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
(a) Giriş/çıkış Tamponlu
Diğerleri
(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
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
F1
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
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
F2
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
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
Y1
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
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
Y2
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 VT, giriş ve çıkış gerilimlerinin eşit olduğu durumdaki gerilimdir.
Giriş gerilimi, VT’den büyük veya çıkış gerilimi, VT’den küçük ise devre durum
değiştirecektir. VT 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 VT=________V
3. A3 ve F2 uçlarındaki gerilimleri ölçün. U2, LS serisi 74LS02 VEYA DEĞİL
kapısıdır.
U2 için eşik gerilimi: VT=________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: VT=________V
3. A7 ve Y2 uçlarındaki gerilimleri ölçün. U6, 74HC02 yüksek hızlı CMOS
kapısıdır.
U6 için eşik gerilimi: VT=________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 VIL≤0.8V, VOL≤0.4V, VIH ≥2V, VOH≥2.4V anma gerilim değerleri
kullanılarak IIH, IIL, IOH ve IOL 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 VIL=0.8V olacak şekilde R12'yi ayarlayın. R9'un
uçlarındaki gerilimi ölçün ve kaydedin, VI=_____V. IIL akımını hesaplayın
IIL=VI/100=______mA. U1'in çıkış gerilimini ölçün ve maksimum VOH=______V
ve minimum VOH=_______V değerlerini bulmak için R14'ü ayarlayın.
1-12
3. VOH= 2.4V olacak şekilde R14'ü ayarlayın ve R14 ile toprak arasındaki klipsin
yerine ampermetre bağlayın. IOH değerini ölçün ve kaydedin. IOH=_____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 VIL= 0.8V olacak şekilde R12'yi ayarlayın. R8'in
uçlarındaki gerilimi ölçün ve kaydedin, VI= ___V. IIL akımını hesaplayın
IIL=VI/100=____mA. U2'nin çıkış gerilimini ölçün ve maksimum VOH=_____V ve
minimum VOH=______V değerlerini bulmak için R14'ü ayarlayın.
6. VOH= 2.4V olacak şekilde R14'ü ayarlayın ve R14 ile toprak arasındaki klipsin
yerine ampermetre bağlayın. IOH değerini ölçün ve kaydedin. IOH=_____mA.
7. Şekil 1-3-4'teki bağlantı diyagramı ve Şekil 1-3-5'teki devre yardımıyla gerekli
bağlantıları yapın. VIH= 2 olacak şekilde R12'yi ayarlayın. R9'un uçlarındaki
gerilimi ölçün, VI=_______V. IIH akımını hesaplayın IIH=VI/100=________mA.
8. U1'in çıkış gerilimini ölçün ve maksimum VOL= ________V ve minimum
VOL=________V değerlerini bulmak için R14'ü ayarlayın.
9. VOL= 0.4V olacak şekilde R14'ü ayarlayın ve R14 ile +5V arasındaki klipsin
yerine ampermetre bağlayın. IOL değerini ölçün ve kaydedin. IOL=______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. VIH= 2V olacak şekilde R12'yi ayarlayın. R8'in uçlarındaki gerilimi ölçün,
VI=_______V. IIH akımını hesaplayın IIH=VI/100=________mA.
1-14
Şekil 1-3-6 TTL gerilim ve akım ölçüm devresi (LS seri)
12. U2'nin çıkış gerilimini ölçün ve maksimum VOL= _______V ve minimum
VOL=_______V değerlerini bulmak için R14'ü ayarlayın.
13. VOL= 0.4V olacak şekilde R14'ü ayarlayın ve R14 ile +5V arasındaki klipsin
yerine ampermetre bağlayın. IOL değerini ölçün ve kaydedin. IOL=_____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. VIL gerilimi 3.6V olacak şekilde R19'u ayarlayın. R16'nın uçlarındaki gerilimi
ölçün, VI=_______V. IIL akımını hesaplayın IIL=VI/100=________mA.
4. Y1 ucundaki gerilimi ölçün ve maksimum VOH= _______V ve minimum
VOH=________V değerlerini bulmak için R21'i ayarlayın.
5. VOH gerilimi 10.8V olacak şekilde R21'i ayarlayın ve # işaretli klipsin yerine
ampermetre bağlayın. IOH değerini ölçün ve kaydedin IOH=_______mA.
1-15
6. VIH gerilimi 8.4V olacak şekilde R19'u ayarlayın. # işaretli klipsi çıkartın ve $
işaretli klipsi yerleştirin. R16'nın uçlarındaki gerilimi ölçün, VI= ______V. IIH
akımını hesaplayın IIH=VI/100=________mA.
7. Y1 ucundaki gerilimi ölçün ve maksimum VOL= _______V ve minimum
VOL=________V değerlerini bulmak için R21'i ayarlayın.
8. VOL gerilimi 1.2V olacak şekilde R21'i ayarlayın. $ işaretli klipsin yerine
ampermetre bağlayın. IOL değerini ölçün ve kaydedin. IOL=________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:
VOH = Yüksek seviye çıkış gerilimi
IOH = Yüksek seviye çıkış akımı
VOL = Düşük seviye çıkış gerilimi
IOL = Düşük seviye çıkış akımı
VIH = Yüksek seviye giriş gerilimi
IIH = Yüksek seviye giriş akımı
VIL = Düşük seviye giriş gerilimi
IIL = 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
DURUM
UM
İRİŞLER
ÇIKIŞ
Açıklama
A
B
F
0
0
0
0
A=0 B=0 iken, çıkış F=0
1
0
1
1
A=0 B=1 iken, çıkış F=1
2
1
0
1
A=1 B=0 iken, çıkış F=1
3
1
1
1
A=1 B=1 iken, çıkış F=1
Boolean ifadesi: F = AB + AB + AB = A + B
1-18
4. VE Kapısı
DURUM
UM
İRİŞLER
ÇIKIŞ
Açıklama
A
B
F
0
0
0
0
A=0 B=0 iken, çıkış F=0
1
0
1
0
A=0 B=1 iken, çıkış F=0
2
1
0
0
A=1 B=0 iken, çıkış F=0
3
1
1
1
A=1 B=1 iken, çıkış F=1
Boolean ifadesi: F=AB
5. DEĞİL (NOT) Kapısı
DURUM
UM
İRİŞ
ÇIKIŞ
Açıklama
A
F
0
0
1
A=0 iken, çıkış F=1
1
1
0
A=0 iken, çıkış F=0
Boolean ifadesi: F = A
6. ÖZEL VEYA (XOR) Kapısı
DURUM
UM
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
Açıklama
A
B
F
0
0
0
1
A=0 B=0 iken, çıkış F=1
1
0
1
1
A=0 B=1 iken, çıkış F=1
2
1
0
1
A=1 B=0 iken, çıkış F=1
3
1
1
0
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
Açıklama
A
B
F
0
0
0
1
A=0 B=0 iken, çıkış F=1
1
0
1
0
A=0 B=1 iken, çıkış F=0
2
1
0
0
A=1 B=0 iken, çıkış F=0
3
1
1
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
DURUM
UM
İRİŞLER
ÇIKIŞ
A
B
F
0
0
0
0
1
0
1
2
1
3
1
DURUM
GİRİŞLER
R
ÇIK Ş
A
B
F
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
2
0
1
0
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
0
0
0
1
0
1
2
1
0
3
1
1
F3
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
(2) A1=1
(3) A1=1 Hz
A2
A2
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
0
0
0
1
0
1
2
1
0
3
1
1
F4
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
(2) A3=1
(3) A3=1 Hz
A4
A4
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
0
0
1
1
F6
2. F6'yı C2'ye bağlayın. F7 çıkışını, L2 Lojik Göstergesine bağlayın. Aşağıdaki
giriş dizilerini takip edin ve çıkışları kaydedin.
DURUM
C2
0
0
1
1
F7
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
0
0
0
1
0
1
2
1
0
3
1
1
F1
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
(2) A1=1
(3) A1=1 Hz
A2
A2
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
0
0
0
1
0
1
2
1
0
3
1
1
1-25
F2
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
(2) A3=0
(3) A3=1 Hz
A4
A4
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
C
C5
5
C
0
0
0
1
0
1
2
1
0
3
1
1
F9
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
(2) C5=0
(3) C5=1 Hz
C4
C4
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
Besleme gerilimi
CMOS
+5V±0.25V 3~18V
Düşük seviye giriş gerilimi VIL ≤ 0.8V
≤1.5V
Yüksek seviye giriş gerilimi VIH ≥2.0V
≥3.5V
Düşük seviye çıkış gerilimi VOL ≤0.4V
0V
Yüksek seviye çıkış akımı VOH ≥2.4V
5V
Düşük seviye giriş akımı
IIL
≤1.6mA
≤0.1µA
Yüksek seviye giriş akımı
IIH
≤40µA
≤0.1mA
Düşük seviye çıkış akımı
IOL ≥16mA
Yüksek seviye çıkış akımı IOH ≥0.4µA
≥1mA
≥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 RX direnci eklenebilir. RX 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
0
1
1-31
C1
F6