bu işlem pozitif geri-beslemeli olarak çok hızlı bir şekilde gerçekleşmektedir.

Böylece T1 çok hızlı olarak doymaya, T2 de çok hızlı olarak kesime gider ve ST konum

değiştirmiş olur (YS).

T2 kesimde iken ST ve kollektörden bakıldığında görülen Thevenin eşdeğer devresi Şekil

5’teki gibi olur. Bu eşdeğer devre için VTH ve RTH,

421

421 )(RRR

RRRRTH ++

+= (5)

T2

R1 R5

R2

R3R4

VCC

VÇ

Şekil 4. T1 kesimde iken ST ve Thevenin eşdeğer devresi

T2

R5

RTH

R3

VÈ

VCC

VÇ

VTH

Deney 3 4

CCTH VRRR

RRV

421

42

+++

= (6)

olarak hesaplanabilir. Bu durumda V`È gerilimi ise,

dCETHCTHE VRIVV 11'' −−= (7)

olacaktır. Burada VCE1d T1 transistörünün doyma durumundaki kollektör-emetör gerilimini

göstermektedir. T1’in doymada olması için gerekli olan minimum giriş gerilimi

dBEE VVV 1

''1 += (8)

olacaktır. VG >V1 olduğu müddetçe T1 doymada kalacaktır. VG < V1 olduğunda pozitif geri-

besleme olayı tekrar gerçekleşir ve T1 tıkamaya, T2 iletime girer. Böylece ST’nin çıkışı tekrar

AS olur. C kapasitesi anahtarlama olayını hızlandırmak amacıyla kullanılmaktadır.

2.3. İşlemsel Yükselteçli Schmitt Tetikleme Devresi İşlemsel yükselteçli ST devresi Şekil 6’da verilmektedir. Burada pozitif geri-besleme R1 ve R2

dirençleri yardımıyla uygulanmaktadır. Geri-beslemeli bir sistemde çevrim kazancı GK = -1

olursa, geri-besleme kazancı )1

(GKKKVf +

= sonsuz olur. Bu durumda çıkışın bir konumdan

diğer konuma geçişi keskin olur.

Bu devrede işlemsel yükselteç karşılaştırma görevi yapmaktadır. Giriş geriliminin 0 volttan

itibaren arttığı düşünülsün. VG < V2 olduğu sürece CCÇ VV += olacaktır (YS). Süperpozisyon

teoremi kullanılarak Vf aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

T1

R1

R3

V`È

VCC

VG

R2+ R4

T1

RTH

R3

V`È

VTH

VG

Şekil 5. T2 kesimde iken ST ve Thevenin eşdeğer devresi

Deney 3 5

CCR

ÇRRf

VRR

RVRR

R

VRR

RVRR

RVV

21

2

21

1

21

2

21

2 )(

++

+=

++

+−=

(9)

Bu değer aynı zamanda ST’nin konum değiştireceği giriş gerilimi V2’dir. VG > V2 olunca ST

konum değiştirecek, VÇ = -VCC (AS) olacak ve bu seviyede kalacaktır.

Çıkış gerilimi VÇ = - VCC iken geri-besleme gerilimi

CCRf VRR

RV

RRR

V21

2

21

1

+−

+= (10)

olacaktır. Bu değer de ST’nin diğer konum değiştirme gerilimi olan V1’dir. Histerezis gerilimi

CCH VRR

RVVV

21

212

2+

=−= (11)

olarak hesaplanabilir. Giriş geriliminin azaldığı düşünülsün. VG < V1 olunca ST’nin çıkışı

tekrar VÇ = + VCC (YS) olur ve bu seviyede kalır.

Anlatılanlar ışığında işlemsel yükselteçli ST devresinin geçiş özeğrisi ise Şekil 7’de

verilmiştir.

3. Hazırlık Soruları Aşağıdaki soruları çizgisiz A4 kâğıda cevaplamış olarak deneye geliniz.

a) Transistörlü ST devresinin nasıl tasarlanabileceğini araştırınız. b) Transistörlü ST devresi ile işlemsel yükselteçli ST devresini karşılaştırınız. c) İşlemsel yükselteçli ST devresinde VR geriliminin geçiş özeğrisine etkisini araştırınız. (VR = +5 V ve VR = - 5 V alarak V1 ve V2 gerilimlerini hesaplayıp, özeğrileri çiziniz.)

Şekil 6. İşlemsel yükselteçli Schmitt tetikleme devresi

+

- VÇ

R1

VR

R2

VG

Vf

R1 = 47K R2 = 4K7 VCC = 15 VVR = 5 V

VG

VÇ

YS

AS

V1 V2

Şekil 7. Transistörlü ST devresinin geçiş özeğrisi

Deney 3 6

4. Deney İçin Gerekli Malzemeler

1. C.A.D.E.T. deney seti 2. 2 adet voltmetre 3. Ayarlanabilir DC gerilim kaynağı 4. 2 x BC547 transistör 5. LM741 6. 1N4007 diyot 7. 2 x 4.7 kΩ, 2.2 kΩ, 3.3 kΩ, 6.8 kΩ, 47 kΩ direnç 8. 10 nF kondansatör 9. Yeterli miktarda bağlantı teli

5. Deneyin Yapılışı 1- Şekil 1’de verilen devreyi kurunuz. Devrenin girişine ayarlanabilir DC gerilim kaynağı

bağlayınız. Giriş ve çıkış gerilimlerini birer voltmetre ile ölçerek devrenin geçiş özeğrisini

çıkarınız. AS ve YS durumlarında T1 Ve T2 transistörlerinin VBE, VCB ve VCE gerilimlerini

ölçünüz.

2- T1’in bazına 1N4007 diyotu (katodu baza gelecek şekilde) bağlayınız. Diyotun anoduna

tSin 100025 π voltluk bir işaret uygulayınız. T1’in bazındaki ve çıkıştaki işareti osiloskopta

gözleyiniz. Giriş işaretinin frekansını 10 kHz ve 100 kHz yaptığınızda ne gibi değişiklikler

gözlüyorsunuz? C kondansatörünü devreden çıkarıp tekrar takarak etkisini inceleyiniz.

3- Şekil 6’da verilen devreyi kurunuz. VR = 5 V yaparak devrenin geçiş özeğrisini çıkarınız.

Devrenin girişine tSin 100025 π voltluk bir işaret uygulayarak giriş ve çıkış işaretlerini

osiloskopta inceleyiniz.

4- VR = 0 V ve VR = -5 V yaparak çıkış işaretinin nasıl değiştiğini inceleyiniz.

5- Transistörlü ve işlemsel yükselteçli ST devrelerinin geçiş özeğrilerini karşılaştırınız.

Deney 4 1

Deney 4

Kodlayıcı, Kod Çözücü, Veri Seçici, Veri Yayıcı Devreler

(Encoder, Decoder, Multiplexer, Demultiplexer)

I. Kodlayıcı (Encoder) Devresi

Deneyin Amacı:

Kodlayıcıların çalışma prensiplerinin anlaşılması

Teorik Bilgi

Kombinezonsal bir lojik devre olan kodlayıcı, bir veya daha fazla girişten belirli bir çıkış kodu üretir.

Bir anda sadece bir tane giriş tetiklenebilir. Şekil 4-1’de n-bit girişli ve n-bit çıkışlı bir kodlayıcı

gösterilmiştir. Girişlerden birisi tetiklendiği zaman çıkışta n-bitlik bir çıkış kodu üretilecektir.

8:3 Kodlayıcı

Şekil 4-2’de 8:3 kodlayıcı gösterilmiştir. Devrenin Sekiz tane girişi (A1~A7) (0~7) ve üç tane çıkışı

(Q0, Q1) (000~111) vardır. A0 girişi “1” olursa buna karşılık gelen Q2Q1Q0 çıkışı “000” değerine eşit

olacaktır.

Aslında A0 girişi kapının girişine bağlanmamıştır.

A1 girişi “1” olursa Q2Q1Q0=001, A2 girişi “1” olursa Q2Q1Q0=010 olacaktır. Girişler arasında

Şekil 4.1

Şekil 4.2

Deney 4 2

birden fazla “1” değeri bulunamaz; örneğin A2 ve A3 girişleri aynı anda “1” ise Q2Q1Q0=011, A3 ve

A4 girişleri aynı anda “1” ise Q2Q1Q0=111 olacaktır ve çıkışların ikisi de yanlıştır.

Matris Kodlayıcı

Eğer piyasadaki kodlayıcılar istenilen özellikleri karşılayamıyorsa, diyotlar kullanılarak istenilen

özelliklerde bir kodlayıcı yapılabilir. Şekil 4-3’te diyotlarla yapılmış basit bir matris kodlayıcı

gösterilmiştir.

Bazı dijital uygulamalarda çeşitli giriş işaretlerini belirli bir önceliğe göre işleme tabi tutmak

gerekebilir. Öncelikli kodlayıcı olarak adlandırılan özel bir kodlayıcı türü bu işlevi yerine getirir.

Öncelik sırası yüksek olan bir giriş tetiklendiğinde çıkış daha düşük öncelik sırasına sahip girişleri

dikkate almaksızın bu girişe karşılık gelen değeri alır. 74148 tümdevresi Binary çıkışlı 8:1 öncelikli

kodlayıcıdır. Giriş önceliği artan sıradadır, yani 1. girişin önceliği en düşük ve 8. girişin önceliği en

yüksektir. Çıkışlar Binary kodundadır.


1- 74LS148 encoder’ına ait datasheet (katalog) bilgilerini araştırarak temin ediniz.



1- BCD’den 3 fazlalık koduna kodlama yapan devreyi mantıksal kapılar kullanarak

gerçekleyiniz.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS148

Şekil 4.3

Deney 4 3


1. Şekil 4.4’deki devreyi kurunuz.

2. Girişleri S1-S8, çıkışları “logic indicators”LED’lerine sırası ile bağlayınız


010

111

212

313

41

52

63

74

EI5 EO 15

A0 9

A1 7

A2 6

GS 14

U1

74LS148

+5V

Tablo 1:

S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 A0 A1 A2 GS Eo

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 0 1 1

0 0 0 0 0 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 1 1 1 1 1

0 0 1 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

Şekil 4.4

Deney 4 4

II. Kod Çözücü (Decoder) Devresi

Deneyin Amacı:

Kod çözücülerin çalışma prensiplerinin anlaşılması

Teorik Bilgi

Kod çözücü, girişte belirli bir ikili sayının veya kelimenin bulunup bulunmadığını ortaya çıkaran bir

lojik devredir. Kod çözücünün girişi bir ikili sayıdır, çıkışı ise belirli bir sayının bulunup

bulunmadığını belirten ikili işarettir. Temel bir kod çözücü olarak VE kapısı kullanılabilir, çünkü

kapının çıkışı girişlerin tümü “1” olduğunda “1” olacaktır. VE kapısının girişlerini veriye uygun

şekillerde bağlayarak bütün ikili sayılar için sayıların varlığı belirlenebilir.

3:8 Kod çözücü

Şekil 4.5’de 3:8 kod çözücü gösterilmiştir. A, B ve C olmak üzere üç giriş ve Q0~Q7 olmak üzere

sekiz çıkış bulunmaktadır. CBA=”010” ise Q2 çıkışı ”1” olacaktır. CBA=”111” ise Q7 çıkışı ”1”

olacaktır.


1- 74LS138 decoder’ına ait datasheet (katalog) bilgilerini araştırarak temin ediniz.


Şekil 4.5

Deney 4 5


1- 2’den 4’e (2:4) kod çözen devreyi mantıksal kapılar kullanarak gerçekleyiniz.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS155


1. Şekil 4.6 daki devreyi kurunuzn devreyi kurunuz.

2. Girişleri S1-S3, çıkışları “logic indicators”LED’lerine sırası ile bağlayınız


+5V

A1

B2

C3

E16

E24

E35

Y0 15

Y1 14

Y2 13

Y3 12

Y4 11

Y5 10

Y6 9

Y7 7

U2

74LS138

Tablo 2:

A(S1) B(S2) C(S3) Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

Şekil 4.6

Deney 4 6

III. Veri Seçici (Multiplexer) ve Veri Yayıcı (Demultiplexer)

Deneyin Amacı:

Veri seçicilerin ve veri yayıcılarınçalışma prensiplerinin anlaşılması.

Teorik Bilgi

Veri seçici (MUX), girişlerinden birini seçip çıkışa gönderen bir lojik devredir. Girişlerinden bir tanesi

seçme girişleri tarafından seçilir ve bu giriş çıkışa gönderilir. Çıkış tektir. Seçme girişlerinin sayısı veri

seçicinin kapasitesini belirler. Örneğin veri seçicinin tek bir seçme girişi varsa, devre 2:1 (ikiye bir)

veri seçici olarak adlandırılır, çünkü tek bir seçme girişi iki giriş arasından seçme yapabilir. Üç girişli

bir veri seçici sekiz giriş arasından seçim yapabileceği için 8:3 (sekize üç) veri seçici olarak

adlandırılır (2^3=8). Veri seçici kullanarak F(CBA)= Ç (0, 1, 2, 6, 7) gibi lojik fonksiyonlar kolaylıkla

gerçeklenebilir. F fonksiyonu 0, 1, 2, 6, 7 durumlarındaki çarpımların toplamıdır.Aşağıdaki 4:1 veri

seçiciye bakarsak çıkışın A, B, C girişleri tarafından belirlendiğini görebiliriz. CBA=000, 001, 010,

110, 111 iken F çıkışı “1” olmaktadır. Diğer bütün durumlarda F=0’dır.

Veri yayıcılar, veri seçicilerin tam tersi işlem yapmaktadırlar. En yaygın olarak 4051 demultiplexer

kullanılmaktadır.


1- 4051 demultiplex’e ait katalog bilgilerini temin ederek çalışınız.


1- 74LS151 ’ına ait datasheet (katalog) bilgilerini araştırarak temin ediniz.


Şekil 4.7

Deney 4 7


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS151


1. Şekil4.8’deki devreyi kurunuzn devreyi kurunuz.

2. A girişini S1, B girişini S2, C girişini anahtarına S3, Y çıkışlarını “logic indicators”LED’ine sırası

ile bağlayınız.


Tablo 3:

A(S1) B(S2) C(S3) Y

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

Şekil 4.8

Deney 5 1

Deney 5

Flip-Flop Devreleri

Deneyin Amacı:

Flip-flopların çalışmasını ve türlerini anlamak.

Teorik Bilgi

Sayısal Elektronik dersi ders notlarından ardışıl (Sequential) devreler bölümüne bakınız.

1: Temel Mantıksal Kapılar ile R – S Flip Flop


1- Şekil 5.1 devrede NAND kapıları yerine NOR kapıları kullanarak R-S flip flop devresini

oluşturarak doğruluk tablosunu elde ediniz. Şekil 5.1 deki devreden farkı nedir? Açıklayınız.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS00


1. Şekil 5.1 deki devreyi kurunuz.

2. girişler S1, S2 anahtarı, çıkışlar “logic indicators”LED’leridir. Bağlantıyı yapınız.


Tablo 1:

S1 S2 A B

0 0

0 1

1 0

1 1

Deney 5 2

2: J – K Flip Flop


74LS76 entegresine ait datasheet’i elde ediniz. İnceleyerek birlikte deneye geliniz.


1- R-S ile J-K flip-flop arasında ne fark vardır? Açıklayınız.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS76



2. girişler S1, S2 anahtarı, çıkışlar “logic indicators”LED’leridir. Bağlantıyı yapınız.

3. S1 ve S2 anahtarlarını sırayla 0 dan 1 konumuna geçirerek S3 anahtarına basılı değilken Qn, basılı

iken Qn+1 değerlerini Tablo 2’ye doldurunuz. (Qn önceki değer, Qn+1 ise sonraki değer

anlamındadır.)

Tablo 2:

S1(J) S2(K) S3(clock) Qn Qn+1

0 0 ↑↓

0 1 ↑↓

1 0 ↑↓

1 1 ↑↓

Şekil 5.1

1

23

U1:A

74LS00

4

56

U1:B

74LS00A B

S1

SW-SPDT

S2

SW-SPDT

+5V

Deney 5 3

4. Şekil 5.2 deki devrede S1 ve S2 anahtarlarını sırası ile entegrenin S (2 nolu bacak) ve R (3 nolu

bacak) bacaklarına bağlayınız.

5. 3. maddedeki işlemleri yenileyerek Tablo 3’ü doldurunuz.

J4 Q 15

CLK1

K16 Q 14

S2

R3

U1:A

74LS76Q

+5V

R12k2

S3

S1

SW-SPDT

S2

SW-SPDT

Tablo 3:

S1(S) S2(R) S3(clock) Qn Qn+1

0 0 ↑↓

0 1 ↑↓

1 0 ↑↓

1 1 ↑↓

2: D Flip Flop


74LS74 entegresine ait datasheet’i elde ediniz. İnceleyerek birlikte deneye geliniz.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS74



2. giriş S1, çıkış “logic indicators”LED’dir. Bağlantıyı yapınız.

3. S1 anahtarını sırayla 0 dan 1 konumuna geçirerek S3 anahtarına basılı değilken Qn, basılı iken

Qn+1 değerlerini Tablo 4’ye doldurunuz. (Qn önceki değer, Qn+1 ise sonraki değer anlamındadır.)

Şekil 5.2

Deney 5 4

Tablo 4:

S1(S) S3(clock) Qn Qn+1

0 ↑↓

0 ↑↓

1 ↑↓

1 ↑↓

D2 Q 5

CLK3

Q 6

S4

R1

U2:A

74LS74

D1LED-RED

S3

R22k2

S1

SW-SPDT

+5V

Şekil 5.3

Deney 6 1

Deney 6

Karşılaştırma, Toplayıcı ve Çıkarıcı Devreler

I. Karşılaştırma Devresi

Deneyin Amacı:

Sayısal karşılaştırıcıların tasarımının ve çalışmalarının anlaşılması

Teorik Bilgi

Bir karşılaştırma işlemi yapmak için en az iki sayı gerekir. En basit karşılaştırıcının iki girişi vardır.

Girişler X ve B olarak adlandırılırsa üç olası çıkış söz konusudur: X>Y; X=Y; X<Y. Şekil 3.1‘de basit

bir karşılaştırıcı gösterilmiştir.

Gerçek uygulamalarda 4 bitlik karşılaştırıcılar kullanılır (TTL-7485,CMOS-4063). 4 bitlik

karşılaştırmada karşılaştırmaya enanlamlı bitten başlanır (23). Eğer X girişinin enanlamlı biti Y

girişinden büyükse X>Y çıkışı, küçükse X<Y çıkışı yüksek seviye durumuna geçer. Eğer X ve Y

girişlerinin enanlamlı bitleri eşitse karşılaştırmaya bir sonraki yüksek anlamlı bitten devam edilir.

Girişler enanlamsız bitte de eşitse X=Y çıkışı yüksek seviye durumuna geçer.


1- 2 girişli VE-DEĞİL ile 2 girişli XOR kapısı kullanarak en basit karşılaştırıcı tasarlayınız.

2- 4 bitlik bir karşılaştırıcıyı her bir bit için şekil 6.1 deki blok ifadeleri ve mantıksal kapıları

kullanarak tasarlayınız.

3- 74LS85 4-bit karşılaştırma entegresinin datasheet’ini edinerek 2 adet 24 bitlik WORD

karşılaştırmasını inceleyiniz.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS00

3- 1 adet 74LS04

4- 1 adet 74LS86

5- 1 adet 74LS85

Karşılaştırıcı

X

Y

X<Y

X=Y

X>Y

Şekil 6.1

Deney 6 2


1. Hazırlık soruları 1. de istenen devreyi kurunuz.

2. X girişini S1, Y girişini S2 anahtarına, X>Y, X=Y ve X<Y çıkışlarını “logic

indicators”LED’lerine sırası ile bağlayınız


Tablo 1:

X(S1) Y(S2) X<Y X=Y X>Y

0 0

0 1

1 0

1 1

4. Şekil 6.2’ deki devreyi kurunuz.

5. X girişini S1-S4, Y girişini S5-S6, X>Y, X=Y ve X<Y çıkışlarını “logic indicators”LED’lerine

sırası ile bağlayınız

6. Anahtarları sırasıyla 0 dan 1 konumuna geçirerek Tablo 2’yi doldurunuz.

A010

A112

A213

A315

B09

B111

B214

B31

A<B2 QA<B 7

A=B3 QA=B 6

A>B4 QA>B 5

U1

74LS85

+5V

X

Y

Şekil 6.2

Deney 6 3

Tablo 2:

(S4) X(S3) X(S2) X(S1) Y(S4) Y(S3) Y(S2) Y(S1) X<Y X=Y X>Y

0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 1 0 0 1 1

0 0 1 0 0 0 0 1

0 0 1 1 1 1 1 1

0 1 1 0 1 0 1 0

0 1 1 1 0 1 1 0

1 0 0 1 1 0 0 1

1 0 1 0 1 0 1 1

1 0 1 1 1 1 0 0

1 1 0 0 1 1 0 1

1 1 0 1 1 0 1 1

1 1 1 1 1 1 0 0


1- Tablo 2’de tüm anahtarlar aynı pozisyonunda iken X=Y çıkışının yüksek seviyede olması

beklenir. X>Y çıkışının yüksek seviyede olması için devre bağlantılarında ne gibi ilave

değişiklik yapmak gerekir? 74LS85 datasheet’inden yararlanarak açıklayınız.

Deney 6 4

II. Yarım Toplayıcı ve Tam Toplayıcı Devreleri

Deneyin Amacı:

ALU’daki yarım ve tam toplayıcı birimlerinin karakteristiklerinin anlaşılması

Teorik Bilgi

Toplayıcı devreler “Yarım-Toplayıcı” ve “Tam-Toplayıcı” olarak ikiye ayrılır. Yarım-toplayıcılar

2 tabanında toplama kuralına göre çalışır ve sadece 1 bitin toplanmasını dikkate alır. Toplamanın

sonucu “elde” ve “toplam”dır. 2 tabanında toplama işleminde “elde”, iki sayının toplamı 1’den

büyükse meydana gelir. Aşağıdaki yarım-toplayıcı ile yapılan toplama işlemlerini inceleyiniz.

1 → önceki elde

1 1 0 → toplanan

+ 1 + 1 0 → toplanan

elde ← 1 0 →Toplam elde ← 1 0 1 → Toplam

“1” ile “1” toplandığında toplam “0” ve elde “1”dir. Yarım-toplayıcının toplama işlemi 1-bitlik

sayılarla sınırlıdır. Tam toplayıcı 2-bitten daha büyük sayılar için toplama işlemini gerçekleştirir.

Aşağıdaki tam-toplayıcı ile yapılan toplama işlemlerini inceleyiniz. Tam-toplayıcı iki adet yarım-

toplayıcı kullanılarak gerçeklenebilir. Şekil 6.3 (a) ve (b)’de yarım-toplayıcı ve tam-toplayıcının

devreleri ve simgeleri gösterilmiştir.

1

23

U1:A

74LS86

1

23

U2:A

74LS00

X

YT

E

X

Y

T

E

Yarim

Toplayici

(a)

X

Y

T

E

Yarim

Toplayici

XY

E

Yarim

Toplayici

T

Ei Eo

Tam Toplayici

T (b)

Şekil 6.3

Deney 6 5


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS00

3- 1 adet 74LS32

4- 1 adet 74LS86


1. Şekil 6.3 (a)’deki devreyi kurunuzn devreyi kurunuz.

2. X girişini S1, Y girişini S2 anahtarına, T ve E çıkışlarını “logic indicators”LED’lerine sırası ile

bağlayınız.


Tablo 1:

X(S1) Y(S2) T E

0 0

0 1

1 0

1 1

4. Şekil 6.3 (b)’deki devreyi kurunuz devreyi kurunuz.

5. X girişini S1, Y girişini S2 ve Ei girişini S3 anahtarına, T ve Eo çıkışlarını “logic

indicators”LED’lerine sırası ile bağlayınız.


Tablo 2:

X(S1) Y(S2) Ei(S3) T Eo

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

Deney 6 6

II. Yarım Çıkarıcı ve Tam Çıkarıcı Devreleri

Deneyin Amacı:

Tümleme teorisinin ve yarım ve tam çıkarma devrelerinin gerçeklenmesi

Teorik Bilgi

Mantıksal devrelerde yapılan ikinci temel işlem çıkarmadır. İki bitin çıkarmasını yapan devreye yarım

çıkarıcı, üç bitin çıkarmasını yapan devreye ise tam çıkarıcı devresi denir.

1

23

U1:A

74LS86

1

23

U4:A

74LS08

1 2

U5:A

74LS04

A

B

Fark

Borç


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS04

3- 1 adet 74LS08

4- 1 adet 74LS32

5- 1 adet 74LS86

Fark (F) = A`B+AB` Yarım Çıkarıcı

A

B Borç (B) = A`B

0 – 0 = 0 0 – 1 = 1 (Borç =1) 1 – 0 = 1 1 – 1 = 0

(a)

Fark

Borç

Tam Çıkarıcı

Yarım Çıkarıcı

A

B

Yarım Çıkarıcı

A

B

C

(b)

Şekil 6.4

Deney 6 7


1. Şekil 6.4 (a)’deki devreyi kurunuzn devreyi kurunuz.

2. A girişini S1, B girişini S2 anahtarına, F ve B çıkışlarını “logic indicators”LED’lerine sırası ile

bağlayınız.


Tablo 1:

A(S1) B(S2) F B

0 0

0 1

1 0

1 1

4. Şekil 6.4 (b)’deki devreyi kurunuz devreyi kurunuz.

5. A girişini S1, B girişini S2 ve C girişini S3 anahtarına, F ve B çıkışlarını “logic

indicators”LED’lerine sırası ile bağlayınız.


Tablo 2:

A(S1) A(S2) B(S3) F B

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1


1- 74LS83 datasheet’ini kataloglardan (internet vasıtasıyla pdf dosyasını bulabilirsiniz.) edininiz.

Bu datatshetten yararlanarak 4 bitlik toplayıcı entegrenin çalışmasını öğreniniz.

2- Yukarıdaki bilgiler ışığında 74LS83, ve gerekli mantık kapıları kullanarak seçime göre hem

toplayıcı hem de çıkarıcı olarak çalışan bir devre tasalayınız.

Deney 7 1

Deney 7

Sayıcılar

Deneyin Amacı:

Sayıcıların çalışma prensiplerinin anlaşılması ve J-K flip-floplarıyla nasıl gerçeklendiklerinin

incelenmesi.

Teorik Bilgi

Sayıcılarla ilgili ders notlarına bakınız.


1- 74LS161 sayıcısına ait datasheet (katalog) bilgilerini araştırarak temin ediniz.



1- 74161 ve gerekli lojik kapıları kullanarak 6 ile 15 arasında sayan bir sayıcı tasarlayınız.


1- C.A.D.E.T

2- 2 adet 74LS76

3- 1 adet 74LS04

4- 1 adet 74LS00

5- 1 adet 74LS161

I. Asenkron 2 Tabanında Yukarı Sayıcı



2. B1(clock) girişini CADET üzerindeki darbe üretecine A2 girişini ise CADET üzerindeki

anahtarlardan birine bağlayınız. L1~L4 girişlerini CADET üzerindeki lojik göstergelere

bağlayınız.

3. Başlangıçta A2 anahtarını 1 konumuna getirerek flip flopların çıkışını sıfırlayınız. Daha sonra

saymaya başlamak için anahtarı 0 konumuna getiriniz. Saat işaretini ve çıkışları osiloskopla

ölçüp şekil 7.2’ye kaydediniz.

Deney 7 2

Şekil 7.1

Şekil 7.2

4. Sayma sürecinde A2 anahtarı 1 konumuna getirilirse ne olur?

L1

L2

L3

L4

Deney 7 3

II. 74161 İle Senkron 2 Tabanında Yukarı Sayıcı

Bir senkron sayıcı tümdevresi olan 74161, ENableP, ENableT, load ve clear olmak üzere dört

adet kontrol girişi, CLK saat girişi, dört bitlik paralel girişi, dört bitlik paralel çıkışı ve bir bitlik elde

çıkışına sahiptir. Giriş verilerinin çıkışa yüklenmesi için clear girişini lojik 1’e, load girişini lojik 0’a

getirmek gerekir. Tümdevrenin içindeki bellek elemanları yükselen kenarda tetiklenirler. Eğer load ve

clear girişi ve her iki sayma kontrol girişi (ENP ve ENT) lojik 1’e getirilirse, devre sayıcı olarak

çalışır. ENP ve ENT girişlerinden herhangi biri yada ikisi lojik 0 olursa çıkış korunur. Elde çıkışı, tüm

paralel çıkışlar lojik 1 değerine eşit olunca, lojik 1 değerini alır. Deneyin yapılışı

1. Şekil 7.3a daki devreyi kurunuz.

2. Sayıcının ENP girişini şekilde görüldüğü gibi CADET üzerindeki anahtarlardan birine

bağlayınız ve sayıcıyı anahtarı kapalı konuma getirerek çalıştırınız.

3. Şekil 7.3b deki devreyi kurarak devrenin 3ile 12 arasında saydığını gözlemleyiniz.

4. 74161 ve gerekli lojik kapıları kullanarak 6 ile 15 arasında sayan bir sayıcı tasarlayınız.

a) b)

Şekil 7.3


1- Şekil 7.1 deki devrenin geri sayıcı olarak davranması için ne gibi değişiklikler yapılması

gerekir?

2- Şekil 7.1 deki devrenin BCD sayıcı olarak davranması için ne gibi değişiklikler yapılması

gerekir?

Deney 8 1

Deney 8

Kaydırmalı Kaydedici (Shift Register) Devreleri

(Ötelemeli Saklayıcı Devreleri)

Deneyin Amacı:

Kaydedicilerin çalışma prensiplerini kavramak

Teorik Bilgi


1: D Türü Flip Flop’lar ile Kaydırmalı Kaydedici Gerçekleştirme:

Deney Öncesi Hazırlık

74LS74 entegresine ait datasheet’i elde ediniz ve bu datasheet’le birlikte deneye geliniz.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS74

3- 3 adet 2k2, 4 adet 330 Ω direnç


1. Şekil 8.1 deki devreyi kurup, tüm bağlantıları gerçekleştirin.

2. Bu devrede giriş olarak S1 anahtarı, çıkışlar için LED’ler (veya logic indicator) kullanılmıştır.

S2 anahtarı saat darbelerini üretmek, S3 anahtarı ise tüm çıkışları sıfırlamak amacıyla

tasarlanmışlardır.

3. S3 anahtarına basıp bırakın ve LED lerin hangilerinin yandıklarını belirtin.

4. S1 anahtarı 0 konumunda iken S2 anahtarına basıp bırakınız ve Tablo1’de ilgili satırı doldurun.




8. Yukarıdaki gözlemlerinize göre her bir saat darbesi eşliğinde S1 anahtarı ile girişte uygulanan

verinin LEDler yardımıyla çıkışta ne şekilde sıralandıklarını açıklayın. Not: LED yerine

kullanabileceğiniz logic indicator’lerin kullanımını laboratuvar sorumlunuzdan öğreniniz.

Tablo 1:

S1(D1) S2(saat) D1 D2 D3 D4

0 1

1 1

0 1

1 1

Deney 8 2


1- Bu devrede kullanılan LEDler D-tipi FF çıkışlarının hangi durumnda (H veya L)

yanmaktadırlar, niçin?

2- Elde ettiğiniz sonuçlara göre Şekil 8.1’deki devre hangi yöne (sağ veya sol) kaydırma

fonksiyonu gerçekleyen bir kaydedici devresidir.

3- Bu çalışmadan öğrendiğiniz bilgiler ışığında seri/paralel dönüştürücü bir devreyi nasıl

tasarlarsınız, açıklayınız.

4- Bu devrenin kaydırma yönünü değiştirmek için tasarımda ne gibi bir değişiklik gerekir.

2: Kaydırmalı Kaydedici İle 4-bit Seri/Paralel Dönüştürücü Gerçekleştirme:

Deney Öncesi Hazırlık

74LS194 entegresine ait datasheet’i bölüm sonunda verilmiştir. Bu datasheet’ten faydalanarak bu

kaydırmalı kaydedicinin çalışmasını ve özelliklerini öğreniniz.


1- C.A.D.E.T

2- 1 adet 74LS194

3- 2 adet 2k2, 4 adet 330 Ω direnç

D2 Q 5

CLK3

Q 6S

4R

1

U1:A

74LS74

D12 Q 9

CLK11

Q 8

S10

R13

U1:B

74LS74

D2 Q 5

CLK3

Q 6

S4

R1

U2:A

74LS74

D12 Q 9

CLK11

Q 8

S10

R13

U2:B

74LS74

D1

S2

R12k2

+5V

S1

SW-SPDT

R22k2

S3

R32k2

R4330

D2

R5330

D3

R6330

D4

R7330

Şekil 8.1

A K

A K

A K

A K

Deney 8 3


1- Şekil 8.2 deki devreyi kurup, tüm bağlantıları gerçekleştirin.

2- 74LS194 kaydedici entegre fonksiyon tablosundan (function table) faydalanarak entegre

bacaklarının hangilerinin ne şekilde kullanıldığını da göz önünde bulundurarak bu devrenin ne

maksatla tasarlandığını belirlemeye çalışın ve açıklayın.

3- S3 anahtarına basıp bırakın ve yine LED lerin hangilerinin yandıklarını belirtin.

4- S1 anahtarı 0 konumunda iken S2 anahtarına basıp bırakınız ve Tablo2’de ilgili satırı doldurun.




8- Yukarıdaki gözlemlerinize göre her bir saat darbesi eşliğinde S1 anahtarı ile girişte uygulanan

verinin LEDler yardımıyla çıkışta ne şekilde belirdiklerini açıklayın.

74LS194

Vcc QA QB QC QD

16 15 14 13 12 11 10 9

1 2 3 4 5 6 7 8

CLOCK S1 S0

CLEAR Inp serial R A B C D GNDInp serial L

Vcc=5V

R12k2

R22k2

D1 D4D3D2

S2

S3S1

R3330

R6330

R5330

R4330

Deney 8 4

Tablo 2:

S1(D1) S2(saat) D1 D2 D3 D4

0 ↑

1 ↑

0 ↑

1 ↑


1- Bu devrede kullanılan LEDler 74LS194 çıkışlarının hangi durumnda (H veya L)

yanmaktadırlar, niçin?

2- Elde ettiğiniz sonuçlara göre Şekil 8.2’deki devre hangi yöne (sağ veya sol) kaydırma

fonksiyonu gerçekleyen bir kaydedici devresidir.

3- Bu çalışmadan öğrendiğiniz bilgiler ışığında seri/paralel dönüştürücü bir devreyi nasıl

tasarlarsınız, açıklayınız.

4- Bu devrenin kaydırma yönünü değiştirmek için tasarımda ne gibi bir değişiklik gerekir,

açıklayın.

3: Kaydırmalı Kaydedici İle 3-bit Paralel/Seri Dönüştürücü Tasarımı:


1- Bu çalışmada öğrendikleriniz ışığında bir 3-bit paralel/seri dönüştürücü devresini 74LS194

kaydedicisi kullanarak ne şekilde gerçeklersiniz? Tasarımınızı laboratuvar sorumlunuz ile tartışıp,

çalışacağına karar verdikten sonra devrenizi gerçekleyiniz.

2- Bu tasarımınızı 4-bit olarak geliştirmek isterseniz devrede ne tür bir değişiklik (eklenti) yapmak

gerekir, açıklayınız.

Deney 9 1

DENEY 9

ANALOG/ DİGİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜ

1. Deneyin Amacı Analog dünya ile digital dünya arasındaki bilgi alış-verişini, digital bir işaretin analog işarete

ve analog bir işaretin digital işarete nasıl dönüştürülebileceğini öğrenciye kavratmak, ihtiyaç

duyduğunda bu devreleri gerçekleştirip, çalıştırabilme becerisini kazandırmak.

2. Teorik Bilgi 2.1. Giriş Herhangi bir alanda çalışırken verinin hem digital hem de analog biçimiyle karşılaşmak

mümkündür. Verinin bazen analog biçimiyle bazen de digital biçimiyle işlenmesi gerekir.

Eğer verinin biçimi istendiği gibi değilse, istenen biçime dönüştürülmesi gerekir. Bunun için

de çeşitli devreler kullanılır. Digital biçimdeki veriyi analog biçime dönüştürmek için

“Digital/Analog Dönüştürücü (Digital to Analog Converter, DAC)” kullanılırken, analog

biçimdeki veriyi digital biçime dönüştürmek için ise “Analog/Digital Dönüştürücü (Analog

to Digital Converter, ADC) kullanılır.

2.2. Analog/Digital Dönüştürücü (ADC) Fiziksel bir sistemden alınan bilgilerin digital olarak saklanması veya işlenmesi gerekli

olduğunda ADC kullanılması gerekir. ADC aslında bir kodlayıcı devredir. Girişindeki analog

işaretin seviyesine göre çıkışında digital bir kelime üretir. Analog işaretler sonsuz seviyeye

sahip olabilmelerine karşın, bu seviyelere karşı düşürülen digital kelimeler sonlu olmak

zorundadır. Aksi durumda, sonsuz seviyeyi kodlamak için sonsuz sayıda bit kullanılması

gerekirdi.

Bir ADC’nin çıkış işareti

RAD ≡ (8)

bağıntısıyla verilir. Burada A analog giriş işaretini, R analog referans işaretini ve D digital

çıkış işaretini göstermektedir. Bu ifade bir özdeşliktir ve D’nin RA oranına belli bir

çözünürlük içerisindeki en yakın yaklaşımı olduğunu göstermektedir. Bu bağıntı daha açık

olarak

Deney 9 2

( )nn

nn aaaaRA −+−−

−− ++++≅ 22...22 11

22

11 (9)

biçiminde yazılabilir.

Analog/Digital dönüşümü için farklı yöntem ve devreler mevcuttur. Her birinin kendine göre

avantaj ve dezavantajları vardır. Şekil 1’de Paralel ADC (Flash ADC) olarak adlandırılan,

oldukça hızlı çalışan fakat n bitlik dönüştürücü için 12 −n adet karşılaştırıcı gerektiren ADC

devresi verilmektedir.

Paralel ADC’nin çalışması oldukça basittir. Analog işaret, analog kaynaktan akım çekilmesini

önlemek amacıyla, bir tampon devreden geçirildikten sonra karşılaştırıcıların (-) girişlerine

uygulanır. Karşılaştırıcıların (+) girişlerine ise, referans gerilimine bağlı olarak, 1.

karşılaştırıcının (+) girişindeki gerilimin tam katları uygulanmaktadır. Her bir karşılaştırıcı

için, (-) girişindeki işaret (+) girişindeki işaretten büyükse çıkışı “lojik 0”, değilse “lojik 1”

seviyesinde olacaktır. Böylece, analog giriş geriliminin o anki değerine bağlı olarak 8 farklı

durum söz konusu olabilecektir. Bu 8 durumu kodlamak için ise 3 bit yeterli olacaktır.

Kodlayıcı devre, girişlerindeki durumlara göre bu 3 bitin ne olacağına karar veren bir lojik

devredir. Lojik kapılar kullanılarak tasarlanabileceği gibi, hazır bir kodlayıcı da kullanılabilir.

Şekil 2’de National Semiconductor firması tarafından üretilen 74F148 kodlayıcı entegresinin

+-

R

R

R

R

R

R

R

K O

D L

A Y

I C

I Digital Çıkışlar

MSB

LSB

+

-

Analog Giriş

Referans Gerilimi

I7

I6

I5

I4

I3

I2

I1

A2

A1

A0

Şekil 1. 3 bitlik paralel ADC

+-

+-

+-

+-

+-

+-

Deney 9 3

bacak bağlantıları ve ilgili doğruluk tablosu verilmektedir.

Şekil 2’de de görüldüğü gibi 74F148 16 bacaklı bir entegredir. 8 alçak aktif girişi ( 70 II − )

olan entegre 3 adet de alçak aktif çıkışa sahiptir. Devrenin giriş kabul edebilmesi için giriş

yetkilendirme girişinin (Enable Input, EI ) aktif, yani alçak olması gerekir. Bu yüzden sürekli

olarak alçak konumda tutulmalıdır. Grup sinyal çıkışı (Group Signal Output, GS ), girişlerden

herhangi birinin alçak olması halinde alçak aktif olur. Çıkış yetkilendirme (Enable Output,

EO ) ise girişlerin hepsinin yüksek olduğu durumda alçak aktif olur. Bu deneyde GS ve EO

çıkışları kullanılmayacaktır. VCC besleme gerilimi +5 volt olarak alınacaktır.


a) Yaptığınız bir devrede kullanmak üzere ADC seçerken nelere dikkat etmeniz gerektiğini nedenleri ile birlikte yazınız.

b) ADC yöntemleri hakkında araştırma yaparak özet bilgi veriniz. c) Bir işaretin tepeden tepeye genliği en fazla 20 mV olabilmektedir. Bu işaretin 20 μV

çözünürlükle digitale çevrilebilmesi için kullanılması gereken ADC en az kaç bitlik olmalıdır? 4. Deney İçin Gerekli Malzemeler

1. C.A.D.E.T. deney seti 2. Voltmetre 3. 2 x LM324 4. 74F148 kodlayıcı 5. 7 x 1 kΩ direnç 6. Yeterli miktarda bağlantı teli

Şekil 2. 74F148 entegresinin bacak bağlantıları ve doğruluk tablosu

Deney 9 4

5. Deneyin Yapılışı 1- Şekil 1’de verilen devreyi 74F148 kullanarak ve R = 1 kΩ alarak kurunuz. Referans

gerilimini VR = 5 volt alınız. Çıkışları (A0-A2) birer LED’e uygulayınız ki seviyeleri rahatlıkla

gözleyebilesiniz. Analog giriş işaretini 0 volttan itibaren 0.25 volt adımlarla 5 volta kadar

değiştirerek aşağıdaki tabloyu doldurunuz ve ADC’nin transfer fonksiyonunu elde ediniz.

Çıkışlar Vg

[Volt] A2 A1 A0 0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

2.50

2.75

3.00

3.25

3.50

3.75

4.00

4.25

4.50

4.75

5.00

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 Giriş [V]

Çıkışlar

A2 A1 A0

1

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

0

0

Deney 10 1

DENEY 10

DİGİTAL/ANALOG DÖNÜŞTÜRÜCÜ

1. Deneyin Amacı Analog dünya ile digital dünya arasındaki bilgi alış-verişini, digital bir işaretin analog işarete

ve analog bir işaretin digital işarete nasıl dönüştürülebileceğini öğrenciye kavratmak, ihtiyaç

duyduğunda bu devreleri gerçekleştirip, çalıştırabilme becerisini kazandırmak.

2. Teorik Bilgi 2.1. Giriş Herhangi bir alanda çalışırken verinin hem digital hem de analog biçimiyle karşılaşmak

mümkündür. Verinin bazen analog biçimiyle bazen de digital biçimiyle işlenmesi gerekir.

Eğer verinin biçimi istendiği gibi değilse, istenen biçime dönüştürülmesi gerekir. Bunun için

de çeşitli devreler kullanılır. Digital biçimdeki veriyi analog biçime dönüştürmek için

“Digital/Analog Dönüştürücü (Digital to Analog Converter, DAC)” kullanılırken, analog

biçimdeki veriyi digital biçime dönüştürmek için ise “Analog/Digital Dönüştürücü (Analog

to Digital Converter, ADC) kullanılır.

2.2. Digital/Analog Dönüştürücü (DAC) Bir analog devrenin girişine uygulanacak işaretin ya analog olması yada devrenin girişinde

DAC olması gerekir. Eğer devrenin girişinde DAC yoksa ve işaret digital ise, işaretin analog

biçime çevrilmesi şarttır. Digital/Analog dönüştürücü aslında bir kod çözücü devreden başka

bir şey değildir. DAC, girişlerine uygulana digital kelimeye karşılık çıkışında analog bir değer

verir.

DAC’ın girişi ile çıkışı arasındaki ilişki, RDA = (1) ile verilebilir. Burada D dönüştürücü girişine uygulanan digital işareti, R analog referans

işaretini ve A ise analog çıkış işaretini göstermektedir. Eğer D digital işareti

n

nn

n aaaaaD −+−−

−−− +++++= 22...222 11

33

22

11 (2)

olarak alınırsa, DAC çıkışı

)22...222( 1

13

32

21

1n

nn

n aaaaaRA −+−−

−−− +++++= (3)

Deney 10 2

olur. Elde edilen bu son denklem bir ikili digital/analog dönüştürücünün transfer

fonksiyonunu göstermektedir. Şekil 1’de basit bir DAC devresi görülmektedir.

Şekil 1’deki DAC devresinin çıkış gerilimi için

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +++−=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +++−=

16842

2842

0123

0123

eeee

RR

eR

eR

eRe

Vo

(4)

yazılabilir. Burada 3210 ve , , eeee gerilim kaynakları ikili 0 ve 1 işaretlerine karşı düşmek

üzere 0 volt veya E volt değerlerini alabilirler. Örneğin, ikili sayı 1010 ise çıkış gerilimi

1610E

− volt, ikili sayı 1111 ise çıkış gerilimi 16

15E− volt olacaktır. Bu devrede en anlamsız

bit (Least Significant Bit, LSB) 16E

− volt değerine karşılık gelirken, en anlamlı bit (Most

Significant Bit, MSB) ise 2E

− volt değerine karşılık gelmektedir. Toplam en büyük değer ise,

1615

211 4

EE −=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −− volt değerine karşılık gelir. Böyle bir devre ile çok bitlik bir

dönüştürücü yapmak, R, 2R, 4R, 8R, 16R, 32R, 64R … şeklinde elde edilmesi zor direnç

değerleri gerektirdiği için pratik değildir. Uygulanabilirliği daha yüksek olan ve merdiven tipi

DAC olarak adlandırılan bir devre Şekil 2’de verilmiştir.

Merdiven tipi devrenin en önemli özelliği, bütün düğüm noktalarından sola ve sağa doğru

bakıldığında görülen eşdeğer direncin hep 2R olmasıdır. Dolayısıyla düğüm noktalarından

sola ve sağa bölünen akımlar daima birbirine eşit olacaktır.

+

-

R/2

Vo

R

2R

4R

8R

0e+

-

+

-

+

-

+

- 1e2e 3e

LSB

MSB

Şekil 1. 4 bitlik basit bir DAC devresi

Deney 10 3

Burada 3210 ve , , eeee kaynakları en anlamsızdan en anlamlıya doğru olmak üzere digital

girişleri göstermektedirler.

Şimdi digital girişler ile analog çıkış arasındaki ilişkiyi belirlemeye çalışalım. En anlamlı bite

karşılık gelen Ee =3 volt, 0210 === eee volt olsun. Bu durumda eşdeğer devre Şekil 3 (a)

ile verilebilir. Çıkış gerilimi ise,

volt2

volt2

3

62

32

3

3

33

EV

eRIV

ReII

Re

RRe

I

o

do

d

−=

−=−=

==

=+

=

(5)

+

-

3R

Vo

R 2R R R

0e+

-

+

-

+

-

+

- 1e 2e 3e

LSB MSB

Şekil 2. 4 bitlik merdiven tipi DAC devresi

2R 2R 2R 2R 2R

1 2 3 4

Id

I +

-

2R 2R 2R

3e I/2I/2

(a) (b)

I +

-

2R 2R 2R

2eI/4I/2

2R

I/4

R

I/24 3 4

Şekil 3. Eşdeğer devreler

Deney 10 4

olarak hesaplanır. İkinci en anlamlı bite karşılık gelen Ee =2 volt, 0310 === eee volt

olsun. Bu durumda eşdeğer devre Şekil 3 (b) ile verilebilir. Çıkış gerilimi ise,

volt4

volt4

3

124

32

2

2

22

EV

eRIV

ReII

Re

RReI

o

do

d

−=

−=−=

==

=+

=

(6)

olarak hesaplanır. Benzer şekilde diğer bitler için çıkış gerilimleri hesaplanacak olursa,

üçüncü en anlamlı bit için çıkış gerilimi 8EVo −= volt ve en anlamsız bit için çıkış gerilimi

16EVo −= volt elde edilecektir. Toplamsallık teoremi kullanılarak devrenin genel çıkış ifadesi

yazılacak olursa;

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +++−=

168420123 eeee

Vo (7)

elde edilecektir. Dikkat edilirse bu ifade, Şekil 1 ile verilen devrenin çıkış ifadesi ile aynıdır.

Merdiven tipi DAC devresinde değişiklik yapılarak istenilen uzunlukta dönüştürücü yapılması

mümkündür. İhtiyaç duyulacak malzeme sadece R ve 2R değerli dirençler olacaktır.


a) Bir DAC için çözünürlük, doğrusallık, kararlı hale geçme süresi terimlerinin ne anlama geldiğini araştırınız.

b) DAC0808 entegresi hakkında bilgi toplayınız ve bir uygulama devresi elde ediniz. c) 5 bitlik bir DAC için en anlamlı ve en anlamsız bitin değeri nedir? d) 5 bitlik merdiven tipi DAC devresinde E = 10 volt olduğuna göre 11010 kelimesi neye

karşılık gelir? 4. Deney İçin Gerekli Malzemeler

1. C.A.D.E.T. deney seti 2. Voltmetre 3. 741 entegresi 4. Değişik değerli dirençler 5. Yeterli miktarda bağlantı teli

Deney 10 5

5. Deneyin Yapılışı

1- Şekil 5’te verilen devreyi CADET seti üzerinde kurunuz. Lojik anahtarlar yardımıyla

D3D2D1D0 digital kelimesinin alabileceği bütün durumlar için Vo çıkış gerilimini ölçerek

aşağıdaki tabloya kaydediniz. Devrenin girişi ile çıkışı arasındaki ilişkiyi gösteren transfer

fonksiyonunu elde ediniz.

D3 D2 D1 D0 Vo

[Volt]

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1 1

+

-

500Ω

Vo

1k

2k

4k

8k

Şekil 5. 4 bitlik DAC devresi

D0 D1 D2 D3

+5 V

D0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1D1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1D2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1D3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

Girişler

Çıkış [Volt]

Deney 10 6

2- Şekil 6’da verilen devreyi CADET seti üzerinde kurunuz. Lojik anahtarlar yardımıyla

D3D2D1D0 digital kelimesinin alabileceği bütün durumlar için Vo çıkış gerilimini ölçerek

aşağıdaki tabloya kaydediniz. Devrenin transfer fonksiyonunu elde ediniz.

D3 D2 D1 D0 Vo

[Volt]

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1 1

3- 1. ve 2. maddede elde ettiğiniz ölçüm sonuçlarını ve transfer fonksiyonlarını karşılaştırınız.

Hangi devre ile elde edilen sonuçlar istenilen sonuçlara daha yakındır? Nedenini açıklayınız.

D0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1D1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1D2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1D3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

Girişler

Çıkış [Volt]

1 2 3 4

+

-

3k

Vo

1k 2k 1k 1k

Şekil 6. 4 bitlik merdiven tipi DAC devresi

2k 2k 2k 2k 2k

D0 D1 D2 D3

+5 V

SAYISAL DEVRE LABORATUVARI DENEY KİTAPÇIĞI · 4 Kodlayıcı, Kod Çözücü, Veri Seçici, Veri Yayıcı Devreler 5 Flip-Flop Devreleri 6 Uygulamalı vize sınavı 7 Karşılaştırma,

Documents