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 = 120RE​ = 2,2 kΩVCC​ = 18 VR1​ = 47 kΩR2​ = 15 kΩ

β = 120 olan bir NPN transistör, VCC = 18 V’tan gerilim bölücüyle kutuplanmıştır: VCC’den baza R₁ = 47 kΩ ve bazdan toprağa R₂ = 15 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–emetör gerilimi VCE değerini bulun.

VCC = 18 VR1 = 47 kΩR2 = 15 kΩRC = 1 kΩRE = 2,2 kΩβ = 120
VCE = V
2.Diyotlar ve transistörlerZor
V (V)I (mA)0,6640Q = ?

Bir diyot, 50 Ω ile seri 0,6 V olarak modelleniyor (0,6 V’un üzerinde iletir). 6 V’luk bir kaynağa karşı 150 Ω’luk bir dirençle seri bağlı. Diyot doğrusunun yük doğrusuyla kesiştiği çalışma akımını ID bulun.

Vs = 6 VR = 150 ΩV0 = 0,6 Vrd = 50 Ω
ID = mA
3.Op-amp devreleriOrta
−+Vout​Rf​ = 22 kΩVin​R1​ = 4,7 kΩ

Op-amp idealdir ve ±15 V ile beslenir; çıkışı ±12 V’ta doyuma ulaşır. Eviren yükselteç sinüs dalgasıyla sürülüyor. Çıkışın kırpılmadığı en büyük giriş genliği Vin,max (tepe değeri) değerini bulun.

R1 = 4,7 kΩRf = 22 kΩVsat = ±12 V
Vin,max = V
4.Op-amp devreleriZor
Vin​V1​Vout​kademe 1: evirenR1​ = 1 kΩRf1​ = 4,7 kΩkademe 2: evirmeyenR2​ = 4,7 kΩRf2​ = 4,7 kΩ

İki ideal op-amp kademesi kaskat bağlanmıştır: bir eviren yükselteç (R1, Rf1) ve ardından bir evirmeyen yükselteç (toprağa R2, geri beslemede Rf2). İkisi de ±15 V ile beslenir. Giriş Vin = 0,9 V’tur. Çıkış gerilimi Vout değerini bulun.

R1 = 1 kΩRf1 = 4,7 kΩR2 = 4,7 kΩRf2 = 4,7 kΩVin = 0,9 V
Vout = V
5.RC ve RL geçici rejimOrta
R = 10 Ωt = 0L150 mHi(t)

Bobin 1,5 A’lik sabit bir akım taşıyor. t = 0’da anahtar devreyi R üzerinden kapatır ve kaynak çıkarılır, böylece bobin akımı R üzerinden azalır. t = 40 ms anında i akımını bulun.

i(0) = 1,5 AR = 10 ΩL = 150 mHt = 40 ms
i = A
6.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​12 Vt = 0R = ?C1 µF+−vC​

Bir zamanlayıcı, t = 0’da 12 V’luk bir kaynaktan bir direnç üzerinden yüksüz bir kondansatörü doldurmaya başlıyor. Kondansatör gerilimi 9,6 V’a ulaştığında, başlangıçtan tam 50 ms sonra tetiklemelidir. C = 1 µF ile gereken direnç R değerini bulun.

Vs = 12 VVth = 9,6 VT = 50 msC = 1 µF
R = kΩ
7.Seri ve paralel dirençlerOrta
R1​ = 10 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​18 VR2​10 ΩAR4​8 ΩB

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 18 VR1 = 10 ΩR2 = 10 ΩR3 = 20 ΩR4 = 8 Ω
Req = Ω
8.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 6 ΩR3​ = 15 ΩR5​ = 15 Ω+−V1​6 VR2​30 ΩIR2​AR4​20 ΩBR6​15 Ω

R2 üzerinden geçen IR2 akımını bulun.

V1 = 6 VR1 = 6 ΩR2 = 30 ΩR3 = 15 ΩR4 = 20 ΩR5 = 15 ΩR6 = 15 Ω
IR2 = A
9.DC–DC dönüştürücülerOrta
tiL​Imax​Imin​ΔI = ?DTT2T

İdeal bir yükseltici dönüştürücü, 25 kHz’te ve L = 220 µH ile 12 V’u 30 V’a çeviriyor. Bobin dalgalanma akımının tepeden tepeye değerini (ΔIL) bulun.

Vin​ = 12 VVo​ = 30 Vf = 25 kHzL = 220 µH
ΔIL = A
10.DC–DC dönüştürücülerZor
+−12 VLSC = 10 µFR = 2 Ω+−40 V

İdeal bir yükseltici dönüştürücü, 2 Ω’luk bir yük için 250 kHz’te 12 V’u 40 V’a çeviriyor. Çıkış kondansatörü 10 µF’tır. Tepeden tepeye çıkış gerilimi dalgalanmasını (ΔVo) mV cinsinden bulun.

Vin​ = 12 VVo​ = 40 Vf = 250 kHzC = 10 µFR = 2 Ω
ΔVo = mV
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerOrta
+−15 VR1​ = 50 ΩR2​ = 800 ΩR3​ = 20 ΩR4​ = 80 Ωab+−Rth​ = ?

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

Vs = 15 VR1 = 50 ΩR2 = 800 ΩR3 = 20 ΩR4 = 80 Ω
Rth = Ω
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerZor
+−10 V120 Ω120 Ω + ΔR120 Ω120 Ωab+−3,844 mV

E = 110 GPa olan bir elemanın üzerindeki bir gerinim ölçer (GF = 2,05), 10 V ile uyarılan bir çeyrek köprü oluşturuyor. Çıkış 3,844 mV okunuyor. Eksenel gerilmeyi (σ) MPa cinsinden bulun.

Vs = 10 VGF = 2,05Vo = 3,844 mVE = 110 GPa
σ = MPa
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarOrta
ABCD00011110000111101111

Bu Karnaugh haritasında tam bir tane 1’in komşu 1’i yoktur; bu yüzden en küçük SOP biçiminde tek hücrelik bir grup (dört literalli tam bir minterim) olarak kalır. Haritanın kenarları boyunca olan komşular da sayılır. O hücreye tıklayın.

F = Σm(0, 2, 4, 11)
  1. 1AB = 00, CD = 00
  2. 2AB = 00, CD = 01
  3. 3AB = 00, CD = 11
  4. 4AB = 00, CD = 10
  5. 5AB = 01, CD = 00
  6. 6AB = 01, CD = 01
  7. 7AB = 01, CD = 11
  8. 8AB = 01, CD = 10
  9. 9AB = 11, CD = 00
  10. 10AB = 11, CD = 01
  11. 11AB = 11, CD = 11
  12. 12AB = 11, CD = 10
  13. 13AB = 10, CD = 00
  14. 14AB = 10, CD = 01
  15. 15AB = 10, CD = 11
  16. 16AB = 10, CD = 10
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplarZor
CLKD12345678

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

Q₀ = 0D
  1. 1saat kenarı 1
  2. 2saat kenarı 2
  3. 3saat kenarı 3
  4. 4saat kenarı 4
  5. 5saat kenarı 5
  6. 6saat kenarı 6
  7. 7saat kenarı 7
  8. 8saat kenarı 8

3Çözeltiler

1.Diyotlar ve transistörler

Cevap: VCE = 12,91 V

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 = 18·15/(47 + 15) = 4,355 V
RTH = 47·15/(47 + 15) = 11,37 kΩ

Baz akımı

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

IB = (4,355 − 0,7)/(11,37 + 121·2,2) = 13,17 µA

Kolektör akımı

IC = 120·13,17 µA = 1,58 mA
IE = 121·13,17 µA = 1,593 mA

Kolektör–emetör gerilimi

VCE = 18 − 1,58·1 − 1,593·2,2 = 12,91 V

Cevap

VCE = 12,91 V
2.Diyotlar ve transistörler

Cevap: ID = 27 mA

LED ve diyot devreleri: doğru yönde öngerilimli bir LED, akım ne olursa olsun yaklaşık olarak VF iletim gerilimini düşürür (kırmızı için yaklaşık 2 V, mavi veya beyaz için 3 V). Seri bir direnç akımı belirler: seri bağlı n LED için R = (Vs − n·VF)/I. Daha kesin bir diyot modeli V = V₀ + I·rd ile çalışma noktası, diyot doğrusunun I = (Vs − V)/R yük doğrusuyla kesiştiği yerdir; yani I = (Vs − V₀)/(R + rd).

İki denklemi birleştirin

6 = 0,6 + I·(150 + 50)

Çalışma akımı

ID = 5,4/200 = 27 mA
VD = 0,6 + 0,027·50 = 1,95 V

Cevap

ID = 27 mA
3.Op-amp devreleri

Cevap: Vin,max = 2,564 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 = 22/4,7 = 4,681

Kırpılmadan önceki en büyük giriş

Vin,max = Vsat/|Av| = 12/4,681 = 2,564 V

Cevap

Vin,max = 2,564 V
4.Op-amp devreleri

Cevap: Vout = −8,46 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.

Her kademenin kazancı

A1 = −Rf1/R1 = −4,7/1 = −4,7
A2 = 1 + Rf2/R2 = 1 + 4,7/4,7 = 2

Kademe kademe

V1 = −4,7·0,9 = −4,23 V
Vout = 2·(−4,23) = −8,46 V

Cevap

Vout = −8,46 V
5.RC ve RL geçici rejim

Cevap: i = 0,1042 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

τ = L/R = 150 mH / 10 Ω = 15 ms

Akımın azalması

i(t) = 1,5·e−40/15 = 0,1042 A

Cevap

i = 0,1042 A
6.RC ve RL geçici rejim

Cevap: R = 31,07 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

9,6 = 12·(1 − e−50/τ) → τ = 50/ln(12/(12 − 9,6))
τ = 50/1,609 = 31,07 ms

Direnç

kΩ çarpı µF milisaniye verir.

R = τ/C = 31,07/1 = 31,07 kΩ

Cevap

R = 31,07 kΩ
7.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 17,37 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​ = 10 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​18 VR2​10 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 = 20 + 8 = 28 Ω
R2 ∥ 28 = 10·28/(10+28) = 7,368 Ω
Req = R1 + 7,368 = 10 + 7,368 = 17,37 Ω

Cevap

Req = 17,37 Ω
8.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR2 = 0,1406 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​ = 15 ΩR5​ = 15 Ω+−V1​6 VR2​30 ΩAR4​20 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 = 15 + 15 = 30 Ω
R4 ∥ 30 = 12 Ω
R3 + 12 = 27 Ω
R2 ∥ 27 = 14,21 Ω
Req = R1 + 14,21 = 6 + 14,21 = 20,21 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 6/20,21 = 0,2969 A

R₂’den geçen akım

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

VA = V1 − IR1·R1 = 6 − 0,2969·6 = 4,219 V
IR2 = VA/R2 = 4,219/30 = 0,1406 A

Cevap

IR2 = 0,1406 A
9.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: ΔIL = 1,309 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 − 12/30 = 0,6

İletim süresinde bobin gerilimi

S iletimdeyken bobin doğrudan Vin uçlarındadır.

VL = 12 V

Dalgalanma akımı

ΔIL = VL·D/(L·f) = 12·0,6/(220·10⁻⁶·25·10³) = 1,309 A

Cevap

ΔIL = 1,309 A
10.DC–DC dönüştürücüler

Cevap: ΔVo = 5600 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 − 12/40 = 0,7

Yük akımı

Io = 40/2 = 20 A

Çıkış dalgalanması

ΔVo = 20·0,7/(250·10³·10·10⁻⁶) = 5600 mV

Cevap

ΔVo = 5600 mV
11.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: Rth = 63,06 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 = 50·800/850 = 47,06 Ω
R₃∥R₄ = 20·80/100 = 16 Ω

Thévenin direnci

Rth = 63,06 Ω

Cevap

Rth = 63,06 Ω
12.Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerler

Cevap: σ = 82,51 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 = 4·0,003844/(10·2,05) = 0,00075

Gerilme

σ = 110·10³ MPa·0,00075 = 82,51 MPa

Cevap

σ = 82,51 MPa
13.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: AB = 10, CD = 11

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.

Her 1’in komşuları

Komşu bir 1’i olan bir 1, iki ya da daha fazla hücrelik bir gruba katılabilir.

m11: m10, m9, m15, m3 → 0
ABCD00011110000111101111

Yalıtılmış 1

m11 = AB′CD → AB = 10, CD = 11

Cevap

AB = 10, CD = 11
14.Sayısal mantık: kapılar, K-haritaları ve flip-floplar

Cevap: saat kenarı 8

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 D flip-flop her yükselen kenarda D’yi kopyalar: Q⁺ = D.

1: D = 1 → Q = 1
2: D = 1 → Q = 1
3: D = 1 → Q = 1
4: D = 1 → Q = 1
5: D = 1 → Q = 1
6: D = 1 → Q = 1
7: D = 1 → Q = 1
8: D = 0 → Q = 0

1’den 0’a ilk değişim

saat kenarı 8

Cevap

saat kenarı 8

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1