Analog Sayısal Dönüşüm Gerilim sinyali formundaki analog bir veriyi, iki tabanındaki sayısal bir veriye dönüştürmek için, az önce anlatılan merdiven devresiyle, bir sayıcı (counter) ve bir karşılaştırıcı beraber kullanılır (Şekil a). Devrenin çalışması oldukça basittir: Dijital Sayıcı, aşağıdaki gibi 0 dan başlayıp artan binary sayılar üretir: 0000 0000 0000 0001 0000 0010.. Bu binary sayılar, az önce anlatılan merdiven devre kullanılarak analog sinyale çevrilir. Merdiven devrenin ürettiği analog sinyal, Şekil b de görüldüğü gibi adım adım artan bir analog sinyaldir. Bu sinyal, daha önce anlatılan karşılaştırıcı aracılığıyla analog giriş sinyali ile karşılaştırılır. Merdiven gerilim ile analog giriş gerilimini karşılaştıran opamp, merdiven gerilim giriş geriliminin üstüne çıktığında saymayı durduran bir sinyal verir ve kontrol devresi sayıcının saymasını durdurur. Tam bu anda sayıcının çıkışındaki binary veri, girişteki analog sinyalin sayısal karşılığıdır. Şekil (a) Şekil (b) 1
Zamanlayıcı Entegre Devreler 1. 555 Entegresi Yaygın olarak kullanılan ve yıllar geçmesine rağmen popülaritesini yitirmeyen diğer bir entegre devre 555 zamanlayıcısıdır. Tek bir kılıfın içinde karşılaştırıcı op-amp, flip-flop ve transitör içeren bu entegre, adından da anlaşılacağı üzere çeşitli uygulamalarda zaman/saat (clock) sinyali olarak kullanılabilecek, şekildeki gibi belirli zaman aralığında yüksek (high), belirli zaman aralığında ise düşük (low) olan bir çıkış üretir. 1.1. Kararsız Çalışma: 555 zamanlayıcısının yaygın bir uygulaması, şekilde görülen Kararsız Çoklu Titreşici (Astable Multivibrator) veya diğer adıyla saat (clock) devresidir. Bu konfigürasyonda T high ve T low süreleri, harici R A, R B, R C dirençleri ve C kondansatörü tarafından T 0.7 R R C T high A B low 0.7R C B 1 1.44 f T R R C formülleriyle belirlenir. Ayrıca zaman sinyalinin frekansı, 2 A B formülüyle hesaplanır. 2
Ör: Aşağıdaki devrede çıkış sinyalinin dalga şeklini çiziniz ve frekansını bulunuz. C: 3 3 6 3 6 C T 0.7 R R C 0.7 7.5 10 7.5 10 0.1 10 1.05 ms T high A B low 0.7R B 0.7 7.5 10 0.1 10 0.525 ms T T T 1.575 ms high low 1 1 f 635 Hz 3 T 1.575 10 Alternatif olarak frekans yukarıda verilen formülle hesaplanıp, periyot da bunun tersi alınarak da bulunabilirdi. Dalga şekli aşağıdaki gibi olacaktır. 3
1.2. Tekkararlı Çalışma: Aşağıdaki bağlantı Tekkararlı Çoklu Titreşici (Monostable Multivibrator) olarak adlandırılır ve bu bağlantıda bir Tetik (Trigger) girişi mevcuttur. Bu giriş negatif olduğunda, çıkış T high 1.1R C A formülüyle belirlenen süre kadar yüksek olur, bu süre tamamlanınca tekrar düşük olur ve tetik girişine yine bir negatif sinyal gelene kadar düşük kalır. Ör: Aşağıdaki devrede tetik girişinin negatif bir darbe ile tetiklenmesi durumunda çıkışın ne kadar süre yüksek kalacağını belirleyiniz. 3 6 C: Thigh RAC 1.1 1.1 7.5 10 0.1 10 0.825 ms 4
2. Gerilim Kontrollü Osilatör (Voltage Controlled Oscillator - VCO) Bir gerilim kontrollü osilatör (VCO), frekans değeri harici bir DC gerilimle ayarlanabilen bir çıkış gerilimi (kare dalga ya da üçgen dalga) üreten bir zamanlayıcıdır. En yaygın kullanılan VCO, IC 566 olarak bilinen zamanlayıcı ya da endüstride kullanılan adıyla fonksiyon jeneratörüdür. Şekilde görüldüğü gibi 8 bacaklı bu entegrenin 6 ve 7 numaralı bacaklarına bağlanan direnç ve kondansatör ile, 5 numaralı bacağa uygulanan V C gerilimi vasıtasıyla frekansı ayarlanan zamanlama sinyali, 3 nolu bacaktan kare dalga formunda ve 4 nolu bacaktan üçgen dalga formunda alınır. Ancak bu uçlara bağlanacak direncin ve uygulanacak gerilimin belirli bazı fiziksel sınırları vardır. Bu sınırlar da şekilde belirtilmiştir. Örnek olarak aşağıdaki devre, sabit bir frekans değerine sahip kare/üçgen dalga üretmek için kullanılabilir. 6 nolu bacağa 10 kω değerinde bir direnç ve 7 nolu bacağa 820 pf değerinde bir kondansatör bağlanmıştır. 5 nolu bacağa uygulanan V C gerilimi ise, gerilim bölme kuralına göre V C R 10 10 3 3 V 3 R2 R3 (10 1.5) 10 12 10.4 V olarak bulunur. 5
Bu değerler, frekans formülünde yerine yazılırsa, frekansına sahip bir kare/üçgen dalga üretildiği görülür. f o 2 V V C 2 12 10.4 32.5 khz 3 12 R1C 1 V 10 10 820 10 12 Eğer değişken (değeri ayarlanabilen) frekanslı bir sinyal üretilmek istenirse, aşağıdaki gibi V C değeri bir potansiyometre ile ayarlanabilir. Yukarıda açıklanan 2 tür zamanlayıcı entegresine ek olarak, Faz Kilitli Döngü (Phase Locked Loop - PLL) adı verilen ve haberleşme sistemlerinde yaygın olarak kullanılan bazı ek zamanlayıcılar da mevcuttur. 6
Arayüz Devreleri Sayısal veya analog sistemlerde farklı tipte devrelerin birbirine bağlanması, bazen bir arayüz devresini gerekli kılabilir. Yani bir arayüz devresi, herhangi bir başka kaynaktan gelen sinyali kullanarak, röle-monitör-vs. gibi yükleri sürmek için uygun seviyede gerilim veya akıma sahip çıkış sinyali sağlar. Bu nedenle arayüz devreleri kavramı, oldukça geniş bir uygulama alanını tanımlar. Somut bir örnek vermek gerekirse, 7407 entegresi, aşağıda gösterilen şekilde bir RS232 sinyalini (-12 V +12 V) bir TTL sinyaline (0 V +5V) çeviren bir arayüz devresidir. 7