DENEY 2: ASENKRON VE SENKRON SAYICILAR
2.1. Teorik Bilgiler
Flip flop ( FF )’lar, bilişim-haberleşme vb. sistemlerde temel dijital elektronik bloklarından
birisidir. Lojik kapılardan oluşturulan FF’lar, elektronik devrelerde bellek olarak kullanılırlar.
Çalışma gerilimi uygulandığı sürece durumunu ve buna bağlı olarak çıkışındaki değeri
devamlı olarak korurlar.Girişe uygulanan bir veya daha fazla kontrol sinyaline bağlı olarak,
lojik mantık kurallarına göre farklı çıkış sinyalleri üretirler.
Temel olarak flip flop tipleri aşağıdaki gibi sıralanabilir.
·
R-S (reset-set) tipi FF
·
Tetiklemeli (clocked) R-S FF
·
J-K Tipi FF
·
Master Slave tipi FF
·
D (data) tipi FF
·
T(toggle) tipi FF
2.1.1. RS Flip Flop
RS flip FF’ların iç yapısı Şekil 1’de verilmektedir. Burada görüldüğü üzere bu FF birbirine
bağlı iki adet NOR kapısından oluşmaktadır.
çıkışı
çıkışının eşleniği olmaktadır. Tablo
1’de özetlendiği üzere RS flip flop 3 moda sahiptir. R (reset) ve S (set) uçları lojik ‘0’
değerinde olduğunda çıkış durumunu korumakta, R ucuna lojik ‘1’ S ucuna lojik ‘0’
verildiğinde çıkış sıfırlanmakta ve R ucuna lojik ‘0’ S ucuna lojik ‘1’ verildiğinde çıkış
değeri lojik ‘1’ değerini almaktadır. R ve S uçlarının lojik ‘1’ olması ise RS flip flop’larda
tanımsızdır.
Şekil 1: RS flip flop iç yapısı
Tablo 1: RS flip flop doğruluk tablosu
Girişler
Çıkışlar
Durum
S
R
0
0
0
1
0
1
Silme
1
0
1
0
Kurma
1
1
?
?
Tanımsız
Değişme yok
2.1.2. JK Flip Flop
JK flip flop ismini ilk entegre prototipini oluşturan mühendis Jack Kilby’den almaktadır. Bu
flip flop RS flip flop’daki tanımsız çıkışı ortadan kaldırmak için geliştirilmiştir. Girişlerin 1
olması durumunda, çıkış bir önceki çıkışın tersi (toggle) olmaktadır. Şekil 2’den görüldüğü
üzere JK flip flop tetikleme sinyali ile birlikte çalışmaktadır.
Şekil 2: JK flip flop iç yapısı
Tablo 2: JK flip flop doğruluk tablosu
Girişler
Çıkışlar
Durum
J
K
0
0
0
1
0
1
Silme
1
0
1
0
Kurma
1
1
Değişme yok
Tümleyen
2.1.3. Sayıcılar
Sayıcılar, FF’ların ardışık olarak bağlanması ile oluşturulmaktadır. Girişlerine uygulanan saat
darbelerini ikili tabana göre sayma işlemi yaparlar. Sayıcılar, tetikleme işaretlerinin farklı
zamanlı (asenkron ), eş zamanlı (senkron ) verilişine göre iki gruba ayrılırlar.
Şekil 3: Decimal 9’a kadar sayan asenkron 4-bit sayıcı
Şekil 3’ten görüleceği üzere tüm FF’lar tümleyen (toggle) modunda çalışmaktadır. Bu sayıcı,
her bir FF’un anahtarlama sinyali farklı olduğundan asenkron sayıcı adını almaktadır. Her bir
FF’un (tetikleme sinyali kare dalga olan flip-flop hariç) durumunun değişmesi bir önceki
FF’a bağlıdır, bu durum bir gecikmeye neden olmaktadır. Şekil 3’te gösterilen NAND kapısı
ise decimal 10 değerinde flip-flop’ları sıfırlama görevini üstlenmektedir. (Flip-flop R ucuna
‘0’ geldiğinde sıfırlanmaktadır.) Aşağıda Q0, Q1, Q2 ve Q3 bitlerinin değişimi verilmektedir.
Burada görüleceği üzere, bitler durumlarını tetikleme sinyallerinin düşen kenarlarında
değiştirmektedirler.
Şekil 4: Q0, Q1, Q2 ve Q3 bitlerinin değişimi
Şekil 5: Decimal 9’a kadar sayan senkron 4-bit sayıcı
Şekil 5’te ise decimal 9’a kadar sayan bir senkron sayıcı verilmektedir. Asenkron sayıcıdan
farklı olmak üzere burada tüm flip-flop’lar aynı tetikleme sinyaline sahiptirler, dolayısı ile
aynı anda durumlarını güncellemektedirler. Şekil 5’te gösterilen AND kapıları ise ilgili flipflop’un, ondan önceki tüm flip-flop Q çıkışları ‘1’ iken “toggle” modunda durum
değiştirmesini sağlamaktadırlar. Asenkron sayıcıda olduğu gibi NAND kapısı yine FF’ları
resetlemek amacı ile kullanılmıştır.
2.2. Deney Aşaması
2.2.1. Şekil 3’teki senkron sayıcı devresini board üzerinde kurunuz. (Öneri: Board’un hem
üst hem de alt tarafta + ve – ile gösterilen satırlarını Vcc ve GND olarak kullanınız. )
·
Flip-flop’ları ve NAND kapısını uygun bir şekilde bağlayınız, Vcc ve GND uçlarını
bağlamayı unutmayınız.
·
Q0 çıkışını input A, Q1 çıkışını input B, Q2 çıkışını input C ve son olarak Q3
çıkışını input D uçlarına bağlayınız.
·
7447 entegresini uygun şekilde beslemeyi ve 3, 4 ve 5 nolu pinleri Vcc’ye çekmeyi
unutmayınız.
·
Daha sonra 7447 entegrenin çıkışlarını 330 Ω direnç ile seri olacak şekilde Şekil 6’ya
göre uygun bir şekilde 7 segment LED display’e bağlayınız. (Şekil 6b’de Com ucu
ortak bağlantı noktasını göstermektedir. Deneylerde kullanılacak ortak anotlu display
için Com ucu Vcc ’ye bağlanmalıdır.)
·
Kare dalganın Vpp değerini 4 Vdc’ye, frekansını, 1 Hz’e, doluluk oranını ise %50’ye
ayarlayınız. LED display’deki değişimi takip ediniz.
·
Daha sonra kare dalganın frekansını 5 Hz yaparak değişimi gözlemleyiniz.
·
Decimal 8’e kadar sayması için NAND kapısının girişlerini düzenleyiniz.
2.2.2. Şekil 5’teki asenkron sayıcı devresini board üzerinde kurunuz.
·
AND kapılarını uygun bir şekilde bağlayarak flip-flop bağlantılarını değiştiriniz.
·
Kare dalganın Vpp değerini 4 Vdc’ye, frekansını, 1 Hz’e, doluluk oranını ise %50’ye
ayarlayınız. LED display’deki değişimi takip ediniz.
·
Daha sonra kare dalganın frekansını 5 Hz yaparak değişimi gözlemleyiniz.
a) 7447
b) 7 segment display
c) 7420
d) 7408
e) 7476
Şekil 6: Deneyde kullanılan malzemelerin bacak bağlantıları
Download

ASENKRON VE SENKRON SAYICILAR 2.1. Teorik Bilgiler Flip flop