Bölüm I Temel Kavramlar Dijital Elektronik Bölüm I Temel Kavramlar

İçerik 1. Bölüm (Temel Kavramlar) 1.1. Sayısal Sistemlerin Özellikleri 1.2. Geçiş Eğrileri 1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları 1.4. Çıkış Yelpazesi (fan-out)

1. Bölüm (Temel Kavramlar) 1.1. Sayısal Sistemlerin Özellikleri Sayısal bir sistem ikili sayı sistemine göre çalışır. Sayısal bir sistemi oluşturan elemanlar için iki olası çalışma durumu mevcuttur. Açık veya kapalı 0 veya 1 Yüksek (H) veya Alçak (L) Evet veya Hayır Doğru veya Yanlış

1.1. Sayısal Sistemlerin Özellikleri Örneğin bir bipolar transistör kesimde ya da doyumda çalıştırılır. Aktif bölgede çalışma ise kesim-doyum geçiş dışında söz konusu değildir.

1.1. Sayısal Sistemlerin Özellikleri Eleman toleransları ile çıkış ya da girişe bağlanan diğer devrelerin etkisiyle, bu seviyeler için tek bir değer vermek yerine birer gerilim bölgesi tanımlamak daha doğru olur. Lojik 1: 4V, +1V ile verilir. Lojik 0: 0.2V, + 0.1V

1.2. Geçiş Eğrileri (Transfer Fonksiyonu) Yüksek çıkış Yüksek çıkış Düşük çıkış Düşük çıkış VTH=Eşik gerilimi (konum değiştirme gerilimi) K=eğim (-1) K=eğim (+1) Pratikte bir lojik devrenin geçiş eğrisinde keskin geçişler sağlamak mümkün değildir. Eviren bir lojik devre Lojik 1’den Lojik 0’a geçerken, aktif çalışma bölgesine girmekte ve eğimin -1 olduğu bu bölgede transistör kuvvetlendirici olarak çalışmaktadır. Bu bölgenin olabildiğince küçük tutulması gerekir.

1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları Sayısal sistemlerdeki gürültü, lojik düğümlerdeki akım ve gerilimlerde görülen istenmeyen değişimler anlamına gelir. Gürültünün genlik değeri belirli bir kritik değerden küçükse gürültü işareti girişle çıkış arasında zayıflatılabilir. Bu kritik değere gürültü marjı adı verilir.

1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları Düzgün bir sayısal sistemde gürültü, her bir devreden geçerken yada gerekli iletişim sağlanırken zayıflatılabilir. Analog bir sistemde ise gürültü bir kattan diğerine kuvvetlendirilerek aktarılır. Bu bakımdan bakıldığında sayısal sistemler önemli bir avantaj sağlarlar.

1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları Gürültü işareti sayısal devrelere dışarıdan karışır. Tipik olarak gürültü işareti lojik düğümlere ve bağlantı hatlarına istenmeyen kapasitif ve endüktif etkiler sonucunda karışır. Endüktif ve kapasitif elemanlar sadece zamana bağlı değişkenleri geçirirken, sabit (dc) işaretleri filtrelerler.

1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları Dijital devrelerde hem çıkış hem de girişte lojik seviyelerde değişim gözlenebilir. Çıkış seviyeleri yandaki etkilerden dolayı değişebilir: Devrenin imalat toleransı Sıcaklık değişimleri Besleme kaynağı değişimleri Çıkış düğümünün elektriksel olarak yüklenmesi Çıkış lojik seviyelerinin iki dar bölge içinde tutulabilmesi için bu değişimlerin minimize edilmesi gerekir.

1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları Dijital devreler için gürültü marjları aşağıdaki gibi tanımlanır. Genel olarak gürültü marjları yüksek ve düşük lojik seviyeleri için ayrı ayrı tanımlanır. NMH= VOH-VIH (Sürücü işaretin yüksek seviyede bulunması durumu için gürültü marjı) NML= VIL-VOL (Sürücü işaretin düşük seviyede bulunması durumu için gürültü marjı) TW=VIH-VIL Geçiş bölgesi genişliği

1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları Gürültü marjları geçiş eğrileri yardımıyla da verilebilir. Sürücü işaret benzer bir devre tarafından uygulandığına göre aynı geçiş eğrisi 90o döndürülerek geçiş eğrisi üzerine çizilirse yandaki şekil elde edilir. VO VOH’ VOH VOL’ VOL VIL VIL’ VIH VIH’

1.3. Gürültü ve Gürültü Marjı Tanımları En kötü hal analizi: a)Sürülen kapının geçiş eğrisi üst sınırda süren kapının geçiş eğrisi ise alt sınırda bulunsun. Bu durumda NMH en küçük değerde bulunmaktadır. En kötü hal analizi: b)Sürülen kapının geçiş eğrisi alt sınırda süren kapının geçiş eğrisi ise üst sınırda bulunsun. Bu durumda NML en küçük değerde bulunmaktadır.

1.4. Çıkış Yelpazesi (fan-out) Giriş Yelpazesi (fan-in) Bir lojik kapının çıkışına bir yada daha fazla sayıda benzer kapının girişi bağlanabilir. Yük olarak böyle bir kapının çıkışına bağlanabilecek girişlerin sayısı için bir N üst sınır vardır. Bu sınıra çıkış yelpazesi adı verilir. Lojik fonksiyonlarda bir kapının sahip olabileceği maksimum bağımsız giriş düğüm sayısına giriş yelpazesi adı verilir.