Исследование характеристик ТТЛ логических элементов

Санкт-Петербургский  государственный политехнический  университет.

Факультет технический  кибернетики.

Кафедра системный  анализ и управление.

Дисциплина Схемотехника.

Лабораторная  работа № 1

Исследование характеристик  ТТЛ логических элементов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Мулладжанов Д.В. 

                    Группа 3082/1        

Проверил: Ефремов А.А.

2013г.

 

1. Цели работы

Ими являются: получение навыков  экспериментального определения характеристик  параметров логических элементов, освоение методики проверки работоспособности элементов, получение навыков монтажа электронных устройств.

     

2. Исследование схемы измерения передаточной характеристики.

2.1 Схема измерения передаточной характеристики

 

В лаборатории экспериментально исследуются  передаточная характеристика, временные параметры и нагрузочная способность логического элемента.

Передаточная характеристика снимается  с помощью схемы, показанной на рис. Изменяя сопротивление переменного резистора, можно изменить входное напряжение в пределах 0 ... 3 В. Осциллографом измеряют выходное напряжение. С помощью светодиода осуществляется визуализация состояния ЛЭ. Таблица истинности получается путем подачи на входы 1 и 2  ЛЭ комбинаций логических 1 и 0 с помощью тумблеров и регистрации логики на выходе с помощью светодиода.

 

Таблица истинности И-НЕ

 

Uвх		Uвых
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

 

Передаточная характеристика элемента

 

Uвх	Uвых
0	2,9
0,5	2,9
1	2,9
1,2	2,6
1,4	1
1,5	0,5
1,8	0,4
2	0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Исследование нагрузочной способности

 

Исследование нагрузочной способности ЛЭ выполняется по схеме рис. От двух генераторов Г1 и Г2, расположенных на макете на входы ЛЭ И-НЕ подаются напряжения. К выходу микросхемы подсоединяются входы (до 10, 12 шт.) других ЛЭ той же или другой микросхемы. Длительности времени спада и нарастания импульсов на выходе микросхемы будут увеличиваться в зависимости от числа подсоединенных входов. В качестве нагрузки берутся входы других логических элементов, а также конденсаторы, имеющиеся на макете. С помощью осциллографа определяется время задержки распространения t^в,н_зд.р и t^н,в_зд.р при отсутствии нагрузки и с нагрузкой

 

Осциллограмма схемы измерения нагрузочной  способности без нагрузки:

 

 

Uвх_min=0, Uвх_max=3.6, U^н_вых=0, U^в_вых=3

Табличные значение U^н_вых не более 0.4, U^в_вых=2.6

 

 

 

 

 

 

 

 

Осциллограмма схемы измерения  нагрузочной способности c нагрузкой:

 

 

t^в,н_зд.р=15нс. t^н,в_зд.р=24нс.

 

Табличные значения: t^в,н_зд.р=15нс. t^н,в_зд.р=22нс.

 

Осциллограмма схемы измерения  нагрузочной способности c нагрузкой и конденсатором:

 

 

 

 

t^в,н_зд.р=15нс. t^н,в_зд.р=22нс.

 

Табличные значения: t^в,н_зд.р=15нс. t^н,в_зд.р=22нс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Определение времени нарастания  и спада импульса с помощью  схемы тестового генератора.

 

 

Скорости переключения микросхем  достаточно высоки и для определения времен задержки t^в,н_зд.р и t^н,в_зд.р с помощью относительно медленных осциллографов используем схему тестового генератора (рис. 7, а). Эта схема применяется в качестве тестовой на ЧИПе при разработке новых высокоскоростных ЛЭ. Для возникновения автоколебаний в кольце должно быть нечетное число инверторов, определяемое скоростью переключения ЛЭ и разрешающей способностью осциллографа. Из рис. 7, б нетрудно определить период колебаний:

 

Т = 3 (t_нр + t_сп).

Для микросхем серии 555, 1531 и 1533 t_нр » t_сп, поэтому

t_нр = t_сп »  t^в,н_зд =  t^н,в_зд  =  Т/6.

Влияние измерительной аппаратуры на форму импульса может оказаться  весьма существенным. Прямоугольные импульсы на ее входе могут быть преобразованы в гармонические с малой амплитудой колебаний при полосе пропускания усилителя осциллографа значительно меньше той, что требуется для правильного воспроизведения времени спада и нарастания. Чтобы убедиться в этом, следует увеличить число ЛЭ в кольце до 5 или 7. Рост амплитуды колебаний укажет на работу усилителя осциллографа на спаде его амплитудно-частотной характеристики, т.е. работе в режиме интегратора.

Осциллограмма работы тестового генератора:

 

 

t_нар=35нс. t_сп=20нс.

 

 

Осциллограмма работы тестового  генератора при подключении 7 ЛЭ:

 

 

t_нар=35нс. t_сп=20нс.

 

Выводы и результаты

 

В ходе работы были получены навыки монтажа  и проверки работоспособности электронных  устройств, экспериментального определения  характеристик параметров ЛЭ. Сравнивая данные полученные в ходе эксперимента с табличными, в некоторых случаях можно наблюдать незначительные расхождения. Это может быть связано с наличием помех, которые могут быть вызваны плохими контактами на установках.