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
RC​ = 1 kΩβ = 120IC​ = ?RE​ = 2,2 kΩVCC​ = 15 VR1​ = 33 kΩR2​ = 10 kΩ

β = 120 olan bir NPN transistör, VCC = 15 V’tan gerilim bölücüyle kutuplanmıştır: VCC’den baza R₁ = 33 kΩ ve bazdan toprağa R₂ = 10 kΩ. Kolektör direnci RC = 1 kΩ ve emetör direnci RE = 2,2 kΩ. VBE = 0,7 V alın ve bölücünün Thévenin eşdeğerini kullanın (baz akımını ihmal etmeyin). Kolektör akımı IC değerini mA cinsinden bulun.

VCC = 15 VR1 = 33 kΩR2 = 10 kΩRC = 1 kΩRE = 2,2 kΩβ = 120
IC = mA
2.Diyotlar ve transistörlerZor
RC​ = 150 Ωβ = 100VCC​ = 12 V3,3 VRB​ = ?

β = 100 olan bir NPN transistör, VCC = 12 V ile kolektörü arasına bağlı 150 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. Transistörü tam doyuma sürmeye hâlâ yeten en büyük baz direnci RB değerini kΩ cinsinden bulun.

VCC = 12 VRC = 150 Ωβ = 100Vin = 3,3 VVBE = 0,7 VVCE(sat) = 0,2 V
RB = kΩ
3.Op-amp devreleriOrta
−+Vout​Rf​ = ?R1​ = 4,7 kΩVin​

Bu evirmeyen yükseltecin gerilim kazancını 20 yapan geri besleme direnci Rf değerini seçin.

R1 = 4,7 kΩAv = 20
Rf = kΩ
4.Op-amp devreleriZor
−+Vout​R2​ = 22 kΩV1​ = 0,9 VR1​ = 2 kΩV2​ = 0,7 VR3​ = 100 kΩR4​ = 1 kΩ

Op-amp idealdir ve ±15 V ile beslenir. Direnç oranları eşleşmiyor. Çıkış gerilimi Vout değerini bulun.

V1 = 0,9 VV2 = 0,7 VR1 = 2 kΩR2 = 22 kΩR3 = 100 kΩR4 = 1 kΩ
Vout = V
5.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​6 Vt = 0R = 47 ΩL10 mHi(t)

Anahtar t = 0’da kapanmadan önce bobinden akım geçmez. t = 1 ms anında i akımını bulun.

Vs = 6 VR = 47 ΩL = 10 mHt = 1 ms
i = A
6.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​10 Vt = 0R = 6,8 kΩC22 µF+−vC​vC​(0) = 20 V

Anahtar t = 0’da kapanmadan hemen önce kondansatörde gösterilen polaritede 20 V vardır. t = 150 ms anında kondansatör gerilimi vC değerini bulun.

Vs = 10 VR = 6,8 kΩC = 22 µFvC(0) = 20 Vt = 150 ms
vC = V
7.Seri ve paralel dirençlerOrta
R1​ = 10 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​18 VR2​12 ΩIR2​AR4​8 ΩB

R2 üzerinden geçen IR2 akımını bulun.

V1 = 18 VR1 = 10 ΩR2 = 12 ΩR3 = 2 ΩR4 = 8 Ω
IR2 = A
8.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 30 ΩIR1​R3​ = 5 ΩR5​ = 10 Ω+−V1​9 VR2​3 ΩAR4​4 ΩBR6​2 Ω

Kaynağın verdiği ve R1 üzerinden geçen IR1 akımını bulun.

V1 = 9 VR1 = 30 ΩR2 = 3 ΩR3 = 5 ΩR4 = 4 ΩR5 = 10 ΩR6 = 2 Ω
IR1 = A
9.DC–DC dönüştürücülerOrta
+−24 VSL = ?CR+−14,4 V

İdeal bir alçaltıcı dönüştürücü, 200 kHz anahtarlama frekansında 24 V’u 14,4 V’a çeviriyor. Bobin dalgalanma akımının tepeden tepeye değerini 1,5 A’de tutan endüktansı (L) bulun.

Vin​ = 24 VVo​ = 14,4 Vf = 200 kHzΔIL = 1,5 A
L = µH
10.DC–DC dönüştürücülerZor
+−12 VLSC = 470 µFR = 5 Ω+−48 V

İdeal bir yükseltici dönüştürücü, 5 Ω’luk bir yük için 500 kHz’te 12 V’u 48 V’a çeviriyor. Çıkış kondansatörü 470 µF’tır. Tepeden tepeye çıkış gerilimi dalgalanmasını (ΔVo) mV cinsinden bulun.

Vin​ = 12 VVo​ = 48 Vf = 500 kHzC = 470 µFR = 5 Ω
ΔVo = mV
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerOrta
+−5 VR1​ = 150 ΩR2​ = 500 ΩR3​ = 400 ΩR4​ = 150 Ωab+−Rth​ = ?

Gösterilen köprünün a ve b çıkış uçlarından görülen Thévenin direncini (Rth) bulun.

Vs = 5 VR1 = 150 ΩR2 = 500 ΩR3 = 400 ΩR4 = 150 Ω
Rth = Ω
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerZor
+−2,5 V350 Ω350 Ω + ΔR350 Ω350 Ωab+−0,53 mV

E = 200 GPa olan bir elemanın üzerindeki bir gerinim ölçer (GF = 2,12), 2,5 V ile uyarılan bir çeyrek köprü oluşturuyor. Çıkış 0,53 mV okunuyor. Eksenel gerilmeyi (σ) MPa cinsinden bulun.

Vs = 2,5 VGF = 2,12Vo = 0,53 mVE = 200 GPa
σ = MPa
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarOrta
MUXCI0​C′I1​C′I2​C′I3​ABS1​S0​F

Bir 4’ten 1’e çoklayıcının seçme girişleri S₁ = A ve S₀ = B, veri girişleri I₀ = C, I₁ = C′, I₂ = C′, I₃ = C′’e bağlanmıştır. A, B ve C girişlerinin 8 birleşiminden kaçında F = 1 olur? N değerini bulun.

I₀ = CI₁ = C′I₂ = C′I₃ = C′
N =
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarZor
CLKJK12345678

Yükselen kenarla tetiklenen bir JK flip-flop Q = 0 ile başlar ve 8 yükselen saat kenarında gösterilen girişleri alır. Q kaç kez, N, durum değiştirir?

Q₀ = 0JK
N =

3Çözeltiler

1.Diyotlar ve transistörler

Cevap: IC = 1,222 mA

BJT çalışma noktası: aktif bölgede VBE = 0,7 V, IC = β·IB ve IE = (β + 1)·IB. KGY ile baz çevresinden IB’yi, sonra IC’yi, sonra kolektör–emetör çevresinden VCE’yi bulun. Bazdaki bir gerilim bölücü Thévenin eşdeğeriyle değiştirilir: VTH = VCC·R₂/(R₁ + R₂), RTH = R₁∥R₂; emetör direnci baz çevresinde (β + 1) kat büyük görünür.

Bölücünün Thévenin eşdeğeri

VTH = 15·10/(33 + 10) = 3,488 V
RTH = 33·10/(33 + 10) = 7,674 kΩ

Baz akımı

Baz çevresinde KGY; emetör akımı (β + 1)·IB’dir.

IB = (3,488 − 0,7)/(7,674 + 121·2,2) = 10,18 µA

Kolektör akımı

IC = 120·10,18 µA = 1,222 mA
IE = 121·10,18 µA = 1,232 mA

Cevap

IC = 1,222 mA
2.Diyotlar ve transistörler

Cevap: RB = 3,305 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) = (12 − 0,2)/150 = 78,67 mA

En küçük baz akımı

IB(min) = IC(sat)/β = 78,67/100 = 786,7 µA

Baz direnci

RB = (3,3 − 0,7)/IB = 2,6 V/0,7867 mA = 3,305 kΩ

Cevap

RB = 3,305 kΩ

Daha küçük herhangi bir baz direnci de transistörü doyuma sokar; uygulamada birkaç kat daha küçük bir direnç seçilir.

3.Op-amp devreleri

Cevap: Rf = 89,3 kΩ

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.

Evirmeyen yükselteç kazancı

V₋ = V₊ = Vin ve R₁’deki akım Rf’den de geçer, bu yüzden Vout = Vin·(1 + Rf/R₁).

Av = 1 + Rf/R1
Rf = (20 − 1)·4,7 = 89,3 kΩ

Cevap

Rf = 89,3 kΩ
4.Op-amp devreleri

Cevap: Vout = −9,817 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.

+ girişindeki gerilim

V₊ = V2·R4/(R3 + R4) = 0,7·1/(100 + 1) = 0,006931 V

İki girişi süperpoze edin

V₂ = 0 iken V₁ bir eviren yükselteç görür. V₁ = 0 iken V₊ evirmeyen kazanç 1 + R₂/R₁ ile yükseltilir.

Vout = −(22/2)·0,9 + (1 + 22/2)·0,006931 = −9,9 + 0,08317 = −9,817 V

Cevap

Vout = −9,817 V
5.RC ve RL geçici rejim

Cevap: i = 0,1265 A

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 = 10 mH / 47 Ω = 0,2128 ms
i(∞) = Vs/R = 6/47 = 0,1277 A

Verilen andaki akım

i(t) = i(∞)·(1 − e−t/τ) = 0,1277·(1 − e−1/0,2128) = 0,1265 A

Cevap

i = 0,1265 A
6.RC ve RL geçici rejim

Cevap: vC = 13,67 V

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

Kondansatör gerilimi sıçrayamaz; bu yüzden depolanan değerden başlar ve kaynak gerilimine yönelir.

vC(0) = 20 V, vC(∞) = Vs = 10 V
τ = R·C = 6,8 kΩ · 22 µF = 149,6 ms
vC(t) = 10 + (20 − 10)·e−t/τ

Verilen andaki gerilim

vC(150) = 10 + (10)·e−150/149,6 = 13,67 V

Cevap

vC = 13,67 V
7.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR2 = 0,5294 A

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​ = 10 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​18 VR2​12 ΩAR4​8 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 = 2 + 8 = 10 Ω
R2 ∥ 10 = 12·10/(12+10) = 5,455 Ω
Req = R1 + 5,455 = 10 + 5,455 = 15,45 Ω

Kaynaktan çekilen akım

Kaynak yalnızca Req’yi görür; Ohm yasası verdiği akımı bulur. Bu akım R₁’den geçer.

IR1 = V1/Req = 18/15,45 = 1,165 A

R₂’den geçen akım

A düğümündeki gerilimi bulmak için R₁ üzerindeki düşümü çıkarın; bu, R₂ üzerindeki gerilimdir.

VA = V1 − IR1·R1 = 18 − 1,165·10 = 6,353 V
IR2 = VA/R2 = 6,353/12 = 0,5294 A

Cevap

IR2 = 0,5294 A
8.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR1 = 0,2797 A

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​ = 30 ΩR3​ = 5 ΩR5​ = 10 Ω+−V1​9 VR2​3 ΩAR4​4 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 = 10 + 2 = 12 Ω
R4 ∥ 12 = 3 Ω
R3 + 3 = 8 Ω
R2 ∥ 8 = 2,182 Ω
Req = R1 + 2,182 = 30 + 2,182 = 32,18 Ω

Kaynaktan çekilen akım

Kaynak yalnızca Req’yi görür; Ohm yasası verdiği akımı bulur. Bu akım R₁’den geçer.

IR1 = V1/Req = 9/32,18 = 0,2797 A

Cevap

IR1 = 0,2797 A
9.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: L = 19,2 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 = 14,4/24 = 0,6

Endüktans

L = 9,6·0,6/(1,5·200·10³) = 19,2 µH

Cevap

L = 19,2 µH
10.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: ΔVo = 30,64 mV

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 − 12/48 = 0,75

Yük akımı

Io = 48/5 = 9,6 A

Çıkış dalgalanması

ΔVo = 9,6·0,75/(500·10³·470·10⁻⁶) = 30,64 mV

Cevap

ΔVo = 30,64 mV
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Rth = 224,5 Ω

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.

Kaynak kısa devre

R₁∥R₂ = 150·500/650 = 115,4 Ω
R₃∥R₄ = 400·150/550 = 109,1 Ω

Thévenin direnci

Rth = 224,5 Ω

Cevap

Rth = 224,5 Ω
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: σ = 80 MPa

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.

Birim şekil değiştirme

ε = 4·0,00053/(2,5·2,12) = 0,0004

Gerilme

σ = 200·10³ MPa·0,0004 = 80 MPa

Cevap

σ = 80 MPa
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: N = 4

Çoklayıcı (multiplexer): 2ⁿ’den 1’e bir çoklayıcı veri girişlerinden birini çıkışa iletir; ikilik sayı olarak okunan seçme hatları hangisinin seçileceğini belirler. S₁S₀ = AB seçmeli 4’ten 1’e bir MUX için F = A′B′·I₀ + A′B·I₁ + AB′·I₂ + AB·I₃. Veri girişlerini 0, 1, C ya da C′’ye bağlamak MUX’un A, B ve C’nin herhangi bir fonksiyonunu üretmesini sağlar; bu, tek bir yongayla mantık kurmanın yaygın bir yoludur.

Çıkış ifadesi

F = A′B′C + A′BC′ + AB′C′ + ABC′

F = 1 olan satırlar

ABC = 001, 010, 100, 110
N = 4

Cevap

N = 4
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: N = 4

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.

Her kenardan sonra Q

Bir JK flip-flop: 00 tutar, 01 sıfırlar (Q = 0), 10 kurar (Q = 1), 11 tersler.

1: J = 1, K = 1 → Q = 1
2: J = 0, K = 1 → Q = 0
3: J = 0, K = 0 → Q = 0
4: J = 1, K = 0 → Q = 1
5: J = 1, K = 0 → Q = 1
6: J = 1, K = 0 → Q = 1
7: J = 1, K = 1 → Q = 0
8: J = 0, K = 0 → Q = 0

Değişimleri sayın

0 → 1 → 0 → 0 → 1 → 1 → 1 → 0 → 0
N = 4

Cevap

N = 4

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1