AFYON KOCATEPE ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

Transkript

1 AFYON KOCATEPE ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ Eğitim Öğretim Yılı Güz Dönemi Sayısal Elektronik Laboratuvarı Dersi Tüm Deneyler Kitapçığı

2 LABORATUVARDA UYULACAK KURALLAR Deneye gelmeden önce, deneyle ilgili teorik bilgi araģtırılacak ve laboratuvara gerekli bilgiler öğrenilerek gelinecektir. Deneyler saatinde baģlayacak, geç kalan öğrenciler deneye alınmayacaktır. Laboratuvardaki görevlilerin tüm uyarılarına ve temel iģ sağlığı ve güvenliği kurallarına harfiyen uyulacaktır. Deney için izin verilen cihazlar haricinde laboratuvarda hiçbir cihaz kullanılmayacaktır. Deneylerin belirlenen süre içerisinde tamamlanması gerekmektedir. Verilen süre içerisinde tamamlanamayan deney geçersiz sayılacaktır. Deney bittikten sonra deney masa ve sandalyeleri düzenli olarak bırakılacaktır. Laboratuvara ait malzeme ve donanım laboratuvar dıģına çıkarılmayacaktır. Deneylerle ilgili soru ve sorunlar görevli Öğretim Elemanı na aktarılacaktır. Kural dıģı davranıģlardan doğacak maddi/manevi tüm zararlardan öğrenci sorumlu olacaktır. Kurallara uymayan öğrencinin deneyine son verilecek, laboratuvardan çıkarılacak ve öğrenci hakkında disiplin yönetmeliği uygulanacaktır. Bir dönem içinde toplam üç deneye girmeyen öğrenci final sınavına giremeyecektir.

3 DENEY NO :1.1. DENEYĠN ADI: Op-Amp Deneyleri 1 (Eviren Tip Yükselteç Devresi) DENEYĠN AMACI: Eviren tip yükselteç devresi çalıģmasının incelenmesi ve Op-Amplı yükselteç tasarımda gerekli bilgilerin öğrenilmesi. TEORĠK BĠLGĠ Bilindiği gibi opampların açık çevrim kazancı çok yüksektir. Bu durum kullanıcıya her zaman avantaj sağlamaz. Çünkü opamp ın kazanç kontrol altında değildir. Yükselteç tasarımında elemanın kazancı kullanıcı tarafından kontrol edilmelidir. Opamp kazancının kontrol edilebileceği iki temel tip yükselteç devresi vardır. Bunlar; eviren (inverting) ve evirmeyen (noninverting) yükselteçlerdir. Op-amp lar yüksek kazançlı yükselteçlerdir. GiriĢlerine uygulanan sinyali çıkıģlarında yükselterek verirler. Eğer giriģ sinyali op-amp ın eksi ucuna verilirse giriģ ile çıkıģ arasında 180 derece faz farkı oluģur. Bu devreye eviren yükselteç devresi denir. Op-amp'ların özelliklerinden biri de (+) ve (-) giriģ uçlarında potansiyel fark 0 volttur.çünkü op-amp'ların giriģ empedansları çok yüksek olduğundan (+) ve (-) giriģ uçlarından akan akım pratikte nano amper seviyesindedir.ġdeal bir oğ-amp'ta (+)ve (-) giriģ uçlarından akım akmadığı akmadığı kabul edilirse (+) ve (-) giriģ uçlarındaki voltaj farkı 0 olur. DENEYĠN BAĞLANTI ġemasi ġekil 1. Eviren tip yükselteç devresi (DC çalıģma durumu).

4 ġekil 2. Eviren tip yükselteç devresi (AC çalıģma durumu) DENEYĠN YAPILIġI 1.ġekil 1 de verilen bağlantı Ģemasındaki devreyi kurunuz. ÇıkıĢ gerilimini ölçmek için deney seti üzerindeki analog voltmetreyi ve giriģ gerilimi için dijital avometreyi kullanınız. 2. Devredeki potansiyometrenin üç farklı konumu için giriģ ve çıkıģ gerilimlerinin değerlerini ölçünüz. 3. Deney sonuçlarınızı öğretim elemanına onaylatın ve deneyi sonlandırın. 4. ġekil 2 de verilen bağlantı Ģemasındaki devreyi kurunuz. Devrede gösterilen noktalara Osiloskop kanallarını uygun biçimde bağlayınız. 5. Sinyal jeneratörünü istenilen frekansa ayarlayın ve devreye uygulayın. 6. GiriĢ sinyalinin genliğini değiģtirerek çıkıģ sinyalini gözlemleyin dalga Ģeklini grafik alanına çiziniz. DENEYDE ALINAN SONUÇLARI Potansiyometre Pozisyonu V giriģ V çıkıģ 1.Pozisyon 2.Pozisyon 3.Pozisyon

5 CH1 Volt/Div=...V Prob X=... CH2 Volt/Div=...V Prob X=... Time/Div=...ms SORULAR 1. Eviren tip Op-Amp deney Ģemasında verilen devrede çıkıģ gerilimi V out = K x V in Ģeklinde ifade edilir. Burada K kazanç değerini belirleyen nedir araģtırınız. Bulduğunuz kazanca göre çıkıģ geriliminin değerini hesaplayınız ve yaptığınız ölçümlerle karģılaģtırınız Op-Amp devesine ait bir veri sayfası elde edin ve inceleyip gerekli parametreleri raporunuza ekleyin. DENEY NO :1.2. DENEYĠN ADI : Op-Amp Deneyleri 2 (Evirmeyen Tip Yükselteç Devresi) DENEYĠN AMACI :. Evirmeyen tip yükselteç devresi çalıģmasının incelenmesi ve Op- Amplı yükselteç tasarımda gerekli bilgilerin öğrenilmesi. TEORĠK BĠLGĠ : Opampların temel uygulamalarından bir diğeri ise evirmeyen yükselteç devresidir. Bu devrede yükseltilecek iģaret opamp ın evirmeyen giriģine uygulanmaktadır. Evirmeyen yükselteç devresinde giriģ iģareti ile çıkıģ iģareti aynı fazdadır. Yani giriģ ile çıkıģ iģareti arasında faz farkı yoktur. Evirmeyen yükselteç devresinin en önemli özelliklerinden birisi çok yüksek bir giriģ direncine sahip olmasıdır. Eviren bir yükselteç devresinde giriģ direnci, devrede kullanılan R1 direncine bağlıdır ve değeri birkaç KΩ civarındadır. Evirmeyen yükselteç devresinde ise giriģ direnci opamp ın giriģ direncine eģittir. Bu değer ise yüzlerce mega ohm civarındadır.

6 DENEY BAĞLANTI ġemasi ġekil 1. Evirmeyen tip yükselteç devresi (DC çalıģma durumu ) ġekil 2. Evirmeyen tip yükselteç devresi (AC çalıģma durumu ) DENEYĠN YAPILIġI 1. ġekil 1 de verilen bağlantı Ģemasındaki devreyi kurunuz. ÇıkıĢ gerilimini ölçmek için deney seti üzerindeki analog voltmetreyi ve giriģ gerilimi için dijital avometreyi kullanınız. 2. Devredeki potansiyometrenin üç farklı konumu için giriģ ve çıkıģ gerilimlerinin değerlerini ölçünüz. 3. Deney sonuçlarınızı öğretim elemanına onaylatın ve deneyi sonlandırın.

7 4. ġekil 2 de verilen bağlantı Ģemasındaki devreyi kurunuz. Devrede gösterilen noktalara Osiloskop kanallarını uygun biçimde bağlayınız. 5. Sinyal jeneratörünü istenilen frekansa ayarlayın ve devreye uygulayın. 6. GiriĢ sinyalinin genliğini değiģtirerek çıkıģ sinyalini gözlemleyin dalga Ģeklini grafik alanına çiziniz. DENEYDE ALINAN SONUÇLAR Potansiyometre Pozisyonu V in V out 1.Pozisyon 2.Pozisyon 3.Pozisyon CH1 Volt/Div=...V Prob X=... CH2 Volt/Div=...V Prob X=... Time/Div=...ms SORULAR V 1. Uyguladığınız devre için out K Vin Ģeklinde verildiğine göre K kazanç değerini belirleyip çıkıģ geriliminin değerini hesaplayınız ve yaptığınız ölçümlerle karģılaģtırınız.

8 DENEY NO : 2.1. DENEYĠN ADI: Op-Amp Deneyleri 3 (Ġntegral Alıcı Devre) DENEYĠN AMACI: Ġntegral fonksiyonunu gerçekleģtiren yükselteç devresinin çalıģmasını incelemek. TEORĠK BĠLGĠ Integratör devre, giriģi uygulanan sinyalin integral alarak çıkıģa aktarır. Matematiksel anlamda integral, bir eğrinin altında kalan alana karģı gelir. Integratör devrenin giriģine kare dalga uygulandığını devrenin çıkıģından üçgen dalga elde edilir. Çünkü, kare dalganın integrali üçgen dalgadır. GiriĢ palorma akımlarının eģit olmayıģından dolayı meydana gelebilecek ofset gerilimini ve bu gerilimin etkilerini gidermek amacıyla op-amp 'ın faz çevirmeyen (+) giriģiyle Ģase arasına R gibi bir direnç bağlanır. DENEYĠN ġeklġ ġekil 1. Ġntegral alıcı devre bağlantı Ģeması. DENEYĠN YAPILIġI 1.ġekil 1 de verilen bağlantı Ģemasındaki devreyi kurunuz. 2. GiriĢe sırası ile kare, üçgen ve sinüs biçimli sinyal uygulayın. 3. Uyguladığınız her bir sinyal için giriģ ve çıkıģ sinyallerinin dalga Ģekillerini çiziniz. 4. Deney sonuçlarınızı öğretim elemanına onaylatın ve deneyi sonlandırın. DENEYDE ALINAN SONUÇLAR

9 Kare Dalga GiriĢ için ; CH1 Volt/Div=...V Prob X=... CH2 Volt/Div=...V Prob X=... Time/Div=...ms Üçgen Dalga GiriĢ için ; CH1 Volt/Div=...V Prob X=... CH2 Volt/Div=...V Prob X=... Time/Div=...ms Sinüs Dalga GiriĢ için ;

10 CH1 Volt/Div=...V Prob X=... CH2 Volt/Div=...V Prob X=... Time/Div=...ms SORULAR 1. Ġntegral alıcı devre kullanım alanlarını araģtırıp bilgi verin. 2. Devrenin giriģ çıkıģ fonksiyonunu devre analizi bilgilerinizden yararlanarak bulunuz DENEY NO :2.2. DENEYĠN ADI : Op-Amp Deneyleri 4 (Türev Alıcı Devre) DENEYĠN AMACI :. Ġntegral fonksiyonunu gerçekleģtiren yükselteç devresinin çalıģmasını incelemek. TEORĠK BĠLGĠ : Türev alıcı devresi, genel olarak bir eviren yükselteç özelliğindedir. Fark olarak giriģte R1 direnci yerine C kondansatörü bulunmaktadır. Genel bir türev alıcı devresi Ģekil-2.16 da verilmiģtir. Türev alıcı, giriģinden uygulanan iģaretin türevini alarak çıkıģa aktaran bir devredir. GiriĢte kullanılan kondansatör, AC iģaretleri geçiren fakat DC iģaretleri geçirmeden üzerinde bloke eden bir devre elemanıdır. Dolayısı ile dc iģaretler için türev alma söz konusu değildir. Gerçekte dc iģaretler için türev alıcı çıkıģı V o =0 dır. Türev alıcı giriģine mutlaka sinüzoidal iģaret uygulanması söz konusu değildir. Frekans barındıran veya genliği zamana bağlı olarak değiģen bir iģaretin uygulanması yeterlidir. DENEY BAĞLANTI ġemasi

11 ġekil. Türev alıcı devre bağlantı Ģeması DENEYĠN YAPILIġI 1. ġekil 1 de verilen bağlantı Ģemasındaki devreyi kurunuz. 2. GiriĢe sırası ile kare üçgen ve sinüs biçimli sinyal uygulayın. 3. Uyguladığınız her bir sinyal için giriģ ve çıkıģ sinyallerinin dalga Ģekillerini çiziniz. 4. Deney sonuçlarınızı öğretim elemanına onaylatın ve deneyi sonlandırın. DENEYDE ALINAN SONUÇLAR Kare Dalga GiriĢ için ;

12 CH1 Volt/Div=...V Prob X=... CH2 Volt/Div=...V Prob X=... Time/Div=...ms Üçgen Dalga GiriĢ için ; CH1 Volt/Div=...V Prob X=... CH2 Volt/Div=...V Prob X=... Time/Div=...ms Sinüs Dalga GiriĢ için ; CH1 Volt/Div=...V Prob X=... CH2 Volt/Div=...V Prob X=... Time/Div=...ms SORULAR 1. Türev alıcı devrenin kullanım alanlarını araģtırıp bilgi verin. 2. Devrenin giriģ çıkıģ fonksiyonunu devre analizi bilgilerinizden yararlanarak bulunuz.

13 DENEY 3- Temel Lojik Fonksiyonlar Amaç: Temel lojik fonksiyonları öğrenmek(ve-and, VEYA-OR, DEĞĠL-NOT, VEDEĞĠL- NAND, VEYADEĞĠL-NOR). Bu fonksiyonların doğruluk tabloları, lojik diyagramlar ve Boolean kuralları ile gösterimini öğrenmek. Deneyin YapılıĢı: - Deney bağlantı Ģemasında verilen devreleri uygun elemanlarla kurunuz. (Entegre devrelerinin besleme ayakları şemaların yanındaki entegre bilgileri kısmında verilmiştir.) - Doğruluk tablosunda verilen giriģ lojik seviyelerini verilen anahtarları kullanarak devreye uygulayın ve devrenin çıkıģ lojik seviyelerini tabloya aktarınız. Deney Bağlantı ġeması: Bacak 1 Bacak 2 Bacak ġekil 1. VEYA (OR) kapısı deney bağlantı Ģeması ve doğruluk tablosu. Bacak 1 Bacak ġekil 2. DEĞĠL (NOT) kapısı deney bağlantı Ģeması ve doğruluk tablosu.

14 Bacak 1 Bacak 2 Bacak ġekil 3. VEYA+DEĞĠL (OR+NOT) kapısı deney bağlantı Ģeması ve doğruluk tablosu. Bacak 3 Bacak 2 Bacak ġekil 4. VEYADEĞĠL (NOR) kapısı deney bağlantı Ģeması ve doğruluk tablosu. Bacak 1 Bacak 2 Bacak ġekil 5. 2 GiriĢli VEDEĞĠL (NAND) kapısı deney bağlantı Ģeması ve doğruluk tablosu.

15 Bacak 1 Bacak 2 Bacak 3 Bacak 4 Bacak ġekil 6. 4 GiriĢli VEDEĞĠL (NAND) kapısı deney bağlantı Ģeması ve doğruluk tablosu. Raporda Ġstenenler: ġekil entegre devresi deney bağlantı Ģeması ve doğruluk tablosu. - Deney bağlantı Ģemalarını rapor defterinize çiziniz. - Doğruluk tablolarını oluģturunuz. (Tablolarda 0 ve 1 kullanınız.) - Ölçüm sonuçlarını kaydediniz. 2A 2B 2C 2D 2Y AĢağıdaki soruları rapor defterinize cevaplayınız. Sorular: 1. Yukarıdaki devrelerde kullanılan entegre devreler için veri sayfalarından yararlanarak bacak bağlantılarını çıkarınız. 2. Yine veri sayfalarından faydalanarak entegrelere ait akım gerilim sınırlarını yazınız (ÇıkıĢ akım sınırı, giriģ gerilimi değerleri, besleme gerilimi vb ). 3. AĢağıdaki devre için verilen doğruluk tablosunu doldurunuz.

16 A B A B K L Y DENEY 3- Temel Lojik Fonksiyonlar Öğrencinin Adı Soyadı: Deney Uygulama Tarihi: Öğretim Elemanı: Numarası: Rapor Teslim Tarihi: Onay:

17 DENEY 4- Boolean Kuralları ve Lojik Denklemlerin SadeleĢtirilmesi Amaç: Boolean kuralları ile lojik denklemlerin gösterimi ve sadeleģtirilme yöntemlerini öğrenmek. Deneyin YapılıĢı: - Deney bağlantı Ģemasında verilen devreleri uygun elemanlarla kurunuz. (Entegre devrelerinin besleme ayakları şemaların yanındaki entegre bilgileri kısmında verilmiştir.) - Doğruluk tablosunda verilen giriģ lojik seviyelerini verilen anahtarları kullanarak devreye uygulayın ve devrenin çıkıģ lojik seviyelerini tabloya aktarınız. - Devrede Osiloskop kullanılması gerekiyorsa uygun Ģekilde Osiloskop bağlantılarını yapıp elde ettiğiniz sinyal Ģekillerini grafik alanına aktarınız. Deney Bağlantı ġeması: Bacak 1 Bacak 3 Bacak 4 0 5V ġekil 1. Çift evirici devresi ( A A). ġekil 2. Enable-Disable devreleri (Veya kapılı). Bacak 1ve 2 Out

18 0 5V ġekil 3. A A A kuralı. Bacak 1 0 5V Out ġekil 4. A A A kuralı. ġekil 5. Enable-Disable devreleri (Ve kapılı). Bacak 1 ve 2 0 5V Out ġekil 6. A A A kuralı. Bacak 1 Out

19 0 5V ġekil 7. A A A kuralı. Bacak 1 Bacak 3 Out 1 Out ġekil entegre devresi uygulaması. Raporda Ġstenenler: - Deney bağlantı Ģemalarını rapor defterinize çiziniz. - Doğruluk tablolarını oluģturunuz. (Tablolarda 0 ve 1 kullanınız.) - Gerekli ise sinyal çizimlerini yapınız. - AĢağıdaki soruları rapor defterinize cevaplayınız.

20 Sorular: entegre devresi ile 7405 entegre devresi aynı kapı devreleridir. Bu iki entegre devresi arasındaki farklılıkları iç bağlantı Ģemalarından yararlanarak belirtiniz. DENEY 4- Boolean Kuralları Ve Lojik Denklemlerin SadeleĢtirilmesi Öğrencinin Adı Soyadı: Numarası: Deney Uygulama Tarihi: Öğretim Elemanı: Rapor Teslim Tarihi: Onay:

21 DENEY 5- Demorgan Teoremi Amaç: DeMorgan Teoremini kullanarak Boolean denklemlerini sadeleģtirmek ve düzenleyerek değiģtirmek. Deneyin YapılıĢı: - Deney bağlantı Ģemasında verilen devreleri uygun elemanlarla kurunuz. (Entegre devrelerinin besleme ayakları şemaların yanındaki entegre bilgileri kısmında verilmiştir.) - Doğruluk tablosunda verilen giriģ lojik seviyelerini verilen anahtarları kullanarak devreye uygulayın ve devrenin çıkıģ lojik seviyelerini tabloya aktarınız. - Devrede Osiloskop kullanılması gerekiyorsa uygun Ģekilde Osiloskop bağlantılarını yapıp elde ettiğiniz sinyal Ģekillerini grafik alanına aktarınız. Deney Bağlantı ġeması: A B U V W X Y ġekil 1. DeMorgan teoremi devresi. A A B W X Y ġekil 2. DeMorgan teoremi devresi

22 Şekil 3. DeMorgan teoremi devresi. A B U V W X Y

23 ġekil 4. DeMorgan teoremi devresi. A B C A B C Z X Y A B C U V W X Y

24 ġekil 4. DeMorgan teoremi devresi. Raporda Ġstenenler: - Deney bağlantı Ģemalarını rapor defterinize çiziniz. - Doğruluk tablolarını oluģturunuz. (Tablolarda 0 ve 1 kullanınız.) - Gerekli ise sinyal çizimlerini yapınız. - AĢağıdaki soruları rapor defterinize cevaplayınız. Sorular: 2. Verilen Ģemaların Boolean eģitliklerini yazınız. 3. Devrelerde verilen X ve Y çıkıģları birbirlerine eģdeğerdir. Bu durumu matematiksel olarak gösteriniz. DENEY 5- Demorgan Teoremi Öğrencinin Adı Soyadı: Deney Uygulama Tarihi: Öğretim Elemanı: Numarası: Rapor Teslim Tarihi: Onay:

25 DENEY 6- Ayrıcalıklı Veya (EXOR) Uygulamaları Amaç: - Temel lojik kapı devrelerini kullanarak EXOR fonksiyonunu üreteme yollarını öğrenmek. - Yarı toplayıcı ve yarı çıkarıcı devrelerin çalıģmasını incelemek. Deneyin YapılıĢı: - Deney bağlantı Ģemasında verilen devreleri uygun elemanlarla kurunuz. - Doğruluk tablosunda verilen giriģ lojik seviyelerini devreye uygulayın ve devrenin çıkıģ lojik seviyelerini tabloya aktarınız. Deney Bağlantı ġeması: A B X X ġekil 1. EXOR devresi üretme yöntemi 1. A B X ġekil 2.. EXOR devresi üretme yöntemi 2.

26 ġekil 3. EXOR devresi. A B X A B S C ġekil 4. Yarı toplayıcı devresi. A B D Ba ġekil 5. Yarı çıkarıcı devresi. Raporda Ġstenenler: - Deney bağlantı Ģemalarını rapor defterinize çiziniz. - Doğruluk tablolarını oluģturunuz. (Tablolarda 0 ve 1 kullanınız.) - Gerekli ise sinyal çizimlerini yapınız. - AĢağıdaki soruları rapor defterinize cevaplayınız.

27 Sorular: 4. Verilen devrelerin çıkıģlarına ait lojik ifadeleri yazın ve gerekiyorsa sadeleģtiriniz. 5. EXOR kapı devresi ile gerçekleģtirilebilecek iki örnek uygulama devresi çiziniz. ÇıkıĢ lojik ifadesini ve doğruluk tablosunu oluģturunuz. DENEY 6 Ayrıcalıklı Veya (EXOR) Uygulamaları Öğrencinin Adı Soyadı: Numarası: Deney Uygulama Tarihi: Öğretim Elemanı: Rapor Teslim Tarihi: Onay:

28 DENEY 7- Tam Toplayıcı ve Tam Çıkarıcı Devreleri Amaç: - Tam toplayıcı ve tam çıkarıcı devrelerini üretme yollarlını öğrenmek ve özelliklerini incelemek. Deneyin YapılıĢı: - Deney bağlantı Ģemasında verilen devreleri uygun elemanlarla kurunuz. - Doğruluk tablosunda verilen giriģ lojik seviyelerini devreye uygulayın ve devrenin çıkıģ lojik seviyelerini tabloya aktarınız. Deney Bağlantı ġeması: A 0 B 0 C -1 S 0 C ġekil 1. Yarı toplayıcılarla oluģturulmuģ tam toplayıcı devresi.

29 A1 A0 B1 B0 C1 C1 S ġekil 2. Ġki bitlik tam toplama devresi.

30 A + B + C0 = Toplam A+B=S A 3 A 2 A 1 A 0 B 3 B 2 B 1 B 0 C 0 C 3 S 3 S 2 S 1 S 0 Onluk karģılığı A + B = Fark A+B=D A 3 A 2 A 1 A 0 B 3 B 2 B 1 B 0 B a3 D 3 D 2 D 1 D 0 Onluk karģılığı ġekil entegresi ile tam toplayıcı ve tam çıkarıcı devre tasarımı. Raporda Ġstenenler: - Deney bağlantı Ģemalarını rapor defterinize çiziniz. - Doğruluk tablolarını oluģturunuz. (Tablolarda 0 ve 1 kullanınız.) - Gerekli ise sinyal çizimlerini yapınız. - AĢağıdaki soruları rapor defterinize cevaplayınız. Sorular: 6. Verilen devrelerin çıkıģlarına ait lojik ifadeleri yazın ve gerekiyorsa sadeleģtiriniz entegresi hakkında bilgi veriniz. DENEY 7- Tam Toplayıcı ve Tam Çıkarıcı Devreleri Öğrencinin Adı Soyadı: Numarası: Deney Uygulama Tarihi: Öğretim Elemanı: Rapor Teslim Tarihi: Onay: