Elektronik 1: hızlı tekrar paketi

Formül kâğıtları, her konunun temel yöntem adımları ve 14 alıştırma sorusu; tam çözümler en sonda.

Yeni sorularDerse dön

Yazdırma penceresinde, bir kopyayı cihazınızda saklamak için “PDF olarak kaydet” seçeneğini seçin.

1Formüller ve yöntemler

Diyotlar ve transistörler

Diyot (sabit gerilim düşümü)
VD = 0,7 V when conducting
Aktif bölge
VBE = 0,7 V, IC = β·IB, IE = (β + 1)·IB
Sabit kutuplama
IB = (VCC − 0,7)/RB
Gerilim bölücülü kutuplama
IB = (VTH − 0,7)/(RTH + (β + 1)RE)
Bölücünün Thévenin eşdeğeri
VTH = VCC·R2/(R1 + R2), RTH = R1∥R2
Kolektör çevresi
VCE = VCC − ICRC − IERE
Doyum
IC(sat) = (VCC − VCE(sat))/RC, IB ≥ IC(sat)/β

Op-amp devreleri

Eviren yükselteç
Vout = −(Rf/Rin)·Vin
Evirmeyen yükselteç
Vout = (1 + Rf/R1)·Vin
Toplayıcı yükselteç
Vout = −Rf(V1/R1 + V2/R2)
İdeal op-amp
V+ = V−, Iin = 0

RC ve RL geçici rejim

Zaman sabiti
τ = RC | τ = L/R
Yanıt
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
DC’de kondansatör
açık devre; vC ani değişemez
DC’de bobin
kısa devre; iL ani değişemez
Kalıcı durum
t ≈ 5τ

Yöntem

  1. Anahtarlamadan hemen sonraki başlangıç değerini bulun: kondansatör gerilimi ve bobin akımı ani değişemez.
  2. Anahtarlamadan çok sonraki son değeri bulun: kondansatör açık devre, bobin kısa devre gibi davranır.
  3. Zaman sabitini bulun: kondansatörün veya bobinin gördüğü direnci kullanarak τ = RC veya τ = L/R.
  4. x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ kullanın.

Seri ve paralel dirençler

Seri dirençler
Req = R1 + R2 + …
Paralel dirençler
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
İki paralel direnç
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Ohm yasası
V = I·R
Güç
P = V·I = I²R = V²/R

Yöntem

  1. Ağın uçlardan en uzak ucundan başlayın.
  2. Seri dirençleri toplayarak, paralel dirençleri 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + … ile birleştirin.
  3. Her adımdan sonra devreyi yeniden çizin.
  4. Uçlar arasında tek bir direnç kalana kadar tekrarlayın.

DC–DC dönüştürücüler

Alçaltıcı
Vo = D·Vin
Yükseltici
Vo = Vin/(1 − D)
Eviren alçaltıcı-yükseltici
|Vo| = Vin·D/(1 − D)
İdeal güç dengesi
VinIin = VoIo
Bobin dalgalanması
ΔIL = VL,on·D/(L·f); buck Vin − Vo, boost and buck-boost Vin
Ortalama bobin akımı
alçaltıcı Io; yükseltici ve alçaltıcı-yükseltici Io/(1 − D)
Çıkış dalgalanması
alçaltıcı ΔIL/(8fC); yükseltici ve alçaltıcı-yükseltici Io·D/(fC)
CCM sınırı
alçaltıcı (1 − D)R/(2f); yükseltici D(1 − D)²R/(2f); alçaltıcı-yükseltici (1 − D)²R/(2f)

Yöntem

  1. Dönüştürücüyü (alçaltıcı, yükseltici veya alçaltıcı-yükseltici) ve D görev oranını gerilim oranından belirleyin.
  2. Bobinde volt-saniye dengesini kullanın: bir periyot boyunca ortalama bobin gerilimi sıfırdır.
  3. Anahtar iletimdeyken bobin gerilimini bulun, sonra ΔIL = VL·D/(L·f).
  4. Çıkış dalgalanması için kondansatöre giren ve çıkan yükü bulun; CCM sınırı için ortalama bobin akımını ΔIL/2’ye eşitleyin.

Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Bölücü gerilimleri
Va = VsR2/(R1 + R2), Vb = VsR4/(R3 + R4)
Çıkarılan
Vab = Va − Vb
Denge
R1/R2 = R3/R4
Kayar telli köprü
R/Rx = l/(100 − l)
Thévenin direnci
Rth = R1∥R2 + R3∥R4
Gerinim ölçer çarpanı
ΔR/R = GF·ε
Köprü çıkışı
çeyrek Vs·GF·ε/4, yarım Vs·GF·ε/2, tam Vs·GF·ε
Küçük değişim, tek kol
Vab ≈ Vs·ΔR/(4R)
Gerilme
σ = E·ε

Yöntem

  1. Köprüyü aynı kaynağa bağlı iki gerilim bölücü olarak ele alın.
  2. Denge için R₁/R₂ = R₃/R₄ yazın ve bilinmeyen direnci çözün.
  3. Dengesiz bir köprüde Va ve Vb’yi bölücülerden bulup çıkarın; çıkışı bir ölçü aleti yüklüyorsa Thévenin eşdeğerini kullanın.
  4. Gerinim ölçerlerde gerinimi ΔR/R = GF·ε’ye çevirin ve çeyrek, yarım veya tam köprü için sırasıyla Vs·GF·ε/4, /2 veya ×1 kullanın.

Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Temel kapılar
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Boole kuralları
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Karnaugh haritası sırası
00, 01, 11, 10 (Gray code)
2ᵏ hücrelik grup
k değişken kaybeder
4’ten 1’e çoklayıcı
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Flip-floplar
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Sayıcılar
n bit: 2ⁿ durum; mod-N: 2ⁿ ≥ N olan en küçük n; fçıkış = fclk/N
Dalgacık (ripple) sayıcı
fmax = 1/(n·tpd)
Halka ve Johnson sayıcılar
n ve 2n durum

Yöntem

  1. Bir devre için girişlerden çıkışa doğru her seferinde bir kapı olacak şekilde çalışın ve her telin üzerine değeri yazın ya da ifadesini yazıp doğruluk tablosunu doldurun.
  2. Sadeleştirme için 1’leri (ve fark etmez durumlarını X olarak) Gray kodlu satır ve sütunlara, 00, 01, 11, 10, sahip bir Karnaugh haritasına koyun.
  3. 1’leri kenarlardan dolanarak 1, 2, 4, 8 ya da 16 hücrelik olabildiğince az ve olabildiğince büyük gruplarla kapsayın; her grup, sabit kalan değişkenlerden oluşan bir çarpım terimidir. POS biçimi için 0’ları gruplayın.
  4. Flip-floplar ve sayıcılar için girişleri her etkin saat kenarında okuyun, her kenardan sonra durumu yazın ve n bitlik bir sayıcının 2ⁿ durumdan sonra başa sardığını unutmayın.

2Alıştırma soruları

1.Diyotlar ve transistörlerOrta
+−12 V330 Ω5,1 V2200 ΩIZ​ = ?

5,1 V’luk bir Zener regülatörü 330 Ω üzerinden 12 V’tan besleniyor ve 2200 Ω’luk bir yükü besliyor. Zener akımını IZ bulun.

Vin = 12 VVZ = 5,1 VR = 330 ΩRL = 2200 Ω
IZ = mA
2.Diyotlar ve transistörlerZor
RC​ = 330 Ωβ = 200VCC​ = 24 V3,3 VRB​ = ?

β = 200 olan bir NPN transistör, VCC = 24 V ile kolektörü arasına bağlı 330 Ω değerindeki bir yük direncini anahtarlıyor. Emetör topraklıdır. Baz, 3,3 V’luk bir lojik çıkıştan RB baz direnci üzerinden sürülüyor. VBE = 0,7 V ve VCE(sat) = 0,2 V alın. Güvenilir anahtarlama için baz akımını doyum için gereken en küçük değerin 4 katı olacak şekilde tasarlayın. RB değerini kΩ cinsinden bulun.

VCC = 24 VRC = 330 Ωβ = 200Vin = 3,3 VVBE = 0,7 VVCE(sat) = 0,2 Vaşırı sürme = 4
RB = kΩ
3.Op-amp devreleriOrta
−+Vout​Rf​ = 2 kΩVin​R1​ = 1 kΩ

Op-amp idealdir ve ±15 V ile beslenir; çıkışı ±14 V’ta doyuma ulaşır. Eviren yükselteç sinüs dalgasıyla sürülüyor. Çıkışın kırpılmadığı en büyük giriş genliği Vin,max (tepe değeri) değerini bulun.

R1 = 1 kΩRf = 2 kΩVsat = ±14 V
Vin,max = V
4.Op-amp devreleriZor
−+Vout​Rf​ = 100 kΩV1​ = 1,5 VR1​ = 100 kΩV2​ = 0,7 VR2​ = 22 kΩ

Toplayıcı yükselteç, ±15 V ile beslenen ideal bir op-amp kullanır. Çıkış gerilimi Vout değerini bulun.

V1 = 1,5 VV2 = 0,7 VR1 = 100 kΩR2 = 22 kΩRf = 100 kΩ
Vout = V
5.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​5 Vt = 0R = 5 ΩL220 mHi(t)

Anahtar t = 0’da kapanmadan önce bobinden akım geçmez. t = 40 ms anında bobinde depolanan enerji W değerini mJ cinsinden bulun.

Vs = 5 VR = 5 ΩL = 220 mHt = 40 ms
W = mJ
6.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​15 VR1​ = 5 ΩR2​ = 5 Ωt = 0’da kapanırL47 mHi(t)

R2 üzerindeki anahtar uzun süredir açıktır, bu yüzden bobin akımı sabittir. t = 0’da anahtar kapanır ve R2 direncini kısa devre eder. t = 0’dan ne kadar sonra bobin akımı 2,55 A’e ulaşır? t değerini bulun.

Vs = 15 VR1 = 5 ΩR2 = 5 ΩL = 47 mH
t = ms
7.Seri ve paralel dirençlerOrta
R1​ = 2 ΩR3​ = 5 Ω+−V1​15 VR2​4 ΩAR4​6 ΩB

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 15 VR1 = 2 ΩR2 = 4 ΩR3 = 5 ΩR4 = 6 Ω
Req = Ω
8.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 25 ΩR3​ = 2 ΩR5​ = 2 Ω+−V1​30 VR2​4 ΩAR4​30 ΩBR6​2 Ω

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 30 VR1 = 25 ΩR2 = 4 ΩR3 = 2 ΩR4 = 30 ΩR5 = 2 ΩR6 = 2 Ω
Req = Ω
9.DC–DC dönüştürücülerOrta
+−15 VLSCR = 15 Ω+−60 V

İdeal bir yükseltici dönüştürücü, 15 Ω’luk bir yük için 15 V’u 60 V’a çeviriyor. Ortalama bobin akımını (IL) bulun.

Vin​ = 15 VVo​ = 60 VR = 15 Ω
IL = A
10.DC–DC dönüştürücülerZor
tiL​Imax​IL​DTT2T

İdeal bir alçaltıcı dönüştürücü, 4 Ω’luk bir yük için 20 kHz’te 12 V’u 6 V’a çeviriyor. Sürekli iletim için en küçük endüktansı (Lcrit) bulun.

Vin​ = 12 VVo​ = 6 Vf = 20 kHzR = 4 Ω
Lcrit = µH
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerOrta
+−9 V400 Ω400 Ω + ΔR400 Ω400 Ωab+−Vab​ = ?

Bir köprünün dört kolu 400 Ω’dur ve Vs = 9 V’tur. R₂ sensörü ΔR = 20 Ω artıyor. Kesin çıkışı (Vab) mV cinsinden bulun.

Vs = 9 VR = 400 ΩΔR = 20 Ω
Vab = mV
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerZor
+−5 V120 Ω − ΔR120 Ω + ΔR120 Ω + ΔR120 Ω − ΔRab+−Vo​ = ?

Bir yük hücresinin (gerinim ölçerlerden oluşan tam köprü) anma yükü 100 kg’da anma çıkışı 3 mV/V’tur. 5 V ile uyarılıyor. 25 kg’lık yük altındaki çıkışını (Vo) bulun.

3 mV/VFrated = 100 kgVs = 5 VF = 25 kg
Vo = mV
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarOrta
ABC00011110010001031214151706

F(A, B, C) = Σm(2, 4, 5, 7) fonksiyonunun en küçük çarpımlar toplamı (SOP) biçimini bulmak için Karnaugh haritasını kullanın. Toplamda kaç literal (L) içerir (üzerinde işaret olan bir değişken bir literal sayılır)?

F(A, B, C) = Σm(2, 4, 5, 7)
L =
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarZor
TQ0​Q0​TQ1​Q1​TQ2​Q2​TQ3​Q3​TQ4​Q4​TQ5​Q5​TQ6​Q6​TQ7​Q7​CLK

8 bitlik bir dalgacık (ripple, eşzamansız) sayıcı, her biri 5 ns yayılım gecikmeli flip-floplarla kurulmuştur. Tüm çıkışlar bir sonraki saat kenarından önce oturmuş olmalıdır. En yüksek saat frekansını, fmax, bulun.

n = 8tpd = 5 ns
fmax = MHz

3Çözeltiler

1.Diyotlar ve transistörler

Cevap: IZ = 18,59 mA

Zener regülatörü: ters öngerilimli bir Zener diyot, akımı en küçük IZ,min değerinin üzerinde kaldığı sürece VZ gerilimini tutar. R seri direnci, giriş ile çıkış arasındaki farkı alır: IR = (Vin − VZ)/R. Bu akım yük, IL = VZ/RL, ile Zener arasında bölünür: IZ = IR − IL. En kötü durumlara göre tasarlayın: en büyük yükte en düşük giriş yine de IZ,min bırakmalı, yüksüz durumda en yüksek giriş ise en büyük Zener gücünü PZ = VZ·IZ verir.

Direnç akımı

IR = 6,9/330 = 20,91 mA

Yük akımı

IL = 5,1/2200 = 2,318 mA

Zener akımı

IZ = 20,91 − 2,318 = 18,59 mA

Cevap

IZ = 18,59 mA
2.Diyotlar ve transistörler

Cevap: RB = 1,803 kΩ

Anahtar olarak BJT: bir yükü tamamen açmak için transistör doyuma sürülür; doyumda VCE = VCE(sat) olur ve kolektör akımını yük belirler: IC(sat) = (VCC − VCE(sat))/RC. Doyum için en az IB = IC(sat)/β gerekir. Baz akımı daha küçükse transistör aktif kalır ve IC = β·IB olur.

Doyumdaki kolektör akımı

IC(sat) = (24 − 0,2)/330 = 72,12 mA

En küçük baz akımı

IB(min) = IC(sat)/β = 72,12/200 = 360,6 µA

Tasarım baz akımı

IB = 4·360,6 µA = 1442 µA

Baz direnci

RB = (3,3 − 0,7)/IB = 2,6 V/1,442 mA = 1,803 kΩ

Cevap

RB = 1,803 kΩ
3.Op-amp devreleri

Cevap: Vin,max = 7 V

İdeal op-amp kuralları: negatif geri beslemeyle op-amp çıkışını iki girişi aynı gerilimde olacak şekilde sürer (V₋ = V₊) ve hiçbir girişe akım girmez. Bu iki gerçekle eviren girişte KAY yazmak çıkışı verir.

Kazanç

|Av| = Rf/R1 = 2/1 = 2

Kırpılmadan önceki en büyük giriş

Vin,max = Vsat/|Av| = 14/2 = 7 V

Cevap

Vin,max = 7 V
4.Op-amp devreleri

Cevap: Vout = −4,682 V

İdeal op-amp kuralları: negatif geri beslemeyle op-amp çıkışını iki girişi aynı gerilimde olacak şekilde sürer (V₋ = V₊) ve hiçbir girişe akım girmez. Bu iki gerçekle eviren girişte KAY yazmak çıkışı verir.

Giriş akımları

V₋ = 0, bu yüzden her giriş direncinin üzerinde kendi giriş geriliminin tamamı vardır.

I1 = V1/R1 = 1,5/100 = 0,015 mA
I2 = V2/R2 = 0,7/22 = 0,03182 mA
If = I1 + I2 = 0,04682 mA

Çıkış gerilimi

Vout = −Rf·If = −100·0,04682 = −4,682 V

Cevap

Vout = −4,682 V
5.RC ve RL geçici rejim

Cevap: W = 39,22 mJ

Birinci derece geçici rejim: tek kondansatörlü veya tek bobinli bir devrede her gerilim ve akım başlangıç değerinden son değerine üstel olarak gider: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC veya τ = L/R ile. Yaklaşık 5τ sonra devre oturur.

Zaman sabiti ve son akım

Anahtar kapandıktan uzun süre sonra bobin kısa devre gibi davranır; bu yüzden son akımı yalnızca R belirler.

τ = L/R = 220 mH / 5 Ω = 44 ms
i(∞) = Vs/R = 5/5 = 1 A

Verilen andaki akım

i(t) = 1·(1 − e−40/44) = 0,5971 A

Depolanan enerji

W = ½·L·i² = ½·220·0,5971² = 39,22 mJ

Cevap

W = 39,22 mJ
6.RC ve RL geçici rejim

Cevap: t = 11,32 ms

Birinci derece geçici rejim: tek kondansatörlü veya tek bobinli bir devrede her gerilim ve akım başlangıç değerinden son değerine üstel olarak gider: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC veya τ = L/R ile. Yaklaşık 5τ sonra devre oturur.

Başlangıç değeri, son değer, zaman sabiti

t = 0’dan önce iki direnç de devrededir; sonra kapalı anahtar R₂’yi devre dışı bırakır.

i(0) = 15/(5 + 5) = 1,5 A
i(∞) = 15/5 = 3 A
τ = L/R = 47/5 = 9,4 ms
i(t) = 3 + (1,5 − 3)·e−t/τ

Zaman için çözün

e−t/τ = (2,55 − 3)/(1,5 − 3) = 0,3
t = 9,4·ln(3,333) = 11,32 ms

Cevap

t = 11,32 ms
7.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 4,933 Ω

Seri ve paralel dirençler: seride her dirençten aynı akım geçer ve R = R₁ + R₂ + …. Paralelde her direncin gerilimi aynıdır ve 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Merdiven ağı, tek bir eşdeğer direnç kalana kadar çift çift indirgenir.

R1​ = 2 ΩR3​ = 5 Ω+−V1​15 VR2​4 ΩAR4​6 ΩB

Dirençleri en uzak uçtan birleştirin

Kaynağa en uzak uçtan başlayıp ona doğru geri gelin. Aynı akımı taşıyan dirençler seri; aynı iki düğüm arasındaki dirençler paraleldir.

R3 + R4 = 5 + 6 = 11 Ω
R2 ∥ 11 = 4·11/(4+11) = 2,933 Ω
Req = R1 + 2,933 = 2 + 2,933 = 4,933 Ω

Cevap

Req = 4,933 Ω
8.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 27,32 Ω

Seri ve paralel dirençler: seride her dirençten aynı akım geçer ve R = R₁ + R₂ + …. Paralelde her direncin gerilimi aynıdır ve 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Merdiven ağı, tek bir eşdeğer direnç kalana kadar çift çift indirgenir.

R1​ = 25 ΩR3​ = 2 ΩR5​ = 2 Ω+−V1​30 VR2​4 ΩAR4​30 ΩBR6​2 Ω

Dirençleri en uzak uçtan birleştirin

Kaynağa en uzak uçtan başlayıp ona doğru geri gelin. Aynı akımı taşıyan dirençler seri; aynı iki düğüm arasındaki dirençler paraleldir.

R5 + R6 = 2 + 2 = 4 Ω
R4 ∥ 4 = 3,529 Ω
R3 + 3,529 = 5,529 Ω
R2 ∥ 5,529 = 2,321 Ω
Req = R1 + 2,321 = 25 + 2,321 = 27,32 Ω

Cevap

Req = 27,32 Ω
9.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: IL = 16 A

DC–DC dönüştürücüler: bir S anahtarı, her T = 1/f periyodunun D kesri boyunca iletimdedir. Kalıcı durumda ortalama bobin gerilimi sıfırdır (volt-saniye dengesi); bu, sürekli iletimde ideal dönüştürme oranlarını verir: alçaltıcı (buck) Vo = D·Vin, yükseltici (boost) Vo = Vin/(1 − D), eviren alçaltıcı-yükseltici (buck-boost) |Vo| = Vin·D/(1 − D). İdeal bir dönüştürücü gücü korur: Vin·Iin = Vo·Io. S iletimdeyken bobin akımı ΔIL = VL·D·T/L kadar artar; burada VL, alçaltıcıda Vin − Vo, yükselticide ve alçaltıcı-yükselticide Vin’dir. Çıkış dalgalanması alçaltıcıda ΔVo = ΔIL/(8fC), yükselticide ve alçaltıcı-yükselticide Io·D/(fC)’dir. Ortalama bobin akımı ΔIL/2’ye eşit olduğunda bobin akımı sıfıra tam değiyor (CCM sınırı).

Görev oranı

D = 1 − 15/60 = 0,75

Yük akımı

Io = 60/15 = 4 A

Bobin akımı

IL = Io/(1 − D) = 4/0,25 = 16 A

Cevap

IL = 16 A
10.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: Lcrit = 50 µH

DC–DC dönüştürücüler: bir S anahtarı, her T = 1/f periyodunun D kesri boyunca iletimdedir. Kalıcı durumda ortalama bobin gerilimi sıfırdır (volt-saniye dengesi); bu, sürekli iletimde ideal dönüştürme oranlarını verir: alçaltıcı (buck) Vo = D·Vin, yükseltici (boost) Vo = Vin/(1 − D), eviren alçaltıcı-yükseltici (buck-boost) |Vo| = Vin·D/(1 − D). İdeal bir dönüştürücü gücü korur: Vin·Iin = Vo·Io. S iletimdeyken bobin akımı ΔIL = VL·D·T/L kadar artar; burada VL, alçaltıcıda Vin − Vo, yükselticide ve alçaltıcı-yükselticide Vin’dir. Çıkış dalgalanması alçaltıcıda ΔVo = ΔIL/(8fC), yükselticide ve alçaltıcı-yükselticide Io·D/(fC)’dir. Ortalama bobin akımı ΔIL/2’ye eşit olduğunda bobin akımı sıfıra tam değiyor (CCM sınırı).

Görev oranı

D = 6/12 = 0,5

Sınır koşulu

Ortalama bobin akımını dalgalanma akımının yarısına eşitleyin ve L için çözün.

Lcrit = (1 − D)·R/(2f)

Kritik endüktans

Lcrit = (1 − 0,5)·4/(220·10³) = 50 µH

Cevap

Lcrit = 50 µH
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Vab = 109,8 mV

Wheatstone köprüsü: iki gerilim bölücü tek bir Vs kaynağını paylaşır. Soldaki R1–R2 bölücüsü Va = Vs·R2/(R1 + R2), sağdaki R3–R4 bölücüsü Vb = Vs·R4/(R3 + R4) verir; çıkış Vab = Va − Vb’dir. Köprü, R1/R2 = R3/R4, yani R1·R4 = R2·R3 olduğunda dengededir (Vab = 0, ölçü aletinden akım geçmez). Çıkıştan bakıldığında köprü, Rth = R1∥R2 + R3∥R4 olan bir Thévenin kaynağıdır.

Düğüm gerilimleri

Va = 9·420/820 = 4,61 V
Vb = 4,5 V

Çıkarılan

Vab = 109,8 mV

Cevap

Vab = 109,8 mV

Vs·ΔR/(4R) = 112,5 mV doğrusal tahmini % 2,5 fazladır: çeyrek köprü tam doğrusal değildir.

12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Vo = 3,75 mV

Gerinim ölçerler: bir gerinim ölçer direncini gerinimle değiştirir: ΔR/R = GF·ε; burada GF gerinim ölçer çarpanı olup metal folyo için yaklaşık 2’dir. Tüm kolları R olan bir köprüde tek etkin gerinim ölçer (çeyrek köprü) Vo ≈ Vs·GF·ε/4 verir. Bitişik kollarda zıt gerinimli iki etkin gerinim ölçer (yarım köprü) Vs·GF·ε/2, dört etkin gerinim ölçer (tam köprü) ise Vs·GF·ε verir. Gerilme, Hooke yasasından bulunur: σ = E·ε. Yük hücreleri duyarlılıklarını mV/V olarak belirtir: tam yükte, volt başına uyarma gerilimi için çıkış.

Tam ölçek çıkışı

3·5 = 15 mV

Bu yükteki çıkış

Vo = 15·25/100 = 3,75 mV

Cevap

Vo = 3,75 mV
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: L = 7

Karnaugh haritaları: hücreler Gray koduyla (00, 01, 11, 10) sıralanır; bu yüzden komşu hücreler, kenarların karşısındakiler dahil, tam olarak tek değişkende farklılaşır. 1’leri 1, 2, 4, 8 ya da 16 hücrelik dikdörtgenler içinde, olabildiğince büyük ve olabildiğince az sayıda gruplayın; her 1 kapsanana kadar. Her grup bir çarpım terimidir: grubun içinde sabit kalan değişkenler. 2ᵏ hücrelik bir grup k değişken kaybeder. Fark etmez durumları (X) grupları büyütmek için kullanılabilir ama kapsanmaları gerekmez. 0’ları gruplamak en küçük POS biçimini verir.

ABC00011110010001031214151706

1’leri gruplayın

Her grup 2ᵏ hücrelik bir dikdörtgendir; kenardaki hücreler karşı kenardaki hücrelerin komşusudur.

AC
AB′
A′BC′

En küçük SOP biçimi

F = AC + AB′ + A′BC′
L = 7

Cevap

L = 7
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: fmax = 25 MHz

Flip-floplar ve sayıcılar: bir flip-flop yalnızca saatin etkin kenarında değişir. D girişini kopyalar (Q⁺ = D); T, T = 1 iken tersler; JK, 00 için tutar, 01 için sıfırlar, 10 için kurar, 11 için tersler. n bitlik bir ikilik sayıcının 2ⁿ durumu vardır ve 2ⁿ modunda sayar; mod-N sayıcı 0, 1, …, N − 1 sayıp 0’a döner ve 2ⁿ ≥ N olan en küçük n kadar flip-flop gerektirir. Bir dalgacık (ripple) sayıcının her aşaması frekansı yarıya indirir; bu yüzden mod-N sayıcının son çıkışı fclk/N ile çalışır. n flip-flopluk bir Johnson sayıcının 2n durumu, bir halka sayıcının n durumu vardır.

En kötü durum oturma süresi

T = 8·5 ns = 40 ns

En yüksek frekans

fmax = 1/40 ns = 25 MHz

Cevap

fmax = 25 MHz

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1