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​ = 1,2 kΩβ = 75IC​ = ?VCC​ = 15 VRB​ = 680 kΩ

β = 75 olan bir NPN transistör, VCC = 15 V kaynağından RB = 680 kΩ baz direnciyle kutuplanmıştır. Kolektör direnci RC = 1,2 kΩ ve emetör topraklıdır. VBE = 0,7 V alın ve transistörün aktif bölgede olduğunu varsayın. Kolektör akımı IC değerini mA cinsinden bulun.

VCC = 15 VRB = 680 kΩRC = 1,2 kΩβ = 75VBE = 0,7 V
IC = mA
2.Diyotlar ve transistörlerZor
RC​ = 330 Ωβ = 100IC​ = ?VCC​ = 9 V5 VRB​ = 4,7 kΩ

β = 100 olan bir NPN transistör, VCC = 9 V ile kolektörü arasına bağlı 330 Ω değerindeki bir yük direncini anahtarlıyor. Emetör topraklıdır. Baz, 5 V’luk bir lojik çıkıştan RB = 4,7 kΩ baz direnci üzerinden sürülüyor. VBE = 0,7 V ve VCE(sat) = 0,2 V alın. Giriş yüksekteyken kolektör akımı IC değerini mA cinsinden bulun. Önce transistörün doyumda olup olmadığına karar verin.

VCC = 9 VRC = 330 Ωβ = 100Vin = 5 VVBE = 0,7 VVCE(sat) = 0,2 VRB = 4,7 kΩ
IC = mA
3.Op-amp devreleriOrta
−+Vout​Rf​ = ?R1​ = 47 kΩVin​

Bu evirmeyen yükseltecin gerilim kazancını 51 yapan geri besleme direnci Rf değerini seçin.

R1 = 47 kΩAv = 51
Rf = kΩ
4.Op-amp devreleriZor
−+Vout​R2​ = 2 kΩV1​ = 0,9 VR1​ = 10 kΩV2​ = 2 VR3​ = 1 kΩR4​ = 10 kΩ

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

V1 = 0,9 VV2 = 2 VR1 = 10 kΩR2 = 2 kΩR3 = 1 kΩR4 = 10 kΩ
Vout = V
5.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​5 Vt = 0R = 47 ΩL47 mHi(t)

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

Vs = 5 VR = 47 ΩL = 47 mHt = 1 ms
i = A
6.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​5 Vt = 0R = ?C2,2 µF+−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 10 ms sonra tetiklemelidir. C = 2,2 µF ile gereken direnç R değerini bulun.

Vs = 5 VVth = 2,5 VT = 10 msC = 2,2 µF
R = kΩ
7.Seri ve paralel dirençlerOrta
R1​ = 10 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​15 VR2​2 ΩIR2​AR4​5 ΩB

R2 üzerinden geçen IR2 akımını bulun.

V1 = 15 VR1 = 10 ΩR2 = 2 ΩR3 = 2 ΩR4 = 5 Ω
IR2 = A
8.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 6 ΩR3​ = 20 ΩR5​ = 3 Ω+−V1​24 VR2​15 ΩIR2​AR4​12 ΩBR6​25 Ω

R2 üzerinden geçen IR2 akımını bulun.

V1 = 24 VR1 = 6 ΩR2 = 15 ΩR3 = 20 ΩR4 = 12 ΩR5 = 3 ΩR6 = 25 Ω
IR2 = A
9.DC–DC dönüştürücülerOrta
tiL​Imax​Imin​ΔI = ?DTT2T

İdeal bir alçaltıcı dönüştürücü, 40 kHz’te ve L = 330 µH ile 15 V’u 7,5 V’a çeviriyor. Bobin dalgalanma akımının tepeden tepeye değerini (ΔIL) bulun.

Vin​ = 15 VVo​ = 7,5 Vf = 40 kHzL = 330 µH
ΔIL = A
10.DC–DC dönüştürücülerZor
tiL​Imax​IL​DTT2T

İdeal bir yükseltici dönüştürücü, 5 Ω’luk bir yük için 40 kHz’te 12 V’u 16 V’a çeviriyor. Sürekli iletim için en küçük endüktansı (Lcrit) bulun.

Vin​ = 12 VVo​ = 16 Vf = 40 kHzR = 5 Ω
Lcrit = µH
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerOrta
+−15 VR1​ = 1000 ΩR2​ = 600 ΩR3​ = 400 ΩR4​ = 150 Ωab+−Rth​ = ?

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

Vs = 15 VR1 = 1000 ΩR2 = 600 ΩR3 = 400 ΩR4 = 150 Ω
Rth = Ω
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerZor
+−2,5 V350 Ω350 Ω + ΔR350 Ω350 Ωab+−Vo​ = ?

350 Ω kollu bir köprü 2,5 V ile uyarılıyor ve içinde tek etkin gerinim ölçer (çeyrek köprü) bulunuyor. Gerinim ölçer çarpanı 2, gerinim 750 µε’dir. Köprü çıkışını (Vo) mV cinsinden bulun.

Vs = 2,5 VGF = 2ε = 750 µε
Vo = mV
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarOrta
ABCD000111100001111000010312140507060121131150140809111010

F(A, B, C, D) = Σm(2, 4, 11, 13, 15) 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, D) = Σm(2, 4, 11, 13, 15)
L =
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarZor
ABCD00011110000111101001131214150716112013X150140819X11110

F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 12) + d(11, 15) fonksiyonunun en küçük SOP biçimini bulun; d fark etmez (don’t-care) durumlarını gösterir. Kaç çarpım terimi (N) vardır?

F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 12) + d(11, 15)
N =

3Çözeltiler

1.Diyotlar ve transistörler

Cevap: IC = 1,577 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.

Baz akımı

IB = (VCC − VBE)/RB = (15 − 0,7)/680 kΩ = 21,03 µA

Kolektör akımı

IC = β·IB = 75·21,03 µA = 1,577 mA

Cevap

IC = 1,577 mA

Kontrol: VCE = 13,11 V, 0,2 V’un oldukça üzerinde; dolayısıyla transistör gerçekten aktiftir.

2.Diyotlar ve transistörler

Cevap: IC = 26,67 mA

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.

Baz akımı

IB = (5 − 0,7)/4,7 kΩ = 914,9 µA

Doyumda mı, aktif mi?

β·IB, IC(sat)’tan büyüktür, bu yüzden transistör doyuma girer.

β·IB = 91,49 mA
IC(sat) = (9 − 0,2)/330 = 26,67 mA

Kolektör akımı

IC = IC(sat) = 26,67 mA

Cevap

IC = 26,67 mA

Transistör doyumdadır.

3.Op-amp devreleri

Cevap: Rf = 2350 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 = (51 − 1)·47 = 2350 kΩ

Cevap

Rf = 2350 kΩ
4.Op-amp devreleri

Cevap: Vout = 2,002 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) = 2·10/(1 + 10) = 1,818 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 = −(2/10)·0,9 + (1 + 2/10)·1,818 = −0,18 + 2,182 = 2,002 V

Cevap

Vout = 2,002 V
5.RC ve RL geçici rejim

Cevap: i = 0,06725 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 = 47 mH / 47 Ω = 1 ms
i(∞) = Vs/R = 5/47 = 0,1064 A

Verilen andaki akım

i(t) = i(∞)·(1 − e−t/τ) = 0,1064·(1 − e−1/1) = 0,06725 A

Cevap

i = 0,06725 A
6.RC ve RL geçici rejim

Cevap: R = 6,558 kΩ

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−10/τ) → τ = 10/ln(5/(5 − 2,5))
τ = 10/0,6931 = 14,43 ms

Direnç

kΩ çarpı µF milisaniye verir.

R = τ/C = 14,43/2,2 = 6,558 kΩ

Cevap

R = 6,558 kΩ
7.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR2 = 1,01 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​15 VR2​2 ΩAR4​5 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 + 5 = 7 Ω
R2 ∥ 7 = 2·7/(2+7) = 1,556 Ω
Req = R1 + 1,556 = 10 + 1,556 = 11,56 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 15/11,56 = 1,298 A

R₂’den geçen akım

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

VA = V1 − IR1·R1 = 15 − 1,298·10 = 2,019 V
IR2 = VA/R2 = 2,019/2 = 1,01 A

Cevap

IR2 = 1,01 A
8.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR2 = 0,993 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​ = 6 ΩR3​ = 20 ΩR5​ = 3 Ω+−V1​24 VR2​15 ΩAR4​12 ΩBR6​25 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 = 3 + 25 = 28 Ω
R4 ∥ 28 = 8,4 Ω
R3 + 8,4 = 28,4 Ω
R2 ∥ 28,4 = 9,816 Ω
Req = R1 + 9,816 = 6 + 9,816 = 15,82 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 24/15,82 = 1,517 A

R₂’den geçen akım

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

VA = V1 − IR1·R1 = 24 − 1,517·6 = 14,9 V
IR2 = VA/R2 = 14,9/15 = 0,993 A

Cevap

IR2 = 0,993 A
9.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: ΔIL = 0,2841 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 = 7,5/15 = 0,5

İletim süresinde bobin gerilimi

S iletimdeyken bobin, Vin ile Vo arasında yer alır.

VL = 15 − 7,5 = 7,5 V

Dalgalanma akımı

ΔIL = VL·D/(L·f) = 7,5·0,5/(330·10⁻⁶·40·10³) = 0,2841 A

Cevap

ΔIL = 0,2841 A
10.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: Lcrit = 8,789 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 = 1 − 12/16 = 0,25

Sınır koşulu

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

Lcrit = D(1 − D)²·R/(2f)

Kritik endüktans

Lcrit = 0,25(1 − 0,25)²·5/(240·10³) = 8,789 µH

Cevap

Lcrit = 8,789 µH
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Rth = 484,1 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 = 1000·600/1600 = 375 Ω
R₃∥R₄ = 400·150/550 = 109,1 Ω

Thévenin direnci

Rth = 484,1 Ω

Cevap

Rth = 484,1 Ω
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Vo = 0,9375 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 = 2·750·10⁻⁶ = 0,0015

Köprü çıkışı

Vo ≈ Vs·GF·ε/4 = 2,5·0,0015/4 = 0,9375 mV

Cevap

Vo = 0,9375 mV
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: L = 14

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.

ABCD000111100001111000010312140507060121131150140809111010

1’leri gruplayın

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

ACD
ABD
A′B′CD′
A′BC′D′

En küçük SOP biçimi

F = ACD + ABD + A′B′CD′ + A′BC′D′
L = 14

Cevap

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

Cevap: N = 5

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.

Asal implikantlar

1’lerden ve X’lerden oluşturulabilen en büyük gruplar.

B′C, BC′D′, A′D′, AB′D, A′BC′
ABCD00011110000111101001131214150716112013X150140819X11110

En küçük kapsama

F = B′C + BC′D′ + A′D′ + AB′D + A′BC′
N = 5

Cevap

N = 5

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1