VE KAPISI

(İDEAL MODEL)


Bu örneği, ideal model kullanarak çözeceğiz. Aynı sorunun pratik model ile çözümüne Diyot Devreleri-5-Ve Kapısı-Pratik Model bağlantısından ulaşabilirsiniz.

Devre Şeması


analiz-diyot-ideal-soru devresi
Devre Okulu maskotu

Aşağıdaki tabloda, V1 ve V2 giriş voltajları için dört farklı durum verilmiştir. Her bir durum için I1, I2, I akımlarını ve VOUT voltajını bulunuz.

 
V1 V2
a) 0V 0V
b) 5V 0V
c) 0V 5V
d) 5V 5V
 

Çözüm ve Açıklamalar


Bu devrede tüm durumlar için Kirchoff Akım Kuralı’ndan dolayı I=I1+I2 olmalıdır.

a) V1=0V, V2=0V


İki diyot da, katot tarafında 0V’a anot tarafında ise bir direnç üzerinden 5V kaynağına bağlı olduğundan, doğru polarmadır. Diyotların yerine kısa devre koyduğumuzda, devre aşağıdaki hale gelecektir.

analiz-diyot-ideal-eslenik devre

Karşımıza çıkan devrede, çıkış terminali ile 0V arasında herhangi bir devre elemanı bulunmadığından, çıkış voltajı sıfıra eşittir. Şimdi ise, akımları bulabilmek için 100Ω’luk dirence bakalım. Direncin bir ucu 5V’a diğer ucu ise çıkış terminaline, yani 0V’a bağlı. Bu nedenle üzerinde oluşan voltaj farkı 5V’tur. Ohm Kanunu’nu kullanarak dirençten geçen akımı 5V/100Ω=50mA olarak buluruz. Diyotların özelliklerinin tamamen aynı olduğu kabul edilirse I1 ve I2 akımlarının birbirine eşit olduğu kabul edilebilir. Bu varsayımla I1=I2=25mA olur.

I1=I2=25mA I=50mA, VOUT=0

b) V1=5V, V2=0V


Bu durumda D1’in katotuna 5V uygulanıyor. Bu diyotun doğru polarma olabilmesi için, anot tarafından daha yüksek bir voltaj uygulanması gerekir. Yalnız devrede 5V’tan daha yüksek bir kaynak yok, bu nedenle D1 doğru polarma olamaz, ters polarmadır.

D2 diyotunun katoduna uygulanan 0V, aşağıda gösterilen yol boyunca akım akmasına ve D2’nin doğru polarma olmasına neden olur.

analiz-diyot-ideal-V1=5V, V2=0V durumu

VOUT ile V2 aynı tel üzerinde olduğundan, voltajları da eşit olmalıdır. Bu nedenle VOUT=0V olur. Direncin bir ucu 5V’a, diğer ucu 0V’a bağlıdır. Bu nedenle üzerinde 5V’luk bir voltaj düşümü olmalıdır. Ohm Kanunu’ndan, I akımını 5V/100Ω=50mA olarak buluruz. I1=0 olduğundan I2=50mA’dir.

I1=0, I2=I=50mA, VOUT=0V

c) V1=0V, V2=5V


Bu defa, giriş voltajları yer değiştirildiğinden, bir üstteki durumun tersi gerçekleşir. D1 doğru polarma ve D2 ters polarma olur ve devre D2 üzerinden tamamlanır. Çıkış terminali ile 0V kaynağı, aynı telde olduğundan çıkış voltajı 0’dır. I akımı 5V/100Ω=50mA olarak bulunur. I2=0 olduğundan, I1=50mA olur.

analiz-diyot-ideal-V1=0V, V2=5V durumu

I1=I=50mA, I2=0mA, VOUT=0V

d) V1=5V, V2=5V


Her iki terminalden de 5V sağlandığında ise, terminalleri arasında voltaj farkı oluşmadığından diyotların ikisinin birden ters polarma olmasını bekleriz.

analiz-diyot-ideal-V1=5V, V2=5V durumu

Devre tamamlanmadığından tüm akımlar sıfırdır ve bu da direnç üzerindeki voltaj düşümünü 0 yapar. Bu nedenle direncin iki terminali de aynı gerilime sahiptir ve çıkış voltajımız 5V olur.

I1=I2=I=0, VOUT=5V

ÖZET


Sonuçların özeti, aşağıdaki tabloda verilmiştir.

 
V1 V2 I1 I2 I VOUT
a) 0V 0V 25mA 25mA 50mA 0V
b) 5V 0V 0mA 50mA 50mA 0V
c) 0V 5V 50mA 0mA 50mA 0V
d) 5V 5V 0mA 0mA 0mA 5V
 

Şimdi, bu tabloda sadece V1, V2 ve VOUT sütunlarına odaklanalım. Yukarıdaki sonuçlara göre, Eğer V1 veya V2’den en az biri 0V olursa VOUT=0V oluyor. Yalnızca her iki girişin de 5V olduğu durumda, çıkış 5V olmaktadır. 5V’u mantık-1 seviyesi, 0V’u ise mantık-0 seviyesi olarak düşünürsek, aşağıdaki gibi bir doğruluk tablosu ile karşılaşırız.

 
Giriş-1 Giriş-2 Çıkış
0 0 0
1 0 0
0 1 0
1 1 1
 

Bu doğruluk tablosu VE kapısının doğruluk tablosudur. Bu nedenle yukarıdaki sorudaki devre, diyotlarla yapılmış basit bir VE kapısı olarak düşünülebilir.

VE Kapısı

Copyright © 2016 DEVRE OKULUTüm Hakları Saklıdır.