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
+−24 V330 Ω5,1 V3300 ΩIZ​ = ?

5,1 V’luk bir Zener regülatörü 330 Ω üzerinden 24 V’tan besleniyor ve 3300 Ω’luk bir yükü besliyor. Zener akımını IZ bulun.

Vin = 24 VVZ = 5,1 VR = 330 ΩRL = 3300 Ω
IZ = mA
2.Diyotlar ve transistörlerZor
+−≤ 20 V150 Ω9,1 V

9,1 V’luk bir Zener regülatörünün 150 Ω’luk bir seri direnci var. Giriş 20 V’a kadar çıkabilir ve yük bağlantısı kesilebilir. Zener’in harcaması gereken en büyük gücü PZ,max bulun.

Vin,max = 20 VVZ = 9,1 VR = 150 Ω
PZ,max = mW
3.Op-amp devreleriOrta
−+Vout​R2​ = 22 kΩV1​ = −1,7 VR1​ = 100 kΩV2​ = 2,5 VR3​ = 100 kΩR4​ = 22 kΩ

Fark yükselteci, ±15 V ile beslenen ideal bir op-amp kullanır; R3 = R1 ve R4 = R2. Çıkış gerilimi Vout değerini bulun.

V1 = −1,7 VV2 = 2,5 VR1 = R3 = 100 kΩR2 = R4 = 22 kΩ
Vout = V
4.Op-amp devreleriZor
−+Vout​C = 0,47 µFVin​ = 1,3 VR = 4,7 kΩ

İntegral alıcı, ±15 V ile beslenen ideal bir op-amp kullanır; çıkışı ±13 V’ta doyuma ulaşır. t = 0’da sabit bir Vin = 1,3 V girişi uygulandığında kondansatör yüksüzdür. t = 0’dan ne kadar sonra çıkış doyuma ulaşır? t değerini bulun.

Vin = 1,3 VR = 4,7 kΩC = 0,47 µFVsat = ±13 V
t = ms
5.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​20 Vt = 0R = 100 ΩL10 mHi(t)

Anahtar t = 0’da kapanmadan önce bobinden akım geçmez. t = 1 ms anında bobin üzerindeki vL gerilimini bulun.

Vs = 20 VR = 100 ΩL = 10 mHt = 1 ms
vL = V
6.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​5 Vt = 0R = 22 kΩC?+−vC​

Bir zamanlayıcı, t = 0’da 5 V’luk bir kaynaktan bir direnç üzerinden yüksüz bir kondansatörü doldurmaya başlıyor. Kondansatör gerilimi 2,5 V’a ulaştığında, başlangıçtan tam 250 ms sonra tetiklemelidir. R = 22 kΩ ile gereken kapasite C değerini bulun.

Vs = 5 VVth = 2,5 VT = 250 msR = 22 kΩ
C = µF
7.Seri ve paralel dirençlerOrta
R1​ = 6 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​18 VR2​12 ΩAR4​12 ΩB

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 18 VR1 = 6 ΩR2 = 12 ΩR3 = 10 ΩR4 = 12 Ω
Req = Ω
8.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 3 ΩIR1​R3​ = 15 ΩR5​ = 20 Ω+−V1​30 VR2​3 ΩAR4​8 ΩBR6​5 Ω

Kaynağın verdiği ve R1 üzerinden geçen IR1 akımını bulun.

V1 = 30 VR1 = 3 ΩR2 = 3 ΩR3 = 15 ΩR4 = 8 ΩR5 = 20 ΩR6 = 5 Ω
IR1 = A
9.DC–DC dönüştürücülerOrta
+−12 VSL = ?CR+−4,8 V

İdeal bir alçaltıcı dönüştürücü, 25 kHz anahtarlama frekansında 12 V’u 4,8 V’a çeviriyor. Bobin dalgalanma akımının tepeden tepeye değerini 2 A’de tutan endüktansı (L) bulun.

Vin​ = 12 VVo​ = 4,8 Vf = 25 kHzΔIL = 2 A
L = µH
10.DC–DC dönüştürücülerZor
tiL​Imax​IL​DTT2T

İdeal bir alçaltıcı dönüştürücü, 25 Ω’luk bir yük için 50 kHz’te 48 V’u 24 V’a çeviriyor. Sürekli iletim için en küçük endüktansı (Lcrit) bulun.

Vin​ = 48 VVo​ = 24 Vf = 50 kHzR = 25 Ω
Lcrit = µH
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerOrta
+−6 VR1​ = 1000 ΩR2​ = 200 ΩR3​ = 1000 ΩR4​ = 120 ΩabGRg​ = 20 Ω

20 Ω dirençli bir galvanometre, gösterilen köprünün a ve b uçları arasına bağlanıyor (Vs = 6 V). a’dan b’ye galvanometre akımını (Ig) µA cinsinden bulun.

Vs = 6 VR1 = 1000 ΩR2 = 200 ΩR3 = 1000 ΩR4 = 120 ΩRg = 20 Ω
Ig = µA
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerZor
+−2,5 V350 Ω − ΔR350 Ω + ΔR350 Ω350 Ωab+−Vo​ = ?

350 Ω kollu bir köprü 2,5 V ile uyarılıyor ve içinde bitişik kollarda biri çekmede, diğeri basmada iki etkin gerinim ölçer (yarım köprü) bulunuyor. Gerinim ölçer çarpanı 2,05, gerinim 1000 µε’dir. Köprü çıkışını (Vo) mV cinsinden bulun.

Vs = 2,5 VGF = 2,05ε = 1000 µε
Vo = mV
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarOrta
ABC000111100101324576

F = A′B′C′ + AB′C + B′C′ + A′C fonksiyonunu en küçük çarpımlar toplamı biçimine sadeleştirin. Sadeleştirilmiş ifade kaç literal (L) içerir?

F = A′B′C′ + AB′C + B′C′ + A′C
L =
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarZor
DQ3​Q3​DQ2​Q2​DQ1​Q1​DQ0​Q0​CLKSHIFT

4 bitlik bir kaydırmalı yazmaç Q₃Q₂Q₁Q₀ 0110 değerini tutar. Her saat kenarında bitler bir yer sağa kayar (Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀, Q₀ kaybolur) ve seri giriş Q₃’e girer. Seri giriş 4 kenarlarında 0, 0, 1, 0’dir. Son durumu, Q = Q₃Q₂Q₁Q₀, ondalık sayı olarak verin.

Q₃Q₂Q₁Q₀ = 01100, 0, 1, 0
Q =

3Çözeltiler

1.Diyotlar ve transistörler

Cevap: IZ = 55,73 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 = 18,9/330 = 57,27 mA

Yük akımı

IL = 5,1/3300 = 1,545 mA

Zener akımı

IZ = 57,27 − 1,545 = 55,73 mA

Cevap

IZ = 55,73 mA
2.Diyotlar ve transistörler

Cevap: PZ,max = 661,3 mW

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.

En kötü durum Zener akımı

IZ = 10,9/150 = 72,67 mA

Zener gücü

PZ = 9,1·72,67 = 661,3 mW

Cevap

PZ,max = 661,3 mW
3.Op-amp devreleri

Cevap: Vout = 0,924 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.

Girişlerdeki gerilim

R₃ ve R₄ aynı akımı taşır, bu yüzden bir gerilim bölücü oluşturur; geri besleme V₋ = V₊ yapar.

V₊ = V2·R4/(R3 + R4) = 2,5·22/(100 + 22) = 0,4508 V
V₋ = V₊

Eviren girişte KAY

(−1,7 − 0,4508)/100 = (0,4508 − Vout)/22
Vout = (R2/R1)·(V2 − V1) = (22/100)·(2,5 − (−1,7)) = 0,924 V

Cevap

Vout = 0,924 V
4.Op-amp devreleri

Cevap: t = 22,09 ms

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 akımı ve değişim hızı

kΩ çarpı µF milisaniye verir.

RC = 4,7 kΩ · 0,47 µF = 2,209 ms
değişim hızı = −Vin/(RC) = −1,3/2,209 = −0,5885 V/ms

Doyuma kadar süre

|Vin|·t/(RC) = Vsat → t = Vsat·RC/|Vin| = 13·2,209/1,3 = 22,09 ms

Cevap

t = 22,09 ms
5.RC ve RL geçici rejim

Cevap: vL = 0,000908 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.

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 / 100 Ω = 0,1 ms
i(∞) = Vs/R = 20/100 = 0,2 A

Bobin gerilimi

t = 0’da besleme geriliminin tamamı bobin üzerindedir; sonra sıfıra söner.

vL(t) = Vs·e−t/τ = 20·e−1/0,1 = 0,000908 V

Cevap

vL = 0,000908 V
6.RC ve RL geçici rejim

Cevap: C = 16,39 µF

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.

Gerekli zaman sabiti

2,5 = 5·(1 − e−250/τ) → τ = 250/ln(5/(5 − 2,5))
τ = 250/0,6931 = 360,7 ms

Kapasitans

kΩ çarpı µF milisaniye verir.

C = τ/R = 360,7/22 = 16,39 µF

Cevap

C = 16,39 µF
7.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 13,76 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​ = 6 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​18 VR2​12 ΩAR4​12 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 = 10 + 12 = 22 Ω
R2 ∥ 22 = 12·22/(12+22) = 7,765 Ω
Req = R1 + 7,765 = 6 + 7,765 = 13,76 Ω

Cevap

Req = 13,76 Ω
8.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR1 = 5,332 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​ = 3 ΩR3​ = 15 ΩR5​ = 20 Ω+−V1​30 VR2​3 ΩAR4​8 ΩBR6​5 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 = 20 + 5 = 25 Ω
R4 ∥ 25 = 6,061 Ω
R3 + 6,061 = 21,06 Ω
R2 ∥ 21,06 = 2,626 Ω
Req = R1 + 2,626 = 3 + 2,626 = 5,626 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 30/5,626 = 5,332 A

Cevap

IR1 = 5,332 A
9.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: L = 57,6 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 = 4,8/12 = 0,4

Endüktans

L = 7,2·0,4/(2·25·10³) = 57,6 µH

Cevap

L = 57,6 µH
10.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: Lcrit = 125 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 = 24/48 = 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)·25/(250·10³) = 125 µH

Cevap

Lcrit = 125 µH
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Ig = 1216 µA

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.

Thévenin gerilimi

Vth = 6·(200/1200 − 120/1120) = 0,3571 V

Thévenin direnci

Rth = R₁∥R₂ + R₃∥R₄ = 273,8 Ω

Galvanometre akımı

Ig = 0,3571/(273,8 + 20) = 1216 µA

Cevap

Ig = 1216 µA
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Vo = 2,563 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.

Bağıl direnç değişimi

ΔR/R = 2,05·1000·10⁻⁶ = 0,00205

Köprü çıkışı

Vo = Vs·GF·ε/2 = 2,5·0,00205/2 = 2,563 mV

Cevap

Vo = 2,563 mV
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: L = 3

Boole cebiri: ifadeleri sadeleştiren kurallar X + X′ = 1 ve X·X′ = 0, X + X = X, soğurma X + X·Y = X, birleştirme kuralı X·Y + X·Y′ = X, X + X′Y = X + Y ve uzlaşma teoremi XY + X′Z + YZ = XY + X′Z’dir. De Morgan yasaları (X·Y)′ ifadesini X′ + Y′’ye ve (X + Y)′ ifadesini X′·Y′’ye çevirir. Bir Karnaugh haritası bu kuralları grafik olarak uygular: iki komşu hücrelik her grup, XY + XY′ = X kuralının bir kullanımıdır.

İfadenin minterimleri

A′B′C′ → m(0)
AB′C → m(5)
B′C′ → m(0, 4)
A′C → m(1, 3)
ABC00011110011011130214150706

Gruplayın ve okuyun

F = B′ + A′C

Literalleri sayın

L = 3

Cevap

L = 3
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: Q = 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 sonraki durum

0110 → 0011 → 0001 → 1000 → 0100

Ondalık değer

0100₂ = 4

Cevap

Q = 4

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1