lojik devreler laboratuarı deney föyü

59 Pages·2012·1.15 MB·Turkish

T.C.
BOZOK ÜNİVERSİTESİ
ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

LOJĐK DEVRELER
LABORATUARI DENEY FÖYÜ

Haziran 2009
ĐÇĐNDEKĐLER

Deney-1 Temel Kapı Devreleri ……………………………………………. 1
1.1 Ön Çalışma …………………………………………………………. 1
1.2 Deneyin Amacı ……………………………………………………… 1
1.3 Ön Bilgiler ………………………………………………………….. 1
1.3.1 VEYA kapısı ………………………………………………… 1
1.3.1 Diyot ile VEYA kapı devresi ……………………….. 2
1.3.2 Transistör ile VEYA kapı devresi ………………….. 2
1.3.5 VE kapısı …………………………………………………… 3
1.3.5.1 Diyot ile VE kapı devresi ………………………….. 4
1.3.5.2 Transistör ile VE kapı devresi ……………………. 4
1.3.6 Değil kapısı …………………………………………………. 5
1.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ……………. 6
1.5 Deney Çalışması …………………………………………………... 6
1.6 Deney Đle Đlgili Sorular ……………………………………………… 6
Deney-2 Temel Kapı Devreleri Kullanılarak Lojik
Fonksiyonların Gerçekleştirilmesi
………… 7
2.1 Ön Çalışma …………………………………………………………. 7
2.2 Deneyin Amacı ……………………………………………………… 7
2.3 Ön Bilgiler …………………………………………………………… 7
2.3.1 Boolean fonksiyonlarının basitleştirilmesi …………………. 7
2.3.1.1 Đki değişkenli karnough diyagramı ……………….. 8
2.3.1.2 Üç değişkenli karnough diyagramı ………………. 8
2.3.1.3 Dört değişkenli karnough diyagramı ……………… 8
2.3.1.4 Đsteğe bağlı durumlar ……………………………… 9
ii
2.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ……………..... 9
2.5 Deney Çalışması …………………………………………………….. 10
2.6 Deney Đle Đlgili Sorular ……………………………………………… 10
2.7 Katalog Bilgileri ………………………………………………. 10
Deney-3 Kombinasyonel Lojik Devreler-I ………………………………… 12
3.1 Ön Çalışma ………………………………………………………….. 12
3.2 Deneyin Amacı ……………………………………………………… 12
3.3 Ön Bilgiler …………………………………………………………… 12
3.3.1 Toplayıcılar ………………………………………………… 12
3.3.2 Çıkarıcılar ………………………………………………….. 14
3.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ………………. 17
3.5 Deney Çalışması …………………………………………………….. 17
3.6 Deney Đle Đlgili Sorular ……………………………………………… 17
3.7 Katalog Bilgileri …………………………………………….... 17
Deney-4 Kombinasyonel Lojik Devreler-II ……………………………….. 18
4.1 Ön Çalışma ………………………………………………………….. 18
4.2 Deneyin Amacı ……………………………………………………… 18
4.3 Ön Bilgiler ………………………………………………………….. 18
4.3.1 Kod çözücüler (decoders) …………………………………. 18
4.3.2 Kodlayıcılar (encoders) ……………………………………. 21
4.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ………………. 23
4.5 Deney Çalışması …………………………………………………….. 23
4.6 Deney Đle Đlgili Sorular …………………………………………….. 23
4.7 Katalog Bilgileri ……………………………………………… 24
Deney-5 Kombinasyonel Lojik Devreler-III ………………………………… 25
5.1 Ön Çalışma …………………………………………………………. 25
iii
5.2 Deneyin Amacı …………………………………………………….. 25
5.3 Ön Bilgiler ………………………………………………………….. 25
5.3.1 Çoğullayıcılar (multiplexers) ………………………………. 25
5.3.2 Seçiciler (demultiplexers) ………………………………… 27
5.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ………………. 28
5.5 Deney Çalışması ..………………………………………………….. 28
5.6 Deney Đle Đlgili Sorular .……………………………………………. 28
5.7 Katalog Bilgileri ………………………………………………. 28
Deney-6 Ardışık Lojik Devreler-I …………………………………………. 30
6.1 Ön Çalışma …………………………………………………………. 30
6.2 Deneyin Amacı ……………………………………………………… 30
6.3 Ön Bilgiler ………………………………………………………….. 30
6.3.1 RS flip-flop ………………………………………………… 30
2.6.3.2 D flip-flop ………………………………………………….. 32
6.3.3 JK flip-flop ………………………………………………… 34
6.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ……………… 35
6.5 Deney Çalışması ……………………………………………………... 35
6.6 Deney Đle Đlgili Sorular …………………………………………….. 35
6.7 Katalog Bilgileri ………………………………………………. 36
Deney-7 Ardışık Lojik Devreler-II ………………………………………… 37
7.1 Ön Çalışma …………………………………………………………. 37
7.2 Deneyin Amacı ……………………………………………………… 37
7.3 Ön Bilgiler ………………………………………………………….. 37
7.3.1 Register …………………………………………………….. 37
7.3.2 Shift register ……………………………………………….. 39
7.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ……………… 40
iv
7.5 Deney Çalışması ……………………………………………………. 41
7.6 Deney Đle Đlgili Sorular …………………………………………….. 41
7.7 Katalog Bilgileri ………………………………………………. 41
Deney-8 Asenkron Sayıcılar ………………………………………………. 42
8.1 Ön Çalışma …………………………………………………………. 42
8.2 Deneyin Amacı ……………………………………………………… 42
8.3 Ön Bilgiler ………………………………………………………….. 42
8.3.1 Ripple sayıcı ……………………………………………….. 43
8.3.2 Display etme ……………………………………………….. 44
8.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ………………. 45
8.5 Deney Çalışması ……………………………………………………. 46
8.6 Deney Đle Đlgili Sorular ……………………………………………… 46
8.7 Katalog Bilgileri ………………………………………………. 46
Deney-9 Senkron Sayıcılar …..…………………………………………….. 48
9.1 Ön Çalışma ………………………………………………………… 48
9.2 Deneyin Amacı …………………………………………………….. 48
9.3 Ön Bilgiler ………………………………………………………….. 48
9.3.1 Senkron sayıcı ……………………………………………… 48
9.3.2 Ring sayıcı ………………………………………………… 48
9.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ……………… 49
9.5 Deney Çalışması ……………………………………………………. 50
9.6 Deney Đle Đlgili Sorular …………………………………………….. 50
9.7 Katalog Bilgileri ………………………………………………. 50
Deney-10 Aritmetik Lojik Đşlem Birimi …………………………………….. 51
10.1 Ön Çalışma ………………………………………………………… 51
10.2 Deneyin Amacı …………………………………………………….. 51
v
10.3 Ön Bilgiler …………………………………………………………. 51
10.3.1 Aritmetik lojik işlem birimine giriş ………………………. 51
10.3.2 74LS181 Aritmetik lojik işlem birimi …………………….. 51
10.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları ……………… 52
10.5 Deney Çalışması …………………………………………………… 53
10.6 Deney Đle Đlgili Sorular …………………………………………… 53

vi
EElleekkttrriikk EElleekkttrroonniikk MMüühheennddiisslliiğği Bölümü
Lojik Devre Laboratuarı
DENEY-1 TEMEL KKAAPPII DDEEVVRREELLEERRĐ

1.1 Ön Çalışma
Deney çalışmmmaaasssııınnndddaaa yyyaaapppııılllaaacccaaakkk uuuyyyggguuulllaaammmaaalllaaarrrııınnn bbbeeennnzzzeeetttiiimmmllleeerrriiinnniii yyyaaapppaaarrraaakkk,,, sssooonnnuuuçççlllaaarrrııınnnııı ööönnn çççaaalllııışma
raporu olarak hazırlayınız.

1.2 Deneyin Amacı
Temel kapı işlleemmlleerriinniinn vvee bbuu işlemleri gerçekleşttiirreenn kkaappıı ddeevvrreelleerriinniinn iinncceelleennmmeessii vvee
gerçekleştirilmesi.

1.3 Ön Bilgiler
Bilindiğiii gggiiibbbiii sssaaayyyııısssaaalll (((dddiiijjjiiitttaaalll))) eeellleeekkktttrrrooonnniiikkk sssiiisssttteeemmmllleeerrr ttteeemmmeeelll mmmaaannntttıııkkk kkkuuurrraaallllllaaarrrııınnnaaa uuuyyyggguuunnn çççaaalllııışan
ssiisstteemmlleerrddiirr.. BBuu ttüürr ssiisstteemmlleerrddee ggeerreekk ggiirriiş, gerekse çıkış iki farkllıı dduurruummaa ssaahhiipp oollaabbiilliirr ((00 vveeyyaa
111))) vvveee bbbuuu tttüüürrr sssaaayyyııı sssiiisssttteeemmmllleeerrriiinnneee iiikkkiiillliii (((bbbiiinnnaaarrryyy))) sssaaayyyııı sssiiisssttteeemmmiii dddeeennniiirrr... EEEnnn bbbaaasssiiitttiiinnndddeeennn eeennn kkkaaarrrmmmaaaşığına kadar
bbbüüütttüüünnn mmmaaannntttıııkkk dddeeevvvrrreeellleeerrriiinnndddeee bbbuuu sssaaayyyııı sssiiisssttteeemmmiii kkkuuullllllaaannnııılllııırrr... TTTeeemmmeeelll ooolllaaarrraaakkk üüüççç lllooojjjiiikkk kkkaaapppııı mmmeeevvvcccuuuttttttuuurrr...
BBuunnllaarr VVEEYYAA ((OORR)),, VVEE ((AANNDD)),, DDEEĞĐLL ((NNOOTT,, IINNVVEERRTTEERR)) kkaappııllaarrııddıırr.. BBuu tteemmeell kkaappııllaarrıınn
kombinasyonlarından diğeerr kkaappıı ttüürreevvlleerrii eellddee eeddiilleebbiilliirr..
Bunlar;
NOT-AND NAND (VE-DEĞĐL kapısı)
NOT-OR NOR (VEYA-DEĞĐL kapısı)
EX-OR (Exlusive OR kapısı)
EX-NOR (Exlusive NOR kapısı)
Bu deney çalışmmmaaasssııınnndddaaa yyyuuukkkaaarrrıııdddaaa bbbeeellliiirrrtttiiillleeennn ttteeemmmeeelll lllooojjjiiikkk kkkaaapppııılllaaarrr dddiiiyyyooottt vvveee tttrrraaannnsssiiissstttööörrrllleeerrrllleee kkkuuurrruuulllaaannn
çeşitli devrelerle oluşttuurruullaaccaakkttıırr.. BBiilliinnddiiğii ggiibbii,, ttrraannssiissttöörrlleerr yyüükksseelltteeçç ((aammpplliiffiieerr)) oollaarraakk ggeenniiş
bbiirr uuyygguullaammaa aallaannıınnaa ssaahhiippttiirr.. GGeenneell oollaarraakk bbiirr ttrraannssiissttöörr üüçç ttüürr ççaalışmmaa dduurruummuunnaa ssaahhiippttiirr..
• Kesim durumu (Cut-off)
• Aktif durumu
• DDooyyuumm dduurruummuu ((SSaattuurraattiioonn))

Transistörlerin kullanıldığğıı ddiiğğeerr öönneemmllii bbiirr aallaann iissee ssaayyııssaall eelleekkttrroonniikkttiirr.. BBuu ttüürr uuyygguullaammaallaarrddaa
ttrraannssiissttöörrüünn kkeessiimm vvee ddooyyuumm ççaallıışma durumlarından yararlanılır. Bir ttrraannssiissttöörrüünn bbaazz ((bbaassee))
akımı sıfır olduğuuunnndddaaa,,, ooo tttrrraaannnsssiiissstttööörrr dddoooyyyuuummm ddduuurrruuummmuuunnnaaa gggeeeçççeeerrr... KKKeeesssiiimmmdddeee ooolllaaannn bbbiiirrr tttrrraaannnsssiiissstttööörrrdddeee
kolektör-eeemmmiiittteeerrr aaarrraaasssııı aaaçççıııkkk dddeeevvvrrreee,,, dddoooyyyuuummmdddaaa ooolllaaannn bbbiiirrr tttrrraaannnsssiiissstttööörrrdddeee iiissseee kkkııısssaaa dddeeevvvrrreee gggiiibbbiii dddaaavvvrrraaannnııırrr... BBBuuu
çalışmmaa dduurruummuunnaa ttrraannssiissttöörrüünn aannaahhttaarrllaammaa ((sswwiittching) çalışmmaa dduurruummuu ddeenniirr..

1.3.4 VEYA kapısı
VVEEYYAA ((OORR)) kkaappıı ddeevvrreessiinniinn sseemmbboollüü vvee ddooğruluk tablosu (truth table) ŞŞeekkiill 11..11 vvee TTaabblloo 1.1’de
görülmektedir. Bu doğrruulluukk ttaabblloossuunnuu ssaağlayacak birçok değişşiikk VVEEYYAA kkaappıı ddeevvrreessii
oluşttuurruullaabbiilliirr.. BBuu ddeenneeyyddee bbuunnllaarraa iikkii ffaarrkkllıı öörrnneekk vveerriilleecceekk vvee iinncceelleenneecceekkttiirr..
1
EElleekkttrriikk EElleekkttrroonniikk MMüühheennddiisslliiğği Bölümü
Lojik Devre Laboratuarı
DENEY-1 TEMEL KKAAPPII DDEEVVRREELLEERRĐ

Tablo 1.1 VVeeyyaa kkaappııssıı ddooğruluk tablosu
GĐRĐŞLLEERR ÇIKIŞ
A B F
0 0 0
0 1 1
1 0 1

1 1 1
Şekil 1.1 VVeeyyaa kkaappııssıı sseemmbboollüü

11..33..44..11 DDiiyyoott iillee VVEEYYAA kkaappıı ddeevvrreessii
Şekil 11..22’’ddee ddiiyyoottllaarrllaa ggeerrççeekklleeştirilen iki girişllii bbiirr VVEEYYAA kkaappııssıı ggöörrüüllmmeekktteeddiirr.. BBuu ddeevvrreeddee hheerr
iki girişee ddee lloojjiikk 00 uuyygguullaannddıığğında (pozitif lojiğe göre 0 volt) D ve D ddiiyyoottllaarrıınnıınn hheerr iikkiissii ddee
A B
kkeessiimm dduurruummuunnddaaddıırr.. ÇÇüünnkküü ddiiyyoottuunn iilleettiimmee ggeeççeebbiillmmeessii iiççiinn ddooğrruu yyöönnddee ppoollaarrllaannmmaassıı ggeerreekkiirr..
Bu durum ise Şeekkiill 22..33’’ddee ggöörrüüllddüüğü gibi diyotun anot ile katott aarraassıınnddaakkii ppoottaannssiiyyeell ffaarrkkıınn
(V )) aannoott kkaattoottttaann ddaahhaa ppoozziittiiff oollmmaakk şaarrttıı iillee,, ssiilliikkoonn ddiiyyoott iiççiinn 00..66 VV’’ddaann ggeerrmmaannyyuumm ddiiyyoott
AK
iiççiinn 00..22 VV’’ddaann bbüüyyüükk oollmmaassıı ggeerreekkiirr.. GGiirriişlleerriinn hheerr iikkiissiinnee ddee ‘‘00’’ VV uuyygguullaannddıığında, diyotların
hheerr iikkiissii ddee kkeessiimm dduurruummuunnddaa oolldduuğundan VEYA kapı devresi çıkışıı FF lloojjiikk 00 ddeeğerine sahiptir.
Girişlleerriinn eenn aazz bbiirr ttaanneessiinnee lloojjiikk 11 uuyygguullaannddıığıınnddaa ((++55VV)) iillggiillii ddiiyyoott ddooğğru yönde polarlanarak
giriştteekkii lloojjiikk 11 sseevviiyyeessii FF ççııkkıış nnookkttaassıınnaa aakkttaarrııllıırr.. BBuu aarraaddaa iilleettiimmddeekkii ddiiyyoott üüzzeerriinnddee 00..66 VV
gerilim düşüümmüü ((ssiilliikkoonn iiççiinn)) oollaaccaakkttıırr.. SSoonnuuçç oollaarraakk ggiirriişlleerriinn hheeppssii lloojjiikk 00 oolldduuğunda F çıkışı
lojik 0, girişlleerrddeenn hheerrhhaannggii bbiirrii vveeyyaa hheerr iikkiissii ddee lloojjiikk 11 oolldduuğuunnddaa FF ççııkkıışı lojik 1 durumuna
geçmektedir.

Şekil 1.2 DDiiyyoott iillee VVEEYYAA kkaappıı ddeevvrreessii Şekil 11..33 V
AK

11..33..44..22 TTrraannssiissttöörr iillee VVEEYYAA kkaappıı ddeevvrreessii
Şekil 11..44’’ttee ttrraannssiissttöörrlleerrddeenn oolluuşan iki girişee ssaahhiipp bbiirr VVEEYYAA kkaappıı ddeevvrreessii ggöörrüüllmmeekktteeddiirr.. BBuu
devrede girişlleerrddeenn hheerr iikkiissii ddee lloojjiikk 00 oolldduuğunda T ve T ttrraannssiissttöörrlleerrii kkeessiimm dduurruummuunnddaaddıırr..
A B
2
EElleekkttrriikk EElleekkttrroonniikk MMüühheennddiisslliiğği Bölümü
Lojik Devre Laboratuarı
DENEY-1 TEMEL KKAAPPII DDEEVVRREELLEERRĐ

BBBuuunnnuuunnn aaannnlllaaammmııı,,, hhheeerrr iiikkkiii tttrrraaannnsssiiissstttööörrrüüünnn dddeee kkkeeesssiiimmm ddduuurrruuummmuuunnndddaaa ooolllmmmaaalllaaarrrııınnndddaaannn dddooolllaaayyyııı RRR dddiiirrreeennnccciii üüüzzzeeerrriiinnndddeeennn
hheerrhhaannggii bbiirr aakkıımm ggeeççmmeeyyeecceekk vvee FF ççııkkıışıı lloojjiikk 00 dduurruummuunnddaa kkaallaaccaakkttıırr.. Girişlerden en az bir
tanesi lojik 1 olduğuuunnndddaaa iiilllgggiiillliii tttrrraaannnsssiiissstttööörrr iiillleeetttiiimmmeee (((tttrrraaannnsssiiissstttööörrrüüünnn dddoooyyyuuummm ddduuurrruuummmuuu))) gggeeeçççeeerrr... BBBuuu ddduuurrruuummmdddaaa
II aakkıımmıı RR ddiirreennccii üüzzeerriinnddeenn ddeevvrreessiinnii ttaammaammllaayyaarraakk FF ççııkkıışıı üüzzeerriinnddee bbiirr ggeerriilliimm ddüüşümüne
neden olur. Bu F çıkışıı lloojjiikk 11 ddeeğerinde olduğu anlamına gelir.

Şekil 1.4 Transistörlü VEYA kapısı

1.3.5 VE Kapısı
VVEE ((AANNDD)) kkaappıı ddeevvrreessiinniinn sseemmbboollüü vvee doğruluk tablosu Şeekkiill 11..55 vvee TTaabblloo 1.2’de
ggöörrüüllmmeekktteeddiirr.. BBuu kkaappıınnıınn ççııkkıışı, her iki girişinin de ‘1’olduğuu dduurruummddaa ‘‘11’’,, ddiiğer durumlarda
‘‘00’’ddıırr.. VVEEYYAA kkaappııssıınnddaa oolldduuğğuu ggiibbii VVEE kkaappııssıınnıınn yyaappıımmıı iiççiinn ddee iikkii öörrnneekk vveerriilleecceekkttiirr..

Tablo 1.2 VVEE kkaappııssıı ddooğruluk tablosu
GĐRĐĐŞŞLLEERR ÇIKIŞ
A B F
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

Şekil 11..55 VE kapısı

3
EElleekkttrriikk EElleekkttrroonniikk MMüühheennddiisslliiğği Bölümü
Lojik Devre Laboratuarı
DENEY-1 TEMEL KKAAPPII DDEEVVRREELLEERRĐ

11..33..55..11 DDiiyyoott iillee VVEE kkaappıı ddeevvrreessii
Diyotlu VE kapısı Şekil 11..66’’ddaa ggöörrüüllmmeekktteeddiirr.. BBuu ddeevvrreeddee hheerr iikkii ggiirriişttee lloojjiikk 00 oolldduuğunda D ve
A
D ddiiyyoottllaarrıınnıınn hheerr iikkiissii ddee ddooğru yönde polarlanacağıınnddaann ddoollaayyıı FF ççııkkıışında sadece 0.6V
B
ggöörrüülleecceekkttiirr.. BBuu ppoottaannssiiyyeell ffaarrkkıı ddiiyyoott üüzzeerriinnddee ddüüşen V ggeerriilliimmiiddiirr vvee lloojjiikk 00 oollaarraakk
AK
değerlendirilir. Girişlleerrddeenn bbiirr ttaanneessii lloojjiikk 00,, ddiiğeerrii lloojjiikk 11 sseevviiyyeessiinnddee oolldduğunda durum
değişmmeeyyeecceekkttiirr.. ÇÇüünnkküü bbuu dduurruummddaa ddiiyyoottllaarrddaann bbiirrii iilleettiimmddee,, ddiiğğeerr iissee kkeessiimmddeeddiirr.. Đletim
durumundaki diyotun girişşii lloojjiikk 00 oolldduuğundan dolayı F çıkışıı bbuu ddiiyyoott sseevviiyyeessiinnddee şaseye
bağlandığıı iiççiinn lloojjiikk 00 sseevviiyyeeddee oollaaccaakkttıırr.. BBuu ddeevvrreeddee hheerr iikkii giriş lloojjiikk 11 sseevviiyyeessiinnddee oolldduuğunda,
ddiiyyoottllaarr tteerrss yyöönnddee ppoollaarrllaannmmıışş olacak ve besleme gerilimi (+V )) FF ççııkkıışşıı üüzzeerriinnddee ggöörrüülleecceekkttiirr..
CC
Bu çıkış ise lojik 1 olarak değğeerrlleennddiirriillmmeekktteeddiirr..

Şekil 1.6 Diyotlu VE kapısı

11..33..55..22 TTrraannssiissttöörr iillee VVEE kkaappıı ddeevvrreessii
Şekil 11..77’’ddeekkii ddeevvrreeddee iissee ttrraannssiissttöörrllee ggeerrççeekklleeşttiirriilleenn bbiirr VVEE kkaappıı ddeevvrreessii ggöörrüüllmmeekktteeddiirr.. BBuu
devrede girişlleerrddeenn hheerr iikkiissii ddee lloojjiikk 00 oolldduuğunda T ve T ttrraannssiissttöörrlleerrii kkeessiimm dduurruummuunnddaa
A B
oollaaccaakkttıırr.. BBuunnuunn ssoonnuuccuunnddaa CC noktasında V gerilimi görülecek ve bu ggeerriilliimm TT transistörünü
1 CC F
iilleettiimmee ggeeççiirreecceekkttiirr.. SSoonnuuçç oollaarraakk FF ççııkkıışı lojik 0 durumuna gelecektir.
Girişlleerriinn hheerr iikkiissii ddee lloojjiikk 11 sseevviiyyeessiinnddee oolldduuğunda, T ve T ttrraannssiissttöörrlleerriinniinn hheerr iikkiissii ddee iilleettiimm
A B
durumunda olacak ve C nnookkttaassıı şaseye bağlanmış oollaaccaakkttıırr.. BBuu dduurruummddaa iissee TT transistörü
1 F
kkeessiimm dduurruummuunnaa ggeeççeecceekk vvee FF ççııkkıışı lojik 1 seviyesine gelecektir.

4