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 V680 Ω3,3 V470 ΩIZ​ = ?

3,3 V’luk bir Zener regülatörü 680 Ω üzerinden 12 V’tan besleniyor ve 470 Ω’luk bir yükü besliyor. Zener akımını IZ bulun.

Vin = 12 VVZ = 3,3 VR = 680 ΩRL = 470 Ω
IZ = mA
2.Diyotlar ve transistörlerZor
+−≤ 23 V220 Ω5,1 V

5,1 V’luk bir Zener regülatörünün 220 Ω’luk bir seri direnci var. Giriş 23 V’a kadar çıkabilir ve yük bağlantısı kesilebilir. Zener’in harcaması gereken en büyük gücü PZ,max bulun.

Vin,max = 23 VVZ = 5,1 VR = 220 Ω
PZ,max = mW
3.Op-amp devreleriOrta
−+Vout​Rf​ = 47 kΩR1​ = 47 kΩVin​ = 1,3 V

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

Vin = 1,3 VR1 = 47 kΩRf = 47 kΩ
Vout = V
4.Op-amp devreleriZor
−+Vout​C = 4,7 µFVin​ = 0,4 VR = 2,2 kΩ

İntegral alıcı, ±15 V ile beslenen ideal bir op-amp kullanır; çıkışı ±14 V’ta doyuma ulaşır. t = 0’da sabit bir Vin = 0,4 V girişi uygulandığında kondansatör yüksüzdür. t = 200 ms anında çıkış gerilimi Vout değerini bulun.

Vin = 0,4 VR = 2,2 kΩC = 4,7 µFVsat = ±14 Vt = 200 ms
Vout = V
5.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​12 Vt = 0R = 10 ΩL22 mHi(t)

Anahtar t = 0’da kapanmadan önce bobinden akım geçmez. Anahtar kapandıktan ne kadar sonra akım son değerinin %50’ine ulaşır? t değerini bulun.

Vs = 12 VR = 10 ΩL = 22 mH
t = ms
6.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​9 Vt = 0R = 6,8 kΩC10 µF+−vC​vC​(0) = 8 V

Anahtar t = 0’da kapanmadan hemen önce kondansatörde gösterilen polaritede 8 V vardır. vC değerinin 8,3 V’a ulaşması ne kadar sürer? t değerini bulun.

Vs = 9 VR = 6,8 kΩC = 10 µFvC(0) = 8 V
t = ms
7.Seri ve paralel dirençlerOrta
R1​ = 4 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​18 VR2​8 ΩIR2​AR4​12 ΩB

R2 üzerinden geçen IR2 akımını bulun.

V1 = 18 VR1 = 4 ΩR2 = 8 ΩR3 = 12 ΩR4 = 12 Ω
IR2 = A
8.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 30 ΩIR1​R3​ = 12 ΩR5​ = 12 Ω+−V1​9 VR2​4 ΩAR4​12 ΩBR6​15 Ω

Kaynağın verdiği ve R1 üzerinden geçen IR1 akımını bulun.

V1 = 9 VR1 = 30 ΩR2 = 4 ΩR3 = 12 ΩR4 = 12 ΩR5 = 12 ΩR6 = 15 Ω
IR1 = A
9.DC–DC dönüştürücülerOrta
tiL​Imax​ = ?Imin​Io​DTT2T

Bir alçaltıcı dönüştürücü, 2 Ω’luk bir yük için 15 V’u 4,5 V’a çeviriyor. 20 kHz’te, L = 330 µH ile anahtarlanıyor. Tepe bobin akımını (Imax) bulun.

Vin​ = 15 VVo​ = 4,5 Vf = 20 kHzL = 330 µHR = 2 Ω
Imax = A
10.DC–DC dönüştürücülerZor
tiL​Imax​IL​DTT2T

İdeal bir alçaltıcı dönüştürücü, 12 Ω’luk bir yük için 25 kHz’te 48 V’u 24 V’a çeviriyor. Sürekli iletim için en küçük endüktansı (Lcrit) bulun.

Vin​ = 48 VVo​ = 24 Vf = 25 kHzR = 12 Ω
Lcrit = µH
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerOrta
+−10 VR1​ = 400 ΩR2​ = 300 ΩR3​ = 1000 ΩR4​ = 20 Ωab+−Rth​ = ?

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

Vs = 10 VR1 = 400 ΩR2 = 300 ΩR3 = 1000 ΩR4 = 20 Ω
Rth = Ω
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerZor
+−5 V120 Ω120 Ω + ΔR120 Ω120 Ωab+−Vo​ = ?

120 Ω kollu bir köprü 5 V ile uyarılıyor ve içinde tek etkin gerinim ölçer (çeyrek köprü) bulunuyor. Gerinim ölçer çarpanı 2,1, gerinim 800 µε’dir. Köprü çıkışını (Vo) mV cinsinden bulun.

Vs = 5 VGF = 2,1ε = 800 µε
Vo = mV
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarOrta
ABCD000111100001111000111302041507161121131151141819111110

F(A, B, C, D) = Σm(1, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) fonksiyonunun en küçük çarpımlar toplamı (SOP) biçimini bulmak için Karnaugh haritasını kullanın. Kaç çarpım terimi (N) vardır?

F(A, B, C, D) = Σm(1, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15)
N =
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarZor
CLKJK123456

Yükselen kenarla tetiklenen bir JK flip-flop Q = 0 ile başlar ve gösterilen girişleri alır. Q’nun 1’den tekrar 0’a döndüğü ilk saat kenarına tıklayın.

Q₀ = 0JK
  1. 1saat kenarı 1
  2. 2saat kenarı 2
  3. 3saat kenarı 3
  4. 4saat kenarı 4
  5. 5saat kenarı 5
  6. 6saat kenarı 6

3Çözeltiler

1.Diyotlar ve transistörler

Cevap: IZ = 5,773 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 = 8,7/680 = 12,79 mA

Yük akımı

IL = 3,3/470 = 7,021 mA

Zener akımı

IZ = 12,79 − 7,021 = 5,773 mA

Cevap

IZ = 5,773 mA
2.Diyotlar ve transistörler

Cevap: PZ,max = 415 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 = 17,9/220 = 81,36 mA

Zener gücü

PZ = 5,1·81,36 = 415 mW

Cevap

PZ,max = 415 mW
3.Op-amp devreleri

Cevap: Vout = 2,6 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.

Eviren giriş girişi izler

V₋ = V₊ = 1,3 V
I = V₋/R1 = 1,3/47 = 0,02766 mA

Çıkış gerilimi

R₁’deki akım Rf’den de geçer.

Vout = V₋ + I·Rf = 1,3 + 0,02766·47 = 2,6 V

Cevap

Vout = 2,6 V
4.Op-amp devreleri

Cevap: Vout = −7,737 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 akımı ve değişim hızı

kΩ çarpı µF milisaniye verir.

RC = 2,2 kΩ · 4,7 µF = 10,34 ms
değişim hızı = −Vin/(RC) = −0,4/10,34 = −0,03868 V/ms

Verilen andaki çıkış

İdeal değer ±Vsat içindedir, bu yüzden integral alıcı henüz kırpılmamıştır.

Vout = −Vin·t/(RC) = −0,4·200/10,34 = −7,737 V

Cevap

Vout = −7,737 V
5.RC ve RL geçici rejim

Cevap: t = 1,525 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.

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 = 22 mH / 10 Ω = 2,2 ms
i(∞) = Vs/R = 12/10 = 1,2 A

Zaman için çözün

0,5 = 1 − e−t/τ → t = −τ·ln(1 − 0,5)
t = −2,2·ln(0,5) = 1,525 ms

Cevap

t = 1,525 ms
6.RC ve RL geçici rejim

Cevap: t = 24,25 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

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

vC(0) = 8 V, vC(∞) = Vs = 9 V
τ = R·C = 6,8 kΩ · 10 µF = 68 ms
vC(t) = 9 + (8 − 9)·e−t/τ

Zaman için çözün

8,3 = 9 + (−1)·e−t/τ → e−t/τ = (8,3 − 9)/(8 − 9) = 0,7
t = τ·ln((8 − 9)/(8,3 − 9)) = 68·ln(1,429) = 24,25 ms

Cevap

t = 24,25 ms
7.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR2 = 1,35 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​ = 4 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​18 VR2​8 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 = 12 + 12 = 24 Ω
R2 ∥ 24 = 8·24/(8+24) = 6 Ω
Req = R1 + 6 = 4 + 6 = 10 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 18/10 = 1,8 A

R₂’den geçen akım

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

VA = V1 − IR1·R1 = 18 − 1,8·4 = 10,8 V
IR2 = VA/R2 = 10,8/8 = 1,35 A

Cevap

IR2 = 1,35 A
8.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR1 = 0,2699 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​ = 12 ΩR5​ = 12 Ω+−V1​9 VR2​4 ΩAR4​12 ΩBR6​15 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 = 12 + 15 = 27 Ω
R4 ∥ 27 = 8,308 Ω
R3 + 8,308 = 20,31 Ω
R2 ∥ 20,31 = 3,342 Ω
Req = R1 + 3,342 = 30 + 3,342 = 33,34 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 9/33,34 = 0,2699 A

Cevap

IR1 = 0,2699 A
9.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: Imax = 2,489 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 = 4,5/15 = 0,3

Ortalama ve dalgalanma akımı

Io = 4,5/2 = 2,25 A
ΔIL = VL·D/(L·f) = 10,5·0,3/(330·10⁻⁶·20·10³) = 0,4773 A

Tepe akım

Imax = 2,25 + 0,4773/2 = 2,489 A

Cevap

Imax = 2,489 A
10.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: Lcrit = 120 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)·12/(225·10³) = 120 µH

Cevap

Lcrit = 120 µH
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Rth = 191 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 = 400·300/700 = 171,4 Ω
R₃∥R₄ = 1000·20/1020 = 19,61 Ω

Thévenin direnci

Rth = 191 Ω

Cevap

Rth = 191 Ω
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Vo = 2,1 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 = 2,1·800·10⁻⁶ = 0,00168

Köprü çıkışı

Vo ≈ Vs·GF·ε/4 = 5·0,00168/4 = 2,1 mV

Cevap

Vo = 2,1 mV
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: N = 4

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.

ABCD000111100001111000111302041507161121131151141819111110

1’leri gruplayın

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

C′D
B′D
BCD′
A

En küçük SOP biçimi

F = C′D + B′D + BCD′ + A
N = 4

Cevap

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

Cevap: saat kenarı 3

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

1’den 0’a ilk değişim

saat kenarı 3

Cevap

saat kenarı 3

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1