Dijital Elektronik – Sıralı Mantık ve Multivibratörler
Tek başına mantık kapılarından oluşan bir devre bir sistemi meydana getirmek için yeterli değildir. Boolean eşitlikleri belli girişlere göre belli bir sonuç çıktısını bize verir. Biz bunun devresini mantık kapılarıyla kursak da bu eşitlikler önceki değerleri kayıt altına almaz. Örneğin bir toplayıcı devresi giriş durumuna göre neredeyse anında sonucu verir. Eski değer bu arada kaybolur. Eğer giriş bağlantısı koparılırsa bu sefer çıkıştaki değeri de kaybetmiş oluruz. Biz bu durumu kaydetmek, veriyi korumak, sıraya koymak ve değerlendirmek için hafıza birimlerine ihtiyaç duyarız. Dijital elektronikte ana hafıza birimi olarak flip-floplar kullanılmaktadır. Biz flip-flopların çeşitlerini görmeden önce flip-floplarla alakalı elemanları anlatacağız.
Mantık devreleri birleşimli ve sıralı olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır. Ayrıca zamanlama bakımından eş zamanlı veya ayrık zamanlı olarak ikiye ayrılır. Birleşimli (combinational) devreler şu ana kadar gördüğümüz mantık kapıları ile yapılıp giriş ve çıkışa sahip olan toplayıcı, çıkarıcı gibi devrelerdir. Bu devreler çalışma esnasında herhangi bir bilgiyi tutmaz. Biz mikroişlemcilere giden yolda mikroişlemcilere bir adım daha yaklaşmak istiyorsak birleşimli devreleri bırakıp sıralı mantık devrelerine geçmemiz ve hafıza unsurlarını da devrelere katmamız gereklidir. Sıralı mantık devreleri daha ileride anlatacağımız sayaç ve yazmaçların temelini oluşturmaktadır.
Sıralı mantıkta mantık işlemlerinin “sıralı” yürütülmesi için bir saat sinyaline ihtiyaç duyulur. Böylede mantık durumları sıra ile değişikliğe uğrayabilir. Şimdi en temel aygıtlardan biri olan multivibratörlere bakalım.
Multivibratörler
Multivibratörler aynı sinüs dalga üreten osilatörler gibi dijital devreleri beslemek için kare dalga sinyali üreten elemanlardır. Bu elemanların bistable, monostable ve astable olmak üzere üç ayrı tipi bulunmaktadır.
Bistable Multivibratör
Bistable multivibratörde LOW ve HIGH çıkış durumları stabil haldedir. Çıkışının HIGH veya LOW olduğuna bakılmaktsınız tetikleyici sinyal almadıkça çıkış durağan halde kalır. Bistable multivibratörün işleyişi flip-flop’a eşdeğerdir. Bistable multivibratörler sabit biaslı, öz biaslı ve emitter eşli olarak üç ayrı tipte olabilir. Bunların çalışma prensibi aynıdır. Aşağıda bir multivibratör devresini görmekteyiz.
Burada Q1 ve Q2 transistörleri eş zamanlı olarak açık ve kapalı durumunda olamaz. Yenileyici geribildirim Q2 transistörünü kapalı halde tutacaktır. Q1 kapalı durumda olduğu zaman ise geribildirim Q2 transistörünü kapalı duruma getirecektir. Durumu korumak adına Q1 ve Q2 transistörleri eş zamanlı olarak iletimdedir. Hafif bir devre dengesizliğinden dolayı bir transistörün kolektör akımı ötekinden daha büyük olacaktır. Ic2 akımının Ic1 akımından büyük olduğunu düşünelim. Bu durumda Ic1 daha az olduğu için Vc1 daha yüksek olacaktır. Vc1 Q2 beyzi ile eşleştiğinden dolayı Vc1 Q2’nin beyz gerilimini artıracaktır. Q2’deki beyz geriliminin artması ise Ic2’yi artıracaktır ve bununla ilişkili olarak Vc2’de düşüş meydana gelecektir. Vc2’deki düşüş Q1’in beyz gerilimini düşürecek ve Ic1 de düşüş meydana getirecektir. Bunun sonucu olarak Vc1 artacaktır. Bu devredeki dengesizlik yinelenen bir eylemi başlatacak ve Q1 kesintiye uğrayıp Q2 doyum noktasına varacaktır. Burada transistörlerden biri diğerinden daha fazla iletme eğilimine sahiptir. Bu bir transistörü doyuma ulaştırırken diğerini kesintiye uğratır. Eğer Q1 doyumda ise Q1’in kolektöründen bir çıkış alırsak bu LOW konumunda olacaktır. Eğer bir tetikleyiciye negatif gerilim uygularsak bu durumda Q1 beyzi kollektör akımını düşürecek ve devredeki yineleyici eylem Q2’yi doyuma Q1’i ise kesime götürecektir. Bu durumun sonucu olarak çıkış HIGH konumuna gelecektir. Çıkış biz tetikleyiciyi tetikleyene kadar sabit kalacaktır. HIGH veya LOW olduğuna bakılmaksızın tetikleyiciye dokunulmadığı müddetçe çıkış sabit kalmaktadır.
İlerleyen yazılarda multivibratörler ve bunlarla alakalı devreleri anlatmaya devam edeceğiz.
Kaynak,
Anil K. Maini, “Digital Electronics Principles, Devices and Applications”, 2007, İngiltere
Bizi Facebook grubumuzda takip etmeyi unutmayın. Bilgili ve öğrenmeye hevesli bir topluluk oluşturmak istiyoruz.