DİJİTAL ELEKTRONİK LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

Transkript

1 DİJİTAL ELEKTRONİK LABORATUVARI DENEY FÖYÜ OSMANİYE KORKUT ATA ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

2 LABORATUVAR KURALLARI 1. Laboratuvarlar programda belirtilen giriş ve çıkış saatlerine uygun olarak yapılır. Deneylere 5 dakika ve daha fazla süre geç kalan öğrenciler deneye alınmaz. 2. Laboratuvara gelmeden önce öğrencilerin o gün yapacakları deneylere ait deney föyünü dikkatle okumaları ve deneyle ilgili teorik bilgileri çeşitli kaynaklardan öğrenmiş olmaları gerekir. 3. Deney föyünde istenilen ön çalışma deneye gelmeden önce öğrenci tarafından tamamlanmalıdır. Ön çalışmayı yapmayan öğrenci deneye alınmaz. 4. Geçerli bir sebepten dolayı deneye katılamayan öğrenciler (durumlarını resmi olarak belgelemek koşuluyla) yarıyıl sonunda belirlenecek olan telafi haftasında bu deneyi yapacaklardır. Birden fazla deneye katılmayan öğrenci ancak bir deneyi telafi edebileceklerinden diğer deneylere girmemiş ve sıfır almış kabul edileceklerdir. 5. Öğrencinin gelmediği deneyden alacağı not sıfırdır. 6. Raporlar, deneyin yapıldığı tarihten bir hafta sonra deney saatinde teslim edilmelidir. Teslim edilmeyen raporların notu sıfır olarak belirlenecektir. 7. Teslim zamanından daha geç getirilen raporlar değerlendirilmeyecektir. 2

3 GENEL BİLGİLER VE UYARILAR 1. Deneyin sorunsuz ilerleyebilmesi için öğrencilerin, deneyi yaptıran Araştırma Görevlilerinin tüm uyarı ve düzenlemelerine harfiyen uyması gerekmektedir. 2. Öğrenciler her masada iki kişi olacak şekilde gruplara ayrılacaktır. Grup arkadaşınızı seçme özgürlüğüne sahipsiniz. Diğer grupları rahatsız etmemek ve daha verimli bir çalışma ortamı sağlamak için laboratuvarda ALÇAK SESLE konuşmak zorunludur. 3. Cep telefonu, radyo, mp3 çalar gibi deney ölçümlerini etkileyebilecek veya başkalarını rahatsız edebilecek elektronik aletleri laboratuvar içinde kapalı tutunuz. 4. Çanta, mont vs. gibi eşyalarınızı deney masasının üzerine koymayınız. 5. Deney sırasında genel ahlak ve temizlik kurallarına uyulmaya özen gösterilmelidir. Deney masalarının veya ekipmanların üzerine hiçbir şekilde yazı yazmayınız. 6. Deney masasında yiyecek ve içecek bulundurulmamalıdır. 7. Deney sonunda deney masası toparlanmalı, ilgili elektrik bağlantıları kesilerek, tabureler ve masa düzenli bir biçimde bırakılmalıdır. 8. Devreleri kurarken ve devre üzerinde değişiklik yapılırken (eleman ekleme/çıkarma, bağlantı değiştirme) gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır. 9. Devreye gerilim verilmeden önce yapılan bağlantıların doğruluğu kontrol edilmelidir. 10. Tüm devrelerin besleme ve toprak hatlarının doğru olarak bağlandığından ve besleme gerilimi ile toprak hattı arasında kısa devre oluşmayacağından emin olunmalıdır. 3

4 DENEY 1 Mantık Kapılarının Mantıksal Gerilim Seviyeleri 1.1. DENEYİN AMACI Bu deneyde, mantıksal gerilim seviyeleri çalışılacaktır. TTL ve CMOS DEĞİL kapılarının voltaj transfer karakteristiği osiloskop aracılığıyla incelenecektir. X GND Y 3 V CC U kω V in = sin(ωt) 0 Şekil 1.1 4

5 1.2 ÖN ÇALIŞMA Şekil 1.1 deki devrede sırasıyla 74LS04 TTL DEĞİL ve 4049 CMOS DEĞİL kapıları için voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz(vin 0-5 V arasında değişiyor) DEĞİL kapılarının voltaj transfer karakteristiklerini kullanarak V IL, V IH, V OL, V OH ve noise marginleri bulunuz ve Tablo 1.1'de yerine yazınız. 5

6 1.3 İŞLEM BASAMAKLARI Deneyde Kullanılacak Malzemeler Direnç : 74LS04, CD4049, 100 kω Standart Laboratuvar Ekipmanları: Osiloskop, DC Güç Kaynağı, Sinyal Jeneratörü, Dijital Multimetre, Protoboard, Şekil 1.1 deki devreyi 7404 IC ile kurunuz. V CC gerilimini ve toprağı entegre devreye bağlayınız(v CC=+5 V). Osiloskopun XY modunu kullanarak DEĞİL kapılarının voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz. voltaj transfer karakteristiklerini kullanarak V IL, V IH, V OL, V OH ve noise marginleri bulunuz ve Tablo 1.1'de yerine yazınız Yukarıdaki adımları CD4049 CMOS entegresi ile tekrar ediniz. VIL PSpice Deney LS LS VIH VOL VOH NMH NML Tablo 1.1

7 1.5 SONUÇ Deney sonuçları ile teorik sonuçları karşılaştırınız. Farklılıklar var ise nedenlerini açıklayınız Bu deneyde ne öğrendiniz kısaca açıklayınız Her elemanın devredeki rolünü kısaca açıklayınız.

8 DENEY 2 DTL ve TTL Mantıksal Kapıları 1.1. DENEYİN AMACI Bu deneyin amacı diyot-transistor mantıksal devrelerinin ve transistör-transistör mantıksal devrelerinin karakteristiklerini anlamaktır. V CC = 5 V 5 R B 2.2 kω R C 1 kω 4 V O V in D 1 D 2 D 3 Q R 1 1 kω Şekil 2.1 Temel DTL Devresi V CC = 5 V 6 R B 2.2 kω 2 R C 1 kω 5 V O V in Q R 1 1 kω Şekil 2.2 Temel TTL Devresi

9 Şekil 2.3 CA3146 Entegre Şeması

10 2.2 ÖN ÇALIŞMA V BE(on) = V D(on) = 0.7 V, V BE(sat) = 0.8 V, V CE(sat) = 0.2 V, β = 100 ve β R = Şekil 2.1 deki DTL devresi için voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz(vin 0-5 V arasında değişiyor). V IL, V IH, V OL, V OH ve noise marginleri bulunuz ve Tablo 2.1'de yerine yazınız.

11 'i şekil 2.2 için tekrar ediniz.

12 2.2.3 Şekil 2.1 deki devresi için PSpice analizi yapın ve devrenin voltaj transfer karakteristiğini(v O-V in) elde ediniz(vin için 0-5 V arasında değişen DC sweep kullanınız.)

13 'ü Şekil 2.2 için tekrar ediniz.

14 1.3 İŞLEM BASAMAKLARI Deneyde Kullanılacak Malzemeler Direnç Entegre Diyot : 2.2 kω, 4.7 kω : CA3146 : 3 adet 1N4148 Standart Laboratuvar Ekipmanları: V in = sin(2π100t) Şekil 2.1 deki devreyi kurunuz. Osiloskopun XY modunu kullanarak voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz. Voltaj transfer karakteristiklerini kullanarak V IL, V IH, V OL, V OH ve noise marginleri bulunuz ve Tablo 2.1'de yerine yazınız 'yi Şekil 2.2 için tekrarlayınız.

15 Hesaplama PSpice Deney DTL TTL DTL TTL DTL TTL VIL VIH VOL VOH NMH NML Tablo SONUÇ Deney sonuçları ile teorik sonuçları karşılaştırınız. Farklılıklar var ise nedenlerini açıklayınız. OKÜ - ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ - ELEKTRONİK LABORATUVARI

16 DENEY 3 NMOS ve CMOS Tersleyiciler 3.1. DENEYİN AMACI Bu deneyde NMOS ve CMOS kapılar çalışılacaktır ve bazı NMOS ve CMOS tersleyici devrelerin karakteristikleri çıkarılacaktır. R 3 V DD 3 V DD M 2 V in 1 2 M 1 V O 1 2 V O V in M (a) (b) Şekil 3.1 NMOS tersleyici (a) direnç yük ile (b) aktif yük ile V DD 3 M 2 V in 1 2 M 1 0 Şekil 3.2 CMOS Tersleyici OKÜ - ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ - ELEKTRONİK LABORATUVARI

17 Şekil 3.3 CD4007 Entegre Şeması 3.2 ÖN ÇALIŞMA V DD(on) = 0.7 V ve R = 47 kω NMOS için k' = 150 µa/v 2, V T = 1.2 V, L = 2 µm, W =10 µm, λ = 0 PMOS için k' = 75 µa/v 2, V T = -1.0 V, L = 2 µm, W = 20 µm, λ = Şekil 3.1 deki devrede için voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz. V IL, V IH, V OL, V OH ve noise marginleri bulunuz ve Tablo 3.1'de yerine yazınız. OKÜ - ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ - ELEKTRONİK LABORATUVARI

18 'i şekil 3.2 için tekrar ediniz.

19 3.2.3 Şekil 3.1a daki devresi için PSpice analizi yapın ve devrenin voltaj transfer karakteristiğini(v O-V in) elde ediniz. (V in için 0-5 V arasında değişen DC sweep kullanınız.) V IL, V IH, V OL, V OH ve noise marginleri bulunuz ve Tablo 2.1'de yerine yazınız.

20 'ü Şekil 3.1b için tekrar ediniz.

21 'ü Şekil 3.2 için tekrar ediniz.

22 3.3 İŞLEM BASAMAKLARI Deneyde Kullanılacak Malzemeler Direnç Entegre : 4.7 kω : CD4007 Standart Laboratuvar Ekipmanları: Osiloskop, DC Güç Kaynağı, Sinyal Jeneratörü, Dijital Multimetre, Protoboard, V in = sin(2π100t) Şekil 3.1a daki devreyi kurunuz. Osiloskopun XY modunu kullanarak voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz. Voltaj transfer karakteristiklerini kullanarak V IL, V IH, V OL, V OH ve noise marginleri bulunuz ve Tablo 3.1'de yerine yazınız. (R = 47 kω) 'yi Şekil 3.1b için tekrarlayınız.

23 'yi Şekil 3.2 için tekrarlayınız. VIL VIH VOL VOH Hesaplama PSpice Deney 3.5a 3.a 3.5a 3.5b a 3.5b 3.6 NMH NML Tablo 3.1

24 3.5 SONUÇ Deney sonuçları ile teorik sonuçları karşılaştırınız. Farklılıklar var ise nedenlerini açıklayınız.

25 DENEY 4 CMOS İletim Kapısı 4.1. DENEYİN AMACI Bu deneyde NMOS ve CMOS kapılar çalışılacaktır ve bazı NMOS ve CMOS tersleyici devrelerin karakteristikleri çıkarılacaktır. Şekil 4.1 Temel DTL Devresi Şekil 4.2 Temel TTL Devresi Şekil 4.3 CA3146 Entegre Şeması 4.2 ÖN ÇALIŞMA V DD(on) = 0.7 V, V C(on) = 0.7 V ve R = 47 kω NMOS için k' = 150 µa/v 2, V T = 1.2 V, L = 2 µm, W =10 µm, λ = 0 PMOS için k' = 75 µa/v 2, V T = -1.0 V, L = 2 µm, W = 20 µm, λ = 0

26 4.2.1 Şekil 4.1 deki devrenin PSpice analizi yapınız ve voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz. V IL, V IH, V OL, V OH ve noise marginleri bulunuz. (V in için 0-5 V arasında değişen DC sweep kullanınız.)

27 4.2.2 Şekil 4.2'deki devrenin PSipice Analizini yapınız. Girişlerin (S, A, B) ve çıkışın (F) dalga formlarını çiziniz. Doğruluk tablosunu elde ediniz.

28 4.3 İŞLEM BASAMAKLARI Deneyde Kullanılacak Malzemeler Entegre : CD4007 Standart Laboratuvar Ekipmanları: Osiloskop, DC Güç Kaynağı, Sinyal Jeneratörü, Dijital Multimetre, Protoboard, V in = sin(2π100t) Şekil 4.1 deki devreyi kurunuz. Osiloskopun XY modunu kullanarak voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz Şekil 4.2'deki devreyi kurunuz. Doğruluk tablosunu elde ediniz.

29 4.5 SONUÇ Deney sonuçları ile teorik sonuçları karşılaştırınız. Farklılıklar var ise nedenlerini açıklayınız. OKÜ - ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ - ELEKTRONİK LABORATUVARI

30 DENEY 5 SCHMITT Tetikleyicisi 5.1. DENEYİN AMACI Bu deneyin amacı bazı Schmitt tetikleyici devrelerinin karakteristiklerini elde etmektir. Bu deneyde BJT, Op-Amp ve CMOS kapılarını çalışacağız. Şekil 5.1 Temel DTL Devresi Şekil5.2 Temel TTL Devresi 5.2 ÖN ÇALIŞMA V in = sin(2π100t) Şekil 3.3 CA3146 Entegre Şeması OKÜ - ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ - ELEKTRONİK LABORATUVARI

31 5.2.1 Şekil 5.1 deki devreyi BJT ile kurunuz ve voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz. V IL, V IH, V TL, V TH ve noise marginleri bulunuz ve Tablo 5.1'de yerine yazınız. OKÜ - ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ - ELEKTRONİK LABORATUVARI

32 'i şekil 5.2'deki OP-Amp (LM324)'lı Schmit tetikleyici için tekrarlayınız.

33 5.2.3 Şekil 5.1 deki CD40106'ın devresi için PSpice analizi yapın ve devrenin voltaj transfer karakteristiğini(v O-V in) elde ediniz. (V in için 0-5 V arasında değişen DC sweep kullanınız.) V IL, V IH, V TL, V th yi bulunuz ve Tablo 5.1'de yerine yazınız.

34 5.2.4 Şekil 5.2 deki BJT'li Schmitt tetikleyici devresi için PSpice analizi yapın ve devrenin voltaj transfer karakteristiğini(v O-V in) elde ediniz. (V in için 0-5 V arasında değişen DC sweep kullanınız.) V IL, V IH, V TL, V th yi bulunuz ve Tablo 5.1'de yerine yazınız.

35 5.2.4 Şekil 5.3 deki Op-Amp (LM324)'lı Schmitt tetikleyici devresi için PSpice analizi yapın ve devrenin voltaj transfer karakteristiğini(v O-V in) elde ediniz. (V in için 0-5 V arasında değişen DC sweep kullanınız.) V IL, V IH, V TL, V TH yi bulunuz ve Tablo 5.1'de yerine yazınız. (R 1 = 47 k, R 2 = 12k, V REF = 5 V, V + = 8 V ve V - = 8 V)

36 5.3 İŞLEM BASAMAKLARI Deneyde Kullanılacak Malzemeler Direnç Entegre Transistör : 1 kω, 2.7 kω, 3.9 kω, 12 kω, 47 kω : BC237 : LM324, CD40106 Standart Laboratuvar Ekipmanları: Osiloskop, DC Güç Kaynağı, Sinyal Jeneratörü, Dijital Multimetre, Protoboard, V in = sin(2π100t) Şekil 5.1 deki devreyi CD40106 ile kurunuz. Osiloskopun XY modunu kullanarak voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz. Voltaj transfer karakteristiklerini kullanarak V IL, V IH, V OL, V OH ve noise marginleri bulunuz ve Tablo 5.1'de yerine yazınız Şekil 5.2 deki devreyi BJT ile kurunuz. Osiloskopun XY modunu kullanarak voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz. Voltaj transfer karakteristiklerini kullanarak V IL, V IH, V OL, V OH yi bulunuz ve Tablo 5.1'de yerine yazınız.

37 5.3.4 Schmitt tetikleyici devresini Op-Amp(LM324) devreyi BJT ile kurunuz. Osiloskopun XY modunu kullanarak voltaj transfer karakteristiğini elde ediniz. Voltaj transfer karakteristiklerini kullanarak V IL, V IH, V TL, V TH yi bulunuz ve Tablo 5.1'de yerine yazınız.. (R 1 = 47 k, R 2 = 12k, V REF = 5 V, V + = 8 V ve V - = 8 V) Şekil VOH VOL VTH VTL Hesaplanan PSpice Deney Hesaplanan PSpice Deney Hesaplanan PSpice Deney Tablo 5.1

38 5.5 SONUÇ Deney sonuçları ile teorik sonuçları karşılaştırınız. Farklılıklar var ise nedenlerini açıklayınız. OKÜ - ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ - ELEKTRONİK LABORATUVARI