Bölüm 1 Temel Lojik Kapılar

Bölüm 1 Temel Lojik Kapılar DENEY 1-1 Lojik Kapı Devreleri DENEYİN AMACI 1. Çeşitli lojik kapıların çalışma prensiplerini ve karakteristiklerini anlamak. 2. TTL ve CMOS kapıların girişi ve çıkış gerilimlerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Lojik kapılar, iki tip eleman kullanılarak gerçekleştirilir: "İki Kutuplu" ve "Metal Oksit Yarıiletken (MOS)" elemanlar. Transistör-Transistör Lojik (TTL) Benzersiz karakteristiği ile TTL: İki farklı durumda da (1 ve 0), çıkış empedansı oldukça düşüktür. TTL 7400 VE DEĞİL kapısının devre diyagramı, Şekil 1-1-1'de gösterilmiştir. Şekil 1-1-1 TTL 7400 VE DEĞİL kapısı 1-1

Standart bir TTL için alçak ve yüksek seviye giriş gerilimleri, sırasıyla 0.8V ve 2V ile sınırlandırılmıştır. Bir giriş 0.8V iken, Q2 transistörünün bazında 0.1V luk bir gerilim vardır. Böylece Q4 kesimde (off), Q3 iletimde (on) olur ve çıkış yüksek seviyededir. Giriş gerilimi 2V iken, Q2 nin bazında 1.4V'luk gerilim olur. Böylece Q2 iletimde (on), Q3 kesimde (off) olur ve çıkış yüksek seviyededir. Standart TTL devresi, jonksiyon kapasitansının etkisinden dolayı çok hızlı değildir. Transistörün baz ve kollektörü arasına Schottky Diyot eklenerek, TTL devrelerinin hızı oldukça artırılabilir. Schottky diyot yaklaşık olarak 0.2V luk bir öngerilime sahip olduğu için, transistörün doyma gerilimini ve kesime gitme süresini arttırır. Schottky diyotu eklenmiş TTL devreleri, "Yüksek Hızlı TTL" olarak adlandırılır ve model numarasındaki "H" harfi ile belirtilir (74HXX). Schottky diyot eklenmiş düşük güçlü TTL ler de, LS harfleriyle belirtilir (74LSXX). Şekil 1-1-2 Schottky transistör Schottky transistör, Şekil 1-1-2'de gösterilmiştir. Doyumdayken, kollektör ve emetör arasındaki gerilim düşümü yaklaşık 0.5V dur, doyum çok yoğun olmaz ve çalışma hızı artırılmış olur. Tek kutuplu MOS elemanlar: (1) PMOS (2) NMOS (3) CMOS NMOS ile yapılmış bir değilleyici, Şekil 1-1-3'te gösterilmiştir. 1-2

Şekil 1-1-3 NMOS değilleyici Şekil 1-1-3'te, Q2 yük direnci ve Q1 yükselteç olarak kullanılmıştır. MOSFET in giriş empedansı çok yüksek olduğu için (sonsuza yakın), çıkış akımı neredeyse sıfır yada sadece birkaç +μa kadardır. Bu yüzden MOS, aynı tip yükleri sürmede çok yeteneklidir ve çok yüksek çıkış yük sayısına (fanout) sahiptir. CMOS yada "Tümleyen Metal Oksit Yarıiletken", P ve N kanallı MOSFET lerden elde edilir. Tipik bir CMOS Şekil 1-1-4 te gösterilmiştir. Şekil 1-1-4 CMOS değilleyici Şekil 1-1-4 teki devrede, A= 1 iken, Q2 iletimde ve Q1 kesimde olduğu için çıkış F= 0 olur. A= 0 iken, tam ters olarak, Q2 kesimde, Q1 iletimdedir ve F= 1 olur. Bu devre, sırasıyla 1 ve 0 dan sorumlu Q1 ve Q2 MOSFET lerinden oluşan bir DEĞİL kapısıdır. Çıkış kapasitesi önemli ölçüde arttırılmıştır. Tamponlu CMOS lar, model numarasının sonundaki "B" harfi ile belirtilir. "UB" harfleri ise tamponsuz bir CMOS u belirtmektedir. Şekil 1-1-5 te, tamponlu ve tamponsuz CMOS sembolleri gösterilmiştir. 1-3

MB84000B Serisi Diğerleri (a) Giriş/çıkış Tamponlu (b) Tamponsuz (c) Çıkış Tamponlu Şekil 1-1-5 Tamponlu ve tamponsuz IC kapılar KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-26001 Kombinasyonel Lojik Devre Deney Modülü (1) 3. Multimetre 4. DC Güç Kaynağı (0/ +15V) DENEYİN YAPILIŞI A. TTL Devresi 1. Şekil 1-1-6'daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. U1, standart seri 7400 VE DEĞİL kapısı ve U2, LS serisi 74LS02 VEYA DEĞİL kapısıdır. 2. +5VDC sabit güç kaynağını, KL-26001 modülüne bağlayın. 1-4

Şekil 1-1-6 Bağlantı diyagramı (KL-26001 blok c) 3. İlave DC güç kaynağının çıkışını, A1 girişine bağlayın. A1 için giriş gerilimini, 0V~5V arasında sınırlandırın. Tablo 1-1-1'deki giriş dizilerini takip edin, F1 çıkışını ölçün ve kaydedin. A1 F1 A1 F1 A1 F1 A1 F1 A1 F1 0V 1.5V 2.5V 3.5V 4.5V 0.6V 1.6V 2.6V 3.6V 4.6V 0.7V 1.7V 2.7V 3.7V 4.7V 0.8V 1.8V 2.8V 3.8V 4.8V 0.9V 1.9V 2.9V 3.9V 4.9V 1V 2V 3V 4V 5V 1.1V 2.1V 3.1V 4.1V 1.2V 2.2V 3.2V 4.2V 1.3V 2.3V 3.3V 4.3V 1.4V 2.4V 3.4V 4.4V Tablo 1-1-1 4. İlave DC güç kaynağının çıkışını, A3 girişine bağlayın. A3 için giriş gerilimini, 0V~5V arasında sınırlandırın. Tablo 1-1-2'deki giriş dizilerini takip edin, F2 çıkışını ölçün ve kaydedin. 1-5

A3 F2 A3 F2 A3 F2 A3 F2 1V 2V 3V 4V 1.1V 2.1V 3.1V 4.1V 1.2V 2.2V 3.2V 4.2V 1.3V 2.3V 3.3V 4.3V 1.4V 2.4V 3.4V 4.4V 1.5V 2.5V 3.5V 4.5V 1.6V 2.6V 3.6V 4.6V 1.7V 2.7V 3.7V 4.7V 1.8V 2.8V 3.8V 4.8V 1.9V 2.9V 3.9V 4.9V 2V 3V 4V 5V Tablo 1-1-2 B. CMOS Devresi 1. Şekil 1-1-7'deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. U5, standart seri CMOS CD4011 dir. +12VDC sabit güç kaynağını, KL-26001 modülüne bağlayın. Şekil 1-1-7 Bağlantı diyagramı (KL-26001 blok d) 1-6

2. İlave DC güç kaynağının çıkışını, A5 girişine bağlayın. A5 için giriş gerilimini, 0V dan başlayarak, 0.5V'luk aralıklarla artırın. Tablo 1-1-3 teki her giriş gerilimine karşılık gelen Y1 çıkış gerilimini ölçün ve kaydedin. A5 Y1 A5 Y1 A5 Y1 A5 Y1 0V 3.5V 7V 10.5V 0.5V 4V 7.5V 11V 1V 4.5V 8V 11.5V 1.5V 5V 8.5V 12V 2V 5.5V 9V 2.5V 6V 9.5V 3V 6.5V 10V Tablo 1-1-3 3. U6, 74HC02 yüksek hızlı CMOS kapısıdır. 4. İlave DC güç kaynağının çıkışını, A8 girişine bağlayın. A8 için giriş gerilimini, 0V dan başlayarak, 0.5V'luk aralıklarla artırın. Tablo 1-1-4 teki her giriş gerilimine karşılık gelen Y2 çıkış gerilimini ölçün ve kaydedin. A8 Y2 A8 Y2 A8 Y2 A8 Y2 0V 3.5V 7V 10.5V 0.5V 4V 7.5V 11V 1V 4.5V 8V 11.5V 1.5V 5V 8.5V 12V 2V 5.5V 9V 2.5V 6V 9.5V 3V 6.5V 10V Tablo1-1-4 1-7

DENEY 1-2 Eşik Gerilimi Ölçümü DENEYİN AMACI 1. şdeğer giriş/çıkış gerilimleri arasındaki ilişkiyi anlamak. 2. TTL ve CMOS kapıların eşik gerilimlerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Eşik gerilimi yada V T, giriş ve çıkış gerilimlerinin eşit olduğu durumdaki gerilimdir. Giriş gerilimi, V T den büyük veya çıkış gerilimi, V T den küçük ise devre durum değiştirecektir. V T değeri, lojik kapının türüne bağlı olarak değişir. Bu deneyde, standart ve LS serisi TTL kapılar ile standart ve HC serisi CMOS kapılarda ölçümler yapılacaktır. KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devresi Laboratuarı 2. KL-26001 Kombinasyonel Lojik Devre Deney Modülü (1) 3. Multimet DENEYİN YAPILIŞI A. TTL şik Geriliminin Ölçülmesi 1. Şekil 1-2-1'deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. +5VDC sabit güç kaynağını, KL-26001 modülüne bağlayın. 1-8

2. A1 ve F1 uçlarındaki gerilimleri ölçün. U1, standart seri 7400 VE DEĞİL kapısıdır. U1 için eşik gerilimi V T = V 3. A3 ve F2 uçlarındaki gerilimleri ölçün. U2, LS serisi 74LS02 VEYA DEĞİL kapısıdır. U2 için eşik gerilimi: V T = V Şekil 1-2-1 Bağlantı diyagramı (KL-26001 blok c) B. CMOS Eşik Geriliminin Ölçülmesi 1. Şekil 1-2-2'deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. +12VDC sabit güç kaynağını, KL-26001 modülüne bağlayın. 2. A5 ve Y1 uçlarındaki gerilimleri ölçün. U5, standart seri CMOS CD4011 dir. U5 için eşik gerilimi: V T = V 3. A7 ve Y2 uçlarındaki gerilimleri ölçün. U6, 74HC02 yüksek hızlı CMOS kapısıdır. U6 için eşik gerilimi: V T = V 1-9

Şekil 1-2-2 Bağlantı diyagramı (KL-26001 blok d) 1-10

DENEY 1-3 Gerilim/Akım Ölçümü DENEYİN AMACI 1. TTL ve CMOS kapıların gerilim ve akım karakteristiklerini anlamak. 2. TTL ve CMOS kapıların gerilim ve akım değerlerini ölçmek. GENEL BİLGİLER TTL kapıların V IL 0.8V, V OL 0.4V, V IH 2V, V OH 2.4V anma gerilim değerleri kullanılarak I IH, I IL, IOH ve I OL anma akım değerleri belirlenebilir. Anma gerilim değerleri çıkış lojik seviyesinin doğruluğunu etkilerken, akım değerleri ise kapıların harici yükleri sürme kapasitesini etkiler. Bu deneyde, çeşitli lojik kapıların gerilim ve akım değerleri ölçülecek ve karşılaştırılacaktır. Daha yüksek doğruluk elde etmek için, gerilim ve akım değerlerini ölçerken mümkün olduğu kadar çok ondalık basamak kaydedin. KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-26001 Kombinasyonel Lojik Devre Deney Modülü (1) 3. Multimetre 1-11

DENEYİN YAPILIŞI A. TTL I/O Gerilim ve Akımının Ölçülmesi 1. Şekil 1-3-1'deki bağlantı diyagramı ve Şekil 1-3-2'deki devre yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. Şekil 1-3-1 Bağlantı diyagramı (KL-26001 blok c) Şekil 1-3-2 TTL gerilim ve akım ölçüm devresi (standart seri) 2. +5VDC sabit güç kaynağını, KL-26002 modülüne bağlayın. U1'in giriş gerilimini ölçün ve V IL =0.8V olacak şekilde R12'yi ayarlayın. R9'un uçlarındaki gerilimi ölçün ve kaydedin, V I = V. I IL akımını hesaplayın I IL =V I /100= ma. U1'in çıkış gerilimini ölçün ve maksimum V OH = V ve minimum V OH = V değerlerini bulmak için R14'ü ayarlayın. 1-12

3. V OH =2.4V olacak şekilde R14'ü ayarlayın ve R14 ile toprak arasındaki klipsin yerine ampermetre bağlayın. I OH değerini ölçün ve kaydedin. I OH = ma. 4. R9-R11 ve F1-R13 arasındaki klipsleri çıkartıp, R8-R11 ve F2-R13 arasına yerleştirin. U2'nin (LS serisi) gerilim ve akım karakteristiklerini ölçün. Şekil 1-3-3 TTL gerilim ve akım ölçüm devresi (LS serisi) 5. U2'nin giriş gerilimini ölçün ve V IL =0.8V olacak şekilde R12'yi ayarlayın. R8'in uçlarındaki gerilimi ölçün ve kaydedin, V I = V. I IL akımını hesaplayın I IL =V I /100= ma. U2'nin çıkış gerilimini ölçün ve maksimum V OH = V ve minimum V OH = V değerlerini bulmak için R14'ü ayarlayın. 6. V OH =2.4V olacak şekilde R14'ü ayarlayın ve R14 ile toprak arasındaki klipsin yerine ampermetre bağlayın. I OH değerini ölçün ve kaydedin. I OH = ma. 7. Şekil 1-3-4'teki bağlantı diyagramı ve Şekil 1-3-5'teki devre yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. V IH =2 olacak şekilde R12'yi ayarlayın. R9'un uçlarındaki gerilimi ölçün, V I = V. I IH akımını hesaplayın I IH =V I /100= ma. 8. U1'in çıkış gerilimini ölçün ve maksimum V OL = V ve minimum V OL = V değerlerini bulmak için R14'ü ayarlayın. 9. V OL =0.4V olacak şekilde R14'ü ayarlayın ve R14 ile +5V arasındaki klipsin yerine ampermetre bağlayın. I OL değerini ölçün ve kaydedin. I OL = ma. 1-13

Şekil 1-3-4 Bağlantı diyagramı (KL-26001 blok c) Şekil 1-3-5 TTL gerilim ve akım ölçüm devresi (standart seri) 10. R9-R10 ve F1-R13 arasındaki klipsleri kaldırıp, R8-R10 ve F2-R13 arasına yerleştirin. 11. V IH =2V olacak şekilde R12'yi ayarlayın. R8'in uçlarındaki gerilimi ölçün, V I = V. I IH akımını hesaplayın I IH =V I /100= ma. 1-14

Şekil 1-3-6 TTL gerilim ve akım ölçüm devresi (LS seri) 12. U2'nin çıkış gerilimini ölçün ve maksimum V OL = V ve minimum V OL = V değerlerini bulmak için R14'ü ayarlayın. 13. V OL =0.4V olacak şekilde R14'ü ayarlayın ve R14 ile +5V arasındaki klipsin yerine ampermetre bağlayın. I OL değerini ölçün ve kaydedin. I OL = ma. B. CMOS Gerilim ve Akımının Ölçülmesi 1. Şekil 1-3-7'deki bağlantı diyagramı ($ işaretli klips hariç) ve Şekil 1-3-8'deki devre yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 2. KL-22001 Düzeneğindeki +12VDC sabit güç kaynağını, KL-26002 modülüne bağlayın. V+ yı, +12V'a bağlayın. 3. V IL gerilimi 3.6V olacak şekilde R19'u ayarlayın. R16'nın uçlarındaki gerilimi ölçün, V I = V. I IL akımını hesaplayın I IL =V I /100= ma. 4. Y1 ucundaki gerilimi ölçün ve maksimum V OH = V ve minimum V OH = V değerlerini bulmak için R21'i ayarlayın. 5. V OH gerilimi 10.8V olacak şekilde R21'i ayarlayın ve # işaretli klipsin yerine ampermetre bağlayın. I OH değerini ölçün ve kaydedin I OH = ma. 1-15

6. V IH gerilimi 8.4V olacak şekilde R19'u ayarlayın. # işaretli klipsi çıkartın ve $ işaretli klipsi yerleştirin. R16'nın uçlarındaki gerilimi ölçün, V I = V. I IH akımını hesaplayın I IH =V I /100= ma. 7. Y1 ucundaki gerilimi ölçün ve maksimum V OL = V ve minimum V OL = V değerlerini bulmak için R21'i ayarlayın. 8. V OL gerilimi 1.2V olacak şekilde R21'i ayarlayın. $ işaretli klipsin yerine ampermetre bağlayın. I OL değerini ölçün ve kaydedin. I OL = ma. Şekil 1-3-7 Bağlantı diyagramı (KL-26001 blok d) Şekil 1-3-8 CMOS gerilim ve akım ölçüm devresi 1-16

DENEY 1-4 Temel Lojik Kapıların Karakteristikleri DENEYİN AMACI 1. Temel lojik kapıların sembollerini ve karakteristiklerini anlamak. 2. Temel lojik kapıların karakteristiklerini ölçmek. GENEL BİLGİLER Temel lojik kapıların giriş ve çıkış karakteristikleri aşağıda tanımlanmıştır: V OH = Yüksek seviye çıkış gerilimi V OL = Düşük seviye çıkış gerilimi V IH = Yüksek seviye giriş gerilimi V IL = Düşük seviye giriş gerilimi I OH = Yüksek seviye çıkış akımı I OL = Düşük seviye çıkış akımı I IH = Yüksek seviye giriş akımı I IL = Düşük seviye giriş akımı TTL kapıların karakteristikleri, CMOS kapılarınkilerden farklıdır. Aynı şekilde, kapılara bağlanan yük ve akım sınırlama dirençleri de farklıdır. Örneğin bir VE kapısı ve bir VEYA kapısı durumunda: 1. TTL ve CMOS Kapıların YÜKSEK ve ALÇAK Girişleri CMOS kapıların girişi 10KΩ'luk bir dirence bağlanırken, TTL girişleri, 1KΩ'luk dirence bağlanır. TTL kapıların "ALÇAK" girişi CMOS kapıların "ALÇAK" girişi LS serisi TTL kapılar için direnç değeri yaklaşık olarak 5KΩ dur. Eğer bir TTL VEYA kapısının X girişi topraklanırsa, genişleme kontrolünü imkansız yapacak şekilde, F çıkışı A girişine eşit olur (F=A). 1-17

Eğer direnç topraklanmışsa ve X girişinde sinyal yoksa, bu durum X in topraklanmasına eşdeğerdir ve F=A dır. Gerekirse, F=A+X olacak şekilde, X girişine bir sinyal eklenebilir. Çıkış, X tarafından kontrol edilebilir. 2. VE Kapısı TTL VE kapıları, açıkken (girişine sinyal bağlı değil) yada besleme gerilimine bir direnç bağlıyken, yüksek durumdadır. CMOS VE kapıları, besleme gerilimine en az 10KΩ luk bir direnç bağlıyken yüksek durumdadır. TTL kapıların "YÜKSEK" girişi CMOS kapıların "YÜKSEK" girişi "Doğruluk Tablosu", bir lojik kapının, ideal şartlar altında, girişlerine karşılık gelen çıkışları gösteren bir tablodur. 3. VEYA Kapısı DURUMUM İRİŞLER ÇIKIŞ A B F 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 1 Açıklama A=0 B=0 iken, çıkış F=0 A=0 B=1 iken, çıkış F=1 A=1 B=0 iken, çıkış F=1 A=1 B=1 iken, çıkış F=1 Boolean ifadesi: F= AB+ AB+AB=A+B 1-18

4. VE Kapısı DURUMUM İRİŞLER ÇIKIŞ A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1 Açıklama A=0 B=0 iken, çıkış F=0 A=0 B=1 iken, çıkış F=0 A=1 B=0 iken, çıkış F=0 A=1 B=1 iken, çıkış F=1 Boolean ifadesi: F=AB 5. DEĞİL (NOT) Kapısı DURUMUM İRİŞ ÇIKIŞ A F 0 0 1 1 1 0 Açıklama A=0 iken, çıkış F=1 A=0 iken, çıkış F=0 Boolean ifadesi: F= A 6. ÖZEL VEYA (XOR) Kapısı DURUMUM İRİŞLER ÇIKIŞ A B F 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0 A=B iken, çıkış F=0 A B iken, çıkış F=1 Boolean ifadesi: F= AB+ AB=A B 1-19

7. VE DEĞİL (NAND) Kapısı VE DEĞİL kapısının çıkışı, VE kapısının tamamen tersidir. DURUM GİRİŞLER ÇIKIŞ A B F 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0 Açıklama A=0 B=0 iken, çıkış F=1 A=0 B=1 iken, çıkış F=1 A=1 B=0 iken, çıkış F=1 A=1 B=1 iken, çıkış F=0 Boolean ifadesi: F= AB 8. VEYA DEĞİL (NOR) Kapısı VEYA DEĞİL kapısının çıkışı, VEYA kapısının tamamen tersidir. DURUM GİRİŞLER ÇIKIŞ A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 0 Açıklama A=0 B=0 iken, çıkış F=1 A=0 B=1 iken, çıkış F=0 A=1 B=0 iken, çıkış F=0 A=1 B=1 iken, çıkış F=0 Boolean ifadesi: F= A+B=A B Bu doğruluk tabloları, pozitif gerilimin lojik 1, negatif gerilimin lojik 0 durumlarını temsil ettiği, pozitif lojik esasına dayalıdır. Negatif lojik durumunda çıkışlar ters çevrilecektir. Aşağıda, pozitif ve negatif lojik için verilen VEYA kapısı doğruluk tablolarını karşılaştırın: 1-20

DURUMUM İRİŞLER ÇIKIŞ DURUM GİRİŞLER ÇIK Ş A B F A B F 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 2 1 0 1 2 0 1 0 3 1 1 1 3 0 0 0 Negatif lojik için verilen VEYA kapısı doğruluk tablosunun, pozitif lojik VE kapısına eşdeğer olduğuna dikkat edin. KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-26001 Kombinasyonel Lojik Devre Deney Modülü (1) 3. Osiloskop DENEYİN YAPILIŞI A. VE Kapısı Karakteristiklerinin Ölçülmesi 1. Şekil 1-4-1'deki bağlantı diyagramı ve Şekil 1-4-2'deki devre yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. +5VDC sabit güç kaynağını, KL-26002 modülüne bağlayın. 1-21

Şekil 1-4-1 Bağlantı diyagramı (KL-26001 blok c) Şekil 1-4-2 VE ve VEYA kapılarının eşdeğer devreleri 2. A1 ve A2 girişlerini, SW0 ve SW1 veri anahtarlarına, F3 çıkışını ise L0 Lojik Göstergesine bağlayın. Aşağıdaki giriş dizilerini takip edin ve çıkışları kaydedin. DURUM A2 A1 F3 0 0 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 3. A2 girişine, Fonksiyon Üretecinden 10Hz'lik TTL seviye kare dalga uygulayın. Aşağıdaki A1'in giriş koşullarını takip edin (Saat Üretecinden 1Hz'lik kare alarak). Giriş ve çıkış dalga şekillerini ölçün ve kaydedin. 1-22

(1) A1=0 A2 (2) A1=1 A2 (3) A1=1 Hz A2 F3 F3 F3 B. VEYA Kapısı Karakteristiklerinin Ölçümü 1. KL-26001 blok c'deki U2, bu kısmda kullanılacaktır. 2. A3, A4 girişlerini, SW0, SW1 veri anahtarlarına ve F4 çıkışını L1 Lojik Göstergesine bağlayın. Aşağıdaki giriş dizilerini takip edin ve F4 çıkışını kaydedin. DURUM A4 A3 F4 0 0 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 3. A4 girişine, Fonksiyon Üretecinden 10Hz'lik TTL seviye kare dalga uygulayın. Aşağıdaki A3'ün giriş koşullarını takip edin (Saat Üretecinden 1Hz'lik kare alarak). Giriş ve çıkış dalga şekillerini ölçün ve kaydedin. 1-23

(1) A3=0 A4 (2) A3=1 A4 (3) A3=1 Hz A4 F4 F4 F4 C. DEĞİL Kapısı Karakteristiklerinin Ölçülmesi 1. U3'ün C1 girişini ve F6 çıkışını sırasıyla SW0 veri anahtarına ve L1 Lojik Göstergesine bağlayın. Aşağıdaki giriş dizilerini takip edin ve çıkışları kaydedin. DURUM C1 F6 0 1 0 1 2. F6'yı C2'ye bağlayın. F7 çıkışını, L2 Lojik Göstergesine bağlayın. Aşağıdaki giriş dizilerini takip edin ve çıkışları kaydedin. DURUM C2 F7 0 0 1 1 D. VE DEĞİL Kapısı Karakteristiklerinin Ölçülmesi 1. Aşağıdaki ölçümlerde U1 kullanılacaktır. A1,A2 girişlerini, SW0, SW1 veri anahtarlarına, F1 çıkışını L1 Lojik Göstergesine bağlayın. Aşağıdaki giriş giriş dizilerini takip edin ve çıkışları kaydedin. 1-24

DURUM A2 A F1 0 0 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 2. A2 girişine, Fonksiyon Üretecinden 10Hz'lik TTL seviye kare dalga uygulayın. Aşağıdaki A1'in giriş koşullarını takip edin (Saat Üretecinden 1Hz'lik kare alarak). Giriş ve çıkış dalga şekillerini ölçün ve kaydedin. (1) A1=0 A2 (2) A1=1 A2 (3) A1=1 Hz A2 F1 F1 F1 E. VEYA DEĞİL Kapısı Karakteristiklerinin Ölçülmesi 1. Aşağıdaki ölçümlerde U2 kullanılacaktır. A3,A4 girişlerini, SW0,SW1 veri anahtarlarına, F2 çıkışını L1 Lojik Göstergesine bağlayın. Aşağıdaki giriş dizilerini takip edin ve çıkışları kaydedin. DURUM A4 A F2 0 0 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 1-25

2. A4 girişine, Fonksiyon Üretecinden 10Hz'lik TTL seviye kare dalga uygulayın. Aşağıdaki A3'ün giriş koşullarını takip edin (Saat Üretecinden 1Hz'lik kare alarak). Giriş ve çıkış dalga şekillerini ölçün ve kaydedin. (1) A3=1 A4 (2) A3=0 A4 (3) A3=1 Hz A4 F2 F2 F2 F. ÖZEL VEYA Kapısı Karakteristiklerinin Ölçülmesi 1. Aşağıdaki ölçümlerde U4 kullanılacaktır. C4,C5 girişlerini SW0,SW1 veri anahtarlarına, F9 çıkışını L1 Lojik Göstergesine bağlayın. Aşağıdaki giriş dizilerini takip edin ve çıkışları kaydedin. DURUM C5 C F9 0 0 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 2. C4 girişine, Fonksiyon Üretecinden 10Hz'lik TTL seviye kare dalga uygulayın. Aşağıdaki C5'in giriş koşullarını takip edin (Saat Üretecinden 1Hz'lik kare alarak). Giriş ve çıkış dalga şekillerini ölçün ve kaydedin. 1-26

(1) C5=1 C4 (2) C5=0 C4 (3) C5=1 Hz C4 F9 F9 F9 1-27

DENEY 1-5 Lojik Kapılar Arasında Arayüz DENEYİN AMACI 1. Arayüz bağlantı tekniklerini anlamak. 2. TTL'den CMOS'a ve CMOS'tan TTL'e arayüz devresi oluşturmak. GENEL BİLGİLER TTL ve CMOS, en sık kullanılan lojik kapılardır. Özellikleri aşağıda gösterilmiştir. TTL CMOS Besleme gerilimi +5V±0.25V 3~18V Düşük seviye giriş gerilimi V IL 0.8V Yüksek seviye giriş gerilimi V IH 2.0V 1.5V 3.5V Düşük seviye çıkış gerilimi V OL Yüksek seviye çıkış akımı V OH 0.4V 2.4V 0V 5V Düşük seviye giriş akımı I IL 1.6mA 0.1µA Yüksek seviye giriş akımı I IH 40µA 0.1mA Düşük seviye çıkış akımı I OL 16mA 1mA Yüksek seviye çıkış akımı I OH 0.4µA 0.1mA Tablodan, CMOS kapının giriş gerilimi gereksiniminin, TTL kapının çıkış gerilimi kapasitesinden daha yüksek olduğu görülmektedir. Eğer bir TTL kapı, bir CMOS kapıyı sürmek için kullanılırsa, TTL in çıkış gerilimi, CMOS un giriş gerilimi gereksimini karşılayabilmek için, arttırılmadır. Öte yandan TTL i sürmek için CMOS kullanıldığı zaman, CMOS un çıkış akımı arttırılmalıdır. Bu yüzden, bir arayüz devresi gerçekleştirmeden önce, veri sayfaları dikkatlice incelenmelidir. 1-28

Şekil 1-5-1 de gösterildiği gibi, TTL tarafından sürülen CMOS un giriş gerilimini arttırmak için, besleme gerilimine bağlı bir R X direnci eklenebilir. R X değer aralığı, standart seri TTL için 390Ω~4.7KΩ, LS serisi için 820Ω ~12KΩ dur. Bir TTL kapı CMOS tarafından sürüleceği zaman, CMOS un çıkış akımını arttırmak için araya bir tampon eklenmelidir. Paralel olarak bağlanmış iki standat CMOS, bir LS serisi TTL kapısını sürebilir. Şekil 1-5-1 TTL-CMOS arayüz devresi KULLANILACAK ELEMANLAR 1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği 2. KL-26001 Kombinasyonel Lojik Devre Deney Modülü (1) 3. Multimetre DENEYİN YAPILIŞI A. TTL-CMOS Arayüzü 1. Şekil 1-5-2'deki bağlantı diyagramına göre gerekli bağlantıları yapın. U1, standart seri TTL kapısıdır. 2. (R13+R14) 220Ω olacak şekilde R14'ü ayarlayın. 1-29

3. +5VDC sabit güç kaynağını, KL-26001 modülünün sağ üst köşesinde bulunan +12VDC ve +5VDC uçlarına bağlayın. Bu şekilde, hem TTL hemde CMOS kapılarına +5V besleme gerilimi sağlanmış olur. A1 girişini, SW0 veri anahtarına bağlayın. A1 için aşağıda verilen giriş koşullarını takip edin. F1, A5 ve Y1 uçlarındaki gerilimleri ölçün ve kaydedin. A1 F1 A5 Y1 0 1 4. Klips kullanarak, R14'ü +5V'a bağlayın. 3. adımı tekrarlayın. A1 F1 A5 Y1 0 1 Şekil 1-5-2 Bağlantı diyagramı (KL-26001 blok c ve d) B. CMOS-TTL Arayüzü 1. Aşağıdaki ölçümlerde U7 kullanılacaktır. Şekil 1-5-2'deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. 1-30

2. U7'nin Y8 çıkışını, U1'in A1 girişine ve C8'i, SW1 veri anahtarına bağlayın. C8 için aşağıda verilen giriş koşullarını takip edin. Y8, A1 ve F1 uçlarındaki gerilimleri ölçün ve kaydedin. C8 Y8 A1 F1 0 1 3. Klipsleri kullanarak C6, C7 ve C8'i paralel bağlayın. 2. adımı tekrarlayın. C8 Y8 A1 F1 0 1 4. Y8'i, U3'ün C1, C2, ve C3 girişlerine bağlayın. U3'ün F6, F7 ve F8 çıkışlarını paralel olarak bağlayın. 2. adımı tekrarlayın. C8 Y8 C1 F6 0 1 1-31