Sayısal Elektronik (osilatörler) Multivibratörler 155 (OS İLATÖRLER) MULT İV İBBRATÖRLER Bu bölümde a şa ğıdaki konular anlatılacaktır. Multivibratör(Osilatörler) Monostable (tek kararlı) Multivibratörler, Yeniden tetiklenmeyen (Nonretrigerrable) Monostable Multivibratörler, Yeniden tetiklenen (Retrigerrable) Monostable Multivibratörler, Astable ( serbest çalı şan)Multivibratörler, Entegre zamanlama devreleri BÖLÜM - 7 MULTIVIBRATORLER 156 G İR İŞ Sayısal devrelerde tetikleme sinyali olarak kullanılan kare,dikdörtgen sinyali üreten devrelere multivibratör (osilatör) adı verilir. Multivibratörler üç grupta incelenirler. I. Tek kararlı (Monostable) multivibratörler, II. Serbest çalı şan (Astable) multivibratörler, III. Çift kararlı (Bistable) multivibratörler. 7.1. MONOSTABLE (TEK KARARLI) MULT İV İBRATÖRLER Monostable multivibratörler giri şlerine uygulanan i şarete ba ğlı olarak sadece tek bir darbe şeklinde çıkı ş i şareti verirler. Bu devreler one-shot olarak adlandırılırlar. Çıkı ş i şaretinin süresi , dı şarıdan ba ğlanacak olan zamanlama (direnç ve kondansatör) elemanlarının de ğerlerine ba ğlıdır. Şekil 7.1’de bir monosatable multivibratörün giri ş (tetikleme) ve çıkı ş i şaret gerilimleri gösterilmi ştir. Tetikleme sinyalinin süresi çıkı ş darbesinden ba ğımsız olarak büyük veya küçük olabilir.Çıkı ş darbesinin süresi, giri ş darbesinden geni ş olabilir. T y Tetikleme Sinyali Çıkı ş Şekil 7.1 Monostale multivibratörde giri ş ve çıkı ş A şa ğıda Şekil 7.2 transistörlü monostable multivibratör devresini göstermektedir. Ba şlangıçta R 1 direnci üzerinden beyz polarması alan T 1 tranzistörü iletimde,T 2 tranzistörü kesimdedir. Bu sırada C kondansatörü şekildeki gibi şarj olacaktır. Tetikleme giri şinden pozitif bir tetikleme sinyali verildi ği anda T 2 tranzistörü iletime geçecek, C kondansatörü R 1 ve T 2 tranzistörü üzerinden de şarj olacak ve beyz polarması alamayan T 1 transiztörü kesime gidecektir. Bu durum kondansatör de şerj olana kadar devam edecektir. Kondansatör de şarj oldu ğunda T 1 tranzistörü tekrar iletime geçecek ve T 2 tranzistörü kesime gidecektir.Bir sonraki tetikleme sinyaline kadar bu durum korunacaktır. SAYISAL ELEKTRONIK 157 Şekil 7.2 Transiztörlü Monostable Multivibratör Çe şitli lojik kapılardan elde edilmi ş monostable multivibratörlerde vardır. Şekil 7.3-a VEYA-De ğil (NOR) ve DEĞİL(NOT) kapısından olu şmu ş bir monostable multivibratör devresini ve 7.3-b ise lojik sembolünü göstermektedir. Tetikleme giri şi (trigger-T) +V t 1 t 2 t 1 t 2 t 1 t 2 Q Q C R Q +V Q T T RX/CX CX Q Q t 1 t 2 G 1 G 2 (a) (b) Şekil 7.3. Basit bir monostable multivibratör (a) Lojik diyagramı (one-shot); (b) Blok diyagramı Şekil 7.3’deki devrenin tetikleme giri şine uygulanan tetikleme sinyalinin yüksek lojik seviyesi (lojik-1) G 1 kapısının çıkı şını alçak seviyeye (lojik-0), G 2 kapısının çıkı şını yüksek seviyeye (lojik-1) çekecektir. Bu durumda C kondansatörü R direnci üzerinden şarj olmaya ba şlayacak ve G 2 giri şindeki gerilim artacaktır. C kondansatörü şarj olunca G 2 giri şindeki gerilim yüksek seviyeye (lojik-1) çekilecek ve G 2 kapı çıkı şı alçak seviyeye (lojik-0) çekilecektir. G 1 kapısının her iki giri şide alçak seviyeye (lojik- 0) çekildiğinden çıkı ş yüksek (lojik-1) olacaktır. Çıkı şta olu şan darbenin süresi R-C elemanı tarafından belirlenmektedir. R 3 R 2 R 1 R C 2 D 1 R C1 T 2 T 1 Tetikleme giri şi +V CC C + - Q Q SAYISAL ELEKTRONIK 158 7.1.1. Monostable Multivibrator Entegre Devreleri Monostable multivibratörler entegre devreleri yeniden tetiklenebilen (retriggerable) ve yeniden tetiklenmeyen (nontriggerable) olmak üzere iki temel türdedir. Bu iki temel türdeki ayrım ilk tetikleme ile ba şlayan çıkı ş dalga süresince gelen bir sonraki tetikleme sinyaline verilen cevapla ilgilidir. Şekil 7.4 yeniden tetiklenmeyen (nontriggerable) türdeki devrelere ait çıkı ş dalga şekillerini göstermektedir. Şekil 7.4. a gelen ilk tetikleme sinyali ile yeniden tetiklenmeyen (nonretriggerable) monostable multivibratörün çıkı ş dalga şeklini göstermektedir. T Q Çıkı ş sinyali devam etti ğinden, tetikleme sinyali kabul edilmez t w t w T Q (a) (b) Şekil 7.4 Şekil 7.4. b ise ilk tetikleme sinyali ile olu şan çıkı ş devam ederken gelen ikinci bir tetikleme sinyalinin yeni bir tetikleme sinyali olarak kabul edilmedi ğini göstermektedir. Bu durumda yeni bir tetikleme gerçekle şmez ve çıkı ş i şareti t w süresince devam edecektir. T Q t w T t w Yeniden tetikleme (a) (b) Q Şekil 7.5 Şekil 7.5 yeniden tetiklenen (retriggerable) monostable multivibratörlerde tetikleme sonrası çıkı ş dalga şekillerini göstermektedir. Şekil 7.5 a gelen ilk tetikleme sinyali ile yeniden tetiklenen (retriggerable) monostable multivibratörün çıkı ş dalga şeklini göstermektedir. Şekil 7.5.b ise ilk tetikleme sonrası çıkı ş i şareti devam ederken gelen ikinci bir tetikleme sonrası ç ıkı ş i şaretinin t w süresince devam etmesini göstermektedir. SAYISAL ELEKTRONIK 159 74121 Yeniden Tetiklenmeyen (Nonretriggerable) Monostable Multivibratör Yeniden tetiklenmeyen (nontriggerable) monostable multivibrator entegrelerine Şekil 7.7’de gösterilen 74121 verilebilir. A 1 ,A 2 ve B ile gösterilen giri şler tetikleme giri şleridir. Harici olarak zamanlama elemanlarının ba ğlanabilmesi için R EXT ve C EXT adlı iki giri şe sahiptir. R INT ile gösterilen giri ş dahili zamanlama direnç giri şidir. RI CX RX/CX 1 Q Q (6) (1) (3) (4) (5) (9) (11) (10) A 1 A 2 B R İNT C EXT R EXT /C EXT ? K 2 (a)Blok diyagramı (b) Do ğruluk tablosu Şekil 7.6 74121 Yeniden tetiklenmeyen (nonretriggerable) Monostable multivibrator Çıkı ş sinyalinin de ğeri harici zamanlama elemanları tarafından belirlenir. Harici R-C zamanlama elemanlarının kullanılmaması halinde( Şekil 7.7. a) çıkı ş sinyalinin süresi 30ns olacaktır. Harici zamanlama elemanları yardımı ile bu aralık 40ns ile 28s olabilir. Harici olarak ba ğlanabilen zamanlama elemanları; R EXT 1,4 ile 40K ?, C EXT , 0 ile 1000µF aralı ğında seçilmelidir. Şekil 7.7 (b) dahili direnç (2K ?) ve harici kondansatörün ba ğlantısını göstermektedir. Şekil 7.7 (c) ise harici R ve C elemanlarının ba ğlantısını göstermektedir. Dalga genli ği; t w = 0,7.R.C EXT olarak hesaplanabilir. E ğer harici direnç R EXT ba ğlanmamı şsa R=2K ? alınacaktır. Giri şler Çıkı şlar A 1 A 2 B Q Q L X X L H X L H L H X X L L H H H X L H H v H v H H v v H L X ^ X L ^ SAYISAL ELEKTRONIK 160 RI CX RX/CX 1 Q Q (6) (1) (3) (4) (5) (9) (11) (10) A 1 A 2 B ? K 2 (a) Harici bir eleman ba ğlı de ğil (tw=30ns) RI CX RX/CX 1 Q Q (6) (1) (3) (4) (5) A 1 A 2 B ? K 2 C EX T +V cc (b) Dahili R ve C EXT +V cc (c) R EXT ve C EXT RI CX RX/CX 1 Q Q A 1 A 2 B ? K 2 C EXT R EXT Şekil 7.7 Bir 74121 ile dalga genli ği ayarı üç farklı ba ğlantı Örnek: Çıkı ş dalga genli ği 10ms olan bir monostable multivibrator devresini 74121 kullanarak gerçekle ştiriniz. Çözüm: Böyle bir devre için harici olarak ba ğlanması gereken R EXT direnç de ğerini 10K ? olarak seçersek bu durumda C EXT de ğerinin hesaplanması gerekecektir. t w = 0,7.R EXT .C EXT EXT w EXT R . 7 , 0 t C = ifadesinden C EXT de ğeri hesaplanabilir. F µ 14,285 = 10 × 285 , 14 = ) 10 × 10 .( 7 , 0 10 × 10 = C 6 - 3 + 3 EXT bulunur. SAYISAL ELEKTRONIK 161 +5V ? K 10 RI CX RX/CX 1 Q Q A 1 A 2 B ? K 2 10ms F µ 7 , 0 Şekil 7.8 74122 Yeniden Tetiklenebilir (Retriggerable) Monostable Multivibrator Yeniden tetiklenebilir (retriggerable) monostable multivibrator entegrelerine örnek TTL ailesinden 74122 verilebilir. A 1 ,A 2 ve B 1 , B 2 ile gösterilen tetikleme giri şleri ile birlikte dü şük lojik seviyede aktif olan silme (CLR) giri şine sahiptir. Harici olarak zamanlama elemanlarının ba ğlanabilmesi için R EXT ve C EXT adlı iki giri şe sahiptir. R INT ile gösterilen giri ş dahili zamanlama direnç giri şidir. RI CX RX/CX Q Q (8) (6) (3) (4) (5) (9) (11) (10) A 1 A 2 R İNT C EXT R EX T /C EXT B 1 B 2 (2) (1) CLR Şekil 7.9 Yeniden tetiklenen(retrigerable) monostable multivibrator lojik sembolü Çıkı ş dalga genli ği harici olarak ba ğlanan direnç (R EXT ) ve kondansatör (C EXT ) ile ayarlanabilir. Çıkı ş dalga genli ği; ? ? ? ? ? ? + = EXT EXT EXT w R 7 , 0 1 . C . R . K t olarak bulunabilir. Burada K kullanılan monostable multivabrator için üretici veri sayfalarında verilen sabittir. 74122 için K sabiti 0,32’dir. SAYISAL ELEKTRONIK 162 Örnek: Çıkı ş dalga genli ği 10µsn olan yeniden tetiklenen (retriggerable) monostable multivibratoru 74122 kullanarak elde ediniz. Çözüm: 74122 için üretici veri sayfasında K=0,32 olarak verildi ğine göre; ? ? ? ? ? ? + = EXT EXT EXT w R 7 , 0 1 . C . R . K t ifadesinde C EXT = 200pF seçilirse; ? ? ? ? ? ? + = EXT EXT EXT w R 7 , 0 1 . C . R . K t ? ? ? ? ? ? + = EXT EXT EXT EXT EXT w R C . R . K 7 , 0 C . R . K t EXT EXT EXT w C . K . 7 , 0 C . R . K t + = Ù K 250 , 156 R 7 , 0 ) 10 200 ).( 32 , 0 ( 10 10 R 7 , 0 C . K tw C . K C . K . 7 , 0 t R EXT 12 6 EXT EXT EXT EXT w EXT = - × × = - = - = - - bulunur. Standart direnç de ğeri olarak R EXT =160K? seçilebilir. SAYISAL ELEKTRONIK 163 7.2. SERBEST ÇALIŞAN (ASTABLE) MULT İV İBRATÖRLER Bir di ğer tür multivibrator devresi astable (serbest çalı şan) multivibrator adını alır. Çalı şma gerilimi uygulandı ğı andan itibaren zamanlama elemanlarının belirledi ği sürelerde durum de ği ştiren devrelerdir. Astable multivibrator zamanlama devrelerinde tetikleme sinyali amaçlı bir kare dalga osilatör olarak kullanılırlar. Şekil 7.10 Transistorlü Astable Multivibratör Şekil 7.10 transistorlü astable multivibrator devresini göstermektedir. Devrede birbirine simetrik ba ğlı iki npn transistör vardır. Devredeki elemanlar T 1 =T 2 , C 1 =C 2, R c1 =R c2 ve R 1 =R 2 seçilse bile , güç uygulandı ğı zaman transistorlerden biri iletimde di ğeri kesimde olacaktır. (Doyumda) (Kesimde) + - C 2 R 2 R C2 R C1 T 2 T 1 +V CC C 1 R 1 Q 1 Q 2 + - I 1 I 2 (Doyumda) (Kesimde) +- C 2 R 2 R C2 R C1 T 2 T 1 +V CC C 1 R 1 Q 1 Q 2 +- (a) (b) Şekil 7.11 Devrenin çalı şmasını açıklamak için güç verildi ği anda T 1 transistörünün kesim ve T 2 transistörünün iletimde olmasını ( Şekil 7.11 a) kabul edelim. Bu anda C 1 kondansatörü de şarj ve C 2 kondansatörü sarj olmu ş durumdadır. Bundan sonra C 1 kondansatörü R C1 direnci üzerinden şarja, C 2 kondansatörü R 2 direnci üzerinden C 2 R 1 R C 2 R C1 T 2 T 1 +V CC C 1 R 1 A BC Q 1 Q 2 SAYISAL ELEKTRONIK 164 de şarja ba şlayacaktır. Bir süre sonra C 2 kondansatörü T 1 transistörünü iletime sokacak şekilde de şarj , C 1 kondansatörü T 2 transistörünü kesime götürecek şekilde şarj olacaktır. Şekil 7.11 b bu durumda kondansatörlerin polaritelerini göstermektedir. (Doyumda) (Kesimde) +- C 2 R 2 R C2 R C1 T 2 T 1 +V CC C 1 R 1 Q 1 Q 2 +- I 4 I 3 (Doyumda) (Kesimde) + - C 2 R 2 R C2 R C1 T 2 T 1 +V CC C 1 R 1 Q 1 Q 2 + - (a) (b) Şekil 7.12 Şekil 7.12 a ‘da görüldü ğü gibi T 1 transistörü doyuma, T 2 transistörü kesime gidecektir. Bu andan sonra C 1 kondansatörü R 1 direnci üzerinden de şarja ve C 2 kondansatörü R C2 direnci üzerinden şarja ba şlayacaktır. Bir süre sonra C 1 kondansatörü T 2 transistörünü doyuma götürecek şekilde de şarj , C 2 kondansatörü T 1 transistörünü iletime sokacak şekilde şarj olacaktır. Şekil 7.12 b bu durumda kondansatörlerin polaritelerini göstermektedir. Transistorlerin iletimde olma süreleri kondansatörlerin de şarj sürelerine ba ğlıdır. Yani T 1 transistörü R 2 -C 2 , T 2 transistörü R 1 -C 1 zamanlama elemanlarının belirledi ği sürelerde kesimde ve doyumda olacaktır. Astable multivibratorün osilasyon peryodu; T=0,7.(R 1 .C 1 +R 2 .C 2 ) süresi ile belirlenir. Lojik kapılar ile gerçekle ştirilmi ş basit bir astable multivibrator devresi Şekil 7.13 a’da gösterilmi ştir. Devre tek bir schmitt trigger inverter ve RC devresinden olu şmu ştur. SAYISAL ELEKTRONIK 165 R C V out V cc V T+ V T- 0V V OH V OL V C V C V out (a) (b) Şekil 7.13 Schmitt trigger astable multivibratör ve çıkı ş dalga formları Devrenin çalı şması a şa ğıdaki gibi olacaktır, • Devreye güç verildi ği an kondansatör üzerindeki gerilim V c =0V oldu ğundan çıkı ş gerilimi V out yüksek gerilim seviyesine çekilecektir. • Kondansatör çıkı ş geri beslemesi ile R direnci üzerinden sarj olacaktır. • Kondansatör sarj gerilimi inverter pozitif e şik gerilimine (V T+ ) ula şınca, inverter çıkı şı konum de ği ştirerek dü şük gerilim seviyesine çekilecektir. • V out =0V oldu ğundan , kondansatör direnç üzerinden de şarj olmaya ba şlayacaktır. • Kondansatör üzerindeki de şarj gerilimi iverter negatif e şik gerilimine(V T- ) ula şınca çıkı ş gerilimi yüksek gerilim seviyesine çekilecektir. Çıkı ş dalga formları Şekil 7.13 b’de gösterilmi ştir. Bu durumda çıkı şın yüksek gerilim seviyesinde kalma süresi (t H ) ve çıkı şın dü şük gerilim seviyesinde kalma süreleri a şa ğıdaki gibi hesaplanmalıdır. - T OL + T OL L + T OH - T OH H V - V V - V ln × C × R = t V - V V - V ln × C × R = t şeklinde olacaktır. SAYISAL ELEKTRONIK 166 Örnek: 74HC14 yüksek-hızlı CMOS Schmitt inverter ile yapılmı ş bir astable multivibrator devresi ve çıkı ş dalga şekilleri verilmi ştir. 10K V out V cc =5V V T+ =2,75V V T- =1,67 V 0V V H =5V V L =0V V C V out 0,022µF 74HC14 t OL t OH Çıkı ş sinyalinin yüksekte kaldı ğı süre (t OH ), sinyalin alçakta kaldı ğı süre (t OL ), çıkı ş sinyalinin peryodu ve frekansını hesaplayınız.- Çözüm: Çıkı ş sinyalinin yüksekte kaldı ğı süre (t OH ), t OH + T OH - T OH V - V V - V ln × C × R= s µ 2 , 86 = 2,75 - 5 1,67 - 5 ln × ) F µ 022 , 0 ( × ) ? K 10 ( = Çıkı ş sinyalinin alçakta kaldı ğı süre (t OL ), t OL - T OL + T OL V - V V - V ln × C × R = s µ 110 = 1,67 - 0 2,75 - 0 ln × ) F µ 022 , 0 ( × ) ? K 10 ( = Çıkı ş sinyalinin peryodu ve frekansı, T =86,2+110 =196,2µsf = T 1 f =5,1 KHz olacaktır. SAYISAL ELEKTRONIK 167 7.3. Ç İFT KARARLI (B İSTABLE) MULT İV İBRATÖRLER Dı şarıdan bir tetikleme sinyali gelmedi ği müddetçe durumlarını koruyan devrelere çift kararlı (bistable) multivibrator adı verilir. Dı şarıdan uygulanan her tetikleme sinyalinde devre konum de ği ştirecektir. Şekil 7.14 Transistörlü Bistable Multivibratör Şekil 7.14 transistörlü bistable multivibrator devresini göstermektedir. Devrede birbirine simetrik ba ğlı iki npn transistör vardır. Devredeki elemanlar T 1 =T 2 , R c1 =R c2 , R 1 =R 2 ve R 3 =R 4 seçilse bile , güç uygulandı ğı zaman transistorlerden biri iletimde di ğeri kesimde olacaktır. Devrenin çalı şmasını açıklamak için güç verildi ği anda T 1 transistörünün doyumda, T 2 transistörünün kesimde oldu ğunu kabul edelim. Bu durumda Q=1 ve 0 = Q durumu ( Şekil 7.15 a) çıkı şlarda görülecektir. Devreye bir tetikleme sinyali gelmedi ği müddetçe transistorler bu durumlarını koruyacaktır. R 3 R 2 R 1 R C2 R C 1 T 2 T 1 +V CC R 4 S 1 S 2 R 3 R 2 R 1 R C 2 R C1 T 2 T 1 +V CC R 4 S 1 S 2 (Doyumda) 0 = Q (Kesimde) Q=1 I 1 (Kesimde) (Doyumda) 1 = Q Q=0 (a) (b) Şekil 7.15 R 3 R 2 R 1 R C 2 R C1 T 2 T 1 +V CC Q Q R 4 S 1 S 2 SAYISAL ELEKTRONIK 168 Devrenin konumunu de ği ştirmek için S 1 anahtarına basıp T 1 transistörünün beyzine negatif bir tetikleme sinyali verilirse ( Şekil 7.15 b), bu durumda T 1 transistörü kesime,T 2 transistörü doyuma geçecektir. Bu durumda çıkı şlar Q=0 ve 1 = Q olacaktır. Bir sonraki tetikleme sinyaline kadar çıkı şlar bu durumlarını koruyacaktır. Devrenin konumunu de ği ştirmek için S 2 anahtarına basılırsa ( Şekil 7.16 a), T 2 transistörünün beyzine negatif tetikleme sinyali uygulanır. Bu durumda T 2 transistörü kesime,T 1 transistörü doyuma gidece ğinden ( Şekil 7.16 b) çıkı şlar konum de ği ştirecek, Q=1 ve 0 = Q olacaktır. R 3 R 2 R 1 R C 2 R C 1 T 2 T 1 +V CC R 4 S 1 S 2 R 3 R 2 R 1 R C 2 R C 1 T 2 T 1 +V CC R 4 S 1 S 2 (Doyumda) (Kesimde) I 2 (Kesimde) (Doyumda) 1 = Q Q=0 Q=1 0 = Q (a) (b) Şekil 7.16 Devrenin durumunu de ği ştirecek olan tetikleme girişi o an doyumda olan trnsistörün beyzine ba ğlı olan giri ştir. Devrenin anahtarlama zamanlarını azaltmak, devrenin çalı şma frekansının arttırılması için R 1 ve R 2 dirençlerine 100pF ‘lık kondansatörler ba ğlanmalıdır.Çift kararlı multivibratör devreleri “ Flip-Flop ” olarak adlandırılır. Ve sayıcı devreleri,kaydedici devreleri, bellek devreleri gibi uygulama alanlarında sıklıkla kullanılırlar. 7.4. ENTEGRE ZAMANLAMA DEVRELER İ Osilatör (multivibrator) devrelerinin yapımında hazır entegre zamanlama devrelerinden faydalanılır. En çok kullanılan zamanlama entegresi NE555 devresidir. Maliyeti ucuz olup çok farklı uygulama alanı vardır. Şekil 7.17 555 entegresini göstermektedir. SAYISAL ELEKTRONIK 169 Toprak (1) Reset (4) S + - 2 - + 1 R Q R R R +V cc (8) Çıkı ş (3) E şik (6) Kontrol Gerilimi (5) Tetikleme (2) De şarj (7) Çıkı ş katı De şarj transistörü Şekil 7.17 Besleme gerilimi +5V ile +18V arasında herhangi bir gerilim olabilir. İç devrenin sürülebilmesi için besleme geriliminin her voltuna kar şılık 0,7mA akım gerekir. Yani besleme gerilimi 10V ise kaynaktan 7mA akım çekilir. Maximum güç kaybı 600mW ‘tır. • 555’in çıkı ş ucu 3 nolu uç olup çıkı şın “1” veya “0” oldu ğu her iki durum için 10 ? ‘luk dirençler üzerinden topra ğa veya kayna ğa ba ğlanır ( Şekil 7.18). Kaynaktan çekilebilecek maximum akım 200mA olup, “0” seviyesi için bu akım en çok 10mA olabilir. ? 10 ? 10 0 1 R L +Vcc +Vcc Şekil 7.18 SAYISAL ELEKTRONIK 170 • E şik geriliminin uygulanaca ğı 6 nolu uç gerilimi, kaynak geriliminin cc V 3 2 ‘ye e şit veya büyük iken 1. Kar şıla ştırıcı çıkı şı de ği şir. Flip-Flop Reset giri şi “1” olaca ğından çıkı ş “0” olacak ve de şarj transistörü iletime geçecektir. • Tetikleme giri şi 2 numaralı uç olup, bu uçtaki gerilim 3 1 V cc ‘ye e şit veya küçük oldu ğunda Flip-Flop çıkı şı tetiklenir, buna ba ğlı olarak çıkı ş (3 nolu uç) “1” olur. Ve de şarj transistorü kesime gidecektir. • Sıfırlama (Reset) giri şi 4 numaralı uçtur. Bu uç kullanılmadı ğı zaman +V cc ’ye ba ğlanmalıdır. Topraklandı ğı zaman veya 0,4V ‘tun altında ki bir gerilimde 7numaralı de şarj ucu yakla şık olarak sıfır potansiyelinde olur. Çıkı ş “1” seviyesinde ise bu reset ucu topraklanırsa çıkı ş “0” seviyesine çekilir. • Çıkı şın “0” seviyesinde oldu ğu sürece dı şarıdan ba ğlanmı ş zamanlama kondansatörünün de şarjı 7 numaralı uç üzerinden olur. Çıkı ş “1” seviyesinde iken kondansatör dı şarıdan ba ğlanmı ş direnç üzerinden şarj olur. I d =De şarj akımı ? 10 +V cc I d R C (7) +V cc R C (7) V C (a) (b) Şekil 7.19 Kondansatörün şarj ve de şarjı SAYISAL ELEKTRONIK 171 • 5 nolu kontrol giri şi ile toprak arasına 0,01µF kondansatör ba ğlanır. Böylece çeşitli gürültü ve besleme kayna ğındaki titre şimlerin etkisi azaltılır. Bu uç aynı zamanda tetikleme ve e şik gerilim seviyelerini de ği ştirmek için kullanılır. 7.4.1. Monostable (Tek kararlı) Çalı şma Bazı uygulamalarda belirli süreli tek bir kare dalga gereklidir. 555 zamanlama entegresini monostable multivibrator olarak çalı ştırarak kontrollü tek dalga veya senkronize peryodik i şaretler elde etmek mümkündür. Bu çalı şmaya ait ba ğlantı Şekil 7.20’de gösterilmi ştir Şekil 7.20 555 zamanlama entegresi ile Monostable multivibratör devresi Tetikleme giri şine uygulanan tetikleme i şaretinin dü şen kenarında de şarj olan C kondansatörü şarj olmaya ba şlayacaktır. Bu durumda çıkı ş yüksek gerilim seviyesine çekilecektir. Kondansatör üzerindeki gerilim RxC zaman sabiti süresince dolacaktır. Kondansatör üzerindeki gerilim 3 2 V cc ‘ye ula şınca 1 numaralı kar şıla ştırıcı konum de ği ştirecek ve çıkı ş alçak gerilim seviyesine çekilecektir. Dalga şekilleri a şa ğıda gösterilmi ştir. V out 555 21 5 3 4 8 7 6 Tetikleme giri şi V cc R A C 0,01µF SAYISAL ELEKTRONIK 172 T V tet iklem e V cc V c V out V cc -1,5V 0,1V 3 2 V cc Şekil 7.21 Monostable multivibratör dalga şekilleri Çıkı ş geriliminin yüksek gerilim seviyesinde kalma süresi, T= 1,1x R A xC dir. Çıkı ş darbesinin frekansı ise, C R 1 , 1 1 T 1 f A × × = = olacaktır.R A ve C de ğerleri uygun olarak seçilerek istenilen zaman süresi elde edilebilir. 1K ?500pF aralı ğında seçilmesi gereklidir. SAYISAL ELEKTRONIK 173 Örnek: A şa ğıda verilen monostable multivibrator devresinde R A =9,1K ? ve C=0,1µ F seçilirse çıkı ş darbesinin periyodunu bulunuz. V out 555 2 1 5 3 4 8 7 6 Tetikleme giri şi V cc 0,01µF ? K 1 , 9 F µ 1 , 0 Çözüm: Monostable multivibrator çıkı ş darbe süresi, T= 1,1x R A xC De ğerleri formülde yerine yazarsak, T=1,1x9,1x10 3 x0,1x10 -6 = 1ms olacaktır. Çıkı ş darbesinin frekansı, KHz 1 10 1 1 T 1 f 3 = × = = - olacaktır. SAYISAL ELEKTRONIK 174 7.4.1. Astable (Tek kararlı) Çalı şma Bir 555 zamanlayıcı entegresi ile astable (kararsız) multivibrator elde etmek için gerekli ba ğlantı Şekil 7.22’de gösterilmi ştir. Şekil 7.22 555 zamanlama entegresi ile astable multivibrator devresi Devrede tetikleme giri şi ile e şik gerilim giri şi birbirine kısa devre edilmi ştir. C kondansatörü R A ve R B dirençleri üzerinden şarj, R B direnci ve 7 numaralı uç üzerinden topra ğa de şarj olur. Kondansatör R A ve R B direnci üzerinden şarj olurken çıkı ş yüksek gerilim seviyesindedir. Kondansatör şarj gerilimi 3 2 V cc ‘ye ula şınca 1 numaralı kar şıla ştırıcı çıkı şı konum de ği ştirerek çıkı şın dü şük gerilim seviyesine çekilmesini sa ğlar. Kondansatör R B direnci üzerinden de şarj olmaya ba şlar. Kondansatör de şarj gerilimi 3 1 V cc olunca 2 numaralı kar şıla ştırıcı konum de ği ştirecek ve çıkı ş yüksek gerilim seviyesine çekilecektir. Çıkı ş geriliminin yüksek gerlim seviyesinde kalma süresi kondansatör geriliminin 3 1 V cc ‘den 3 2 V cc ‘ye kadar şarj olma süresidir. Bu süre, t H = 0,7×(R A +R B )×C olacaktır. Çıkı şın dü şük gerilim seviyesinde kalma süresi ise kondansatörün 3 2 V cc ‘den 3 1 V cc ‘ye kadar de şarj olma süresidir. Yani , t L =0,7×R B ×C olacaktır. V out 555 2 1 5 3 4 8 7 6 V cc R A C 0,01µF R B SAYISAL ELEKTRONIK 175 Çıkı ş sinyalinin toplam peryodu, T= t H + t L = 0,7×(R A +2R B )×C olacaktır. Frekans ise, C ) R 2 R ( 7 , 0 1 T 1 f B A + = = şeklinde yazılabilir. Kullanılan zamanlama elemanlarının seçimi, R A +R B <3,3M ? R A >1K ? R B >1K ? C ?500Pf aralı ğında olmalıdır. Şekil 7.23 555 zamanlama entegresi ile elde edilmi ş bir astable multivibrator devresine ait dalga şekilleri gösterilmi ştir. C × ) R + R ( = ? B A V c V out V cc V cc -1,5V 0,1V t L t H C × R = ? B cc V 3 1 cc V 3 2 Şekil 7.23 555 astable multivibrator devresi dalga şekilleri Böyle bir titre şimin sıfır seviyesinde kalma süresinin, titre şimin peryoda oranı dalga bo şluk oranı (dalga bo şluk yüzdesi) diye adlandırılır. B A B L R 2 + R R = T t =D SAYISAL ELEKTRONIK 176 E şitlikten görülece ği gibi bu oran 50 % = 2 1 = D yapılamaz. Yani t L =t H e şitli ği sa ğlanamaz. Bu e şitli ğin sa ğlanabilmesi için R A direncinin “0” olması gerekmektedir. Bu durumda de şarj transistor ‘ü kayna ğa ba ğlanmı ş olaca ğından de şarj anında devreden yüksek akım akacaktır. Bu durum transistor ‘ün tahrip olmasına yol açar. Transistor üzerinden akacak olan akım maxsimum 0,2A ‘dir. Bu durumda R A direncinin minimum de ğeri R A(min) =5V cc olmalıdır. Duty scale de ğerinin %50 ‘den büyük yapmak için R B direncine paralel ve anodu 7 no’ lu uca gelecek şekilde bir diyot ba ğlanmalıdır. Dolayısı ile kondansatör yalnız R A üzerinden şarj ve R B üzerinden de şarj olacaktır. Bu devreye ait büyüklükler, t H =0,7×R A ×C t L =0,7×R B ×C T=0,7×(R A +R B ) olacaktır. E ğer R A =R B ise D=%50 ve çıkı ş i şareti kare dalga olacaktır. Örnek: A şa ğıda verilen astable multivibrator devresinin t L , t H , dalga bo şluk oranı ve frekansını hesaplayınız. V out 555 2 1 5 3 4 8 7 6 12V 0,01µF ? K 7 , 4 ? K 10 680pF SAYISAL ELEKTRONIK 177 Çözüm: Verilen de ğerleri ifadelerde yerine yazarsak, t L = 0,7×R B ×C = 0,7×10×10 3 ×680×10 -12 = 4,76µs t H = 0,7×(R A +R B )×C = 0,7×(10×10 3 +4,7×10 3 )× 680×10 -12 = 6,99µs Dalga bo şluk oranı ise, 5 , 40 % = D 405 , 0 = D s ì 76 , 4 + s ì 99 , 6 s ì 76 , 4 = D t + t t = D L H L olacaktır.Çıkı ş darbe frekansı, f = T 1 f = L H t + t 1 f = s ì 76 , 4 + s ì 99 , 6 1 f = 85,1KHz olacaktır. SAYISAL ELEKTRONIK