Интегральные логические элементы (стр. 3 из 5)

6. Порядок выполнения работы

Познакомиться с лабораторным стендом и с наборным полем стенда. Найти ручки управления и необходимые приборы на наборном поле стенда.

– Определение статических характеристик.

Для определения статических характеристик и параметров ИМС ТТЛ нужно собрать схему исследования согласно рис. 11, а (источник +5 В подключается к ЛЭ при включении питания стенда). Выходное напряжение измеряется цифровым вольтметром.

Изменяя напряжение на входе с помощью потенциометра В1, фиксировать входной ток, входное и выходное напряжения. Особо отметить входное напряжение, при котором I_вх = 0. Для уверенного построения характеристик следует получить 8–10 точек отсчетов, увеличивая их частоту при быстром измерении той или иной величины.

Рис. 11. Схемы для экспериментального изучения передаточной и входной характеристик

Рис. 12. Схемы для снятия выходных характеристик

Измерить входной ток I⁰_вх и I¹_вх при работе ЛЭ друг на друга. Для этого собрать схему измерения согласно рис. 11 (б). Для получения на выходе DD2 низкого уровня – «0», вход ее необходимо подключить к высокому уровню – «I». Для обеспечения «I» – вход подключить к низкому уровню – «0».

– Исследование выходных характеристик

Собрать схему измерения согласно рис. 12а, подключив вход DD1 к «0». Изменяя величину R_н, регистрировать ток I¹_н = I¹_вх и U¹_н = U¹_вх

Внимание! Следите, чтобы выходной ток не превысил допустимый для данного типа ИМС. Данные свести в табл. 3.

Изменить схему, подключив вход ЛЭ к «I». В этом случае ток нагрузки «втекает» в ЛЭ. Изменяя напряжение делителя R1, регистрировать I⁰_н и U⁰_вых. Данные свести в табл. 3.

Таблица 3

U⁰_вых, В

I⁰_н, мА

– Исследование ЛЭ с тремя состояниями выходной проводимости

Рис. 13. Схема исследования ЛЭ в третьем состоянии

Собрать схему (см. рис. 13). На вход ЛЭ DD1 подать «1». На выходе элемента окажется низкий уровень напряжения, что и будет зафиксировано вольтметром. На вход DD2 подать «0». Убедиться, что это не повлияло на состояние выхода DD1. Подключить вход DD2 к ‘1’. При этом на выходе инвертора будет низкий потенциал и он закроет транзистор VT4 микросхемы DD1. В результате оба выходных транзистора DD1 окажутся закрытыми, что соответствует третьему состоянию с высоким выходным сопротивлением.

– Помехоустойчивость ТТЛ

Собрать схему согласно рис. 14. Постепенно увеличивая амплитуду импульсов на входе ЛЭ, отметить момент, когда на выходе появятся заметные помехи, составляющие 0,1 от полной амплитуды выходного напряжения. Измерить осциллографом амплитуду импульсов на входе.

Рис. 14. Схема для определения помехоустойчивости ЛЭ ТТЛ

Рис. 15. Схемы формирователей и генераторов на ТТЛ элементах. Сопротивление RI может отсутствовать, сопротивление R2 выбирать в пределах к2 – 4к

– Исследование комбинационной схемы

– Проверить соответствие таблице истинности преобразований, представленных на рис. 5. Для этого подавать на вход ЛЭ уровни «О» и «I», отмечая результат на выходе.

– Собрать спроектированную комбинационную схему и убедиться в правильности ее функционирования. Входные сигналы Х и Т взять с регистра кодов. Выход контролируется с помощью лампочки индикации.

– Формирователи на ЛЭ

Собрать одну из схем формирователей на ЛЭ ТТЛ и убедиться в ее работоспособности с помощью осциллографа (рис. 15). Запускающие импульсы и перепады напряжения взять с соответствующих выходов, расположенных на наборном поле.

Подать на один вход схемы И-НЕ импульс с ГИ, а на другой – импульс со спроектированного формирователя (оба импульса должны быть положительной полярности). Сравнить длительность импульса на выходе ЛЭ с длительностями на входе. Изобразить осциллограммы, объяснить результат.

7. Обработка результатов измерений

7.1 По результатам измерений построить графики передаточной U_вых = F(U_вх), входной I_вх = F(U_вх) и выходной U_вых = F(I_вых) характеристик. Из графиков определить пороговое напряжение, входное сопротивление для низкого и высокого уровня напряжения на входе (0,4 и 2,4 В), а также выходное сопротивление при низком и высоком уровнях напряжения на выходе:

R_вых = ∆ U_вых / ∆I_н(U_вх).

По полученным результатам вычислить коэффициент объединения по входу и нагрузочную способность рассмотренного ЛЭ.

7.2 Записать логическую функцию выбранного варианта. Показать этапы ее минимизации. Составить схему соединений ЛЭ полученной функции в базисе И-НЕ (И-ИЛИ-НЕ).

Объяснить полученные результаты.

8. Содержание отчета

В отчете к лабораторной работе представить:

– схемы измерений, таблицы результатов и расчеты,

– этапы анализа логической функции и ее минимизации, схемы соединений;

– схемы для проверки таблиц истинности и результаты;

– схему формирователя с анализом ее работы;

– осциллограммы работы формирователя.

Библиографический список

1. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: учебное пособие для вузов / Е.П. Угрюмов. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2004.

800 с.: ил.

2 Бабич Н.П. Компьютерная схемотехника./ Н.П. Бабич, И.А. Жуков. Киев.: «МК-Пресс», 2004. 576 с.: ил.

3 Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники/ А.Г. Алексенко. 3‑е изд., перераб и доп. М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2002. 448 с.: ил.

4 Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования/ Ю.В. Новиков. М.: Мир, 2001. 379 с.: ил.

5 Прянишников В.А. Электроника: курс лекций / В.А. Прянишников. СПб.: «Корона принт», 1998. 400 с. ил.

6 Завадский В.А. Компьютерная электроника / В.А. Завадский. Киев: ТОО ВЕК, 1996. 368 с. ил.

7 Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника / Ю.Ф. Опадчий, О.П Глудкин, А.И Гуров. М.: Изд. «Горячая линия – телеком», 1999. 768 с. ил.

8 Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре/ Е.А. Зельдин. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 280 с. ил.

9 Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: справочник/ В.Л. Шило. 2-е изд. Челябинск: Металлургия, Челябинское отд-ние, 1989. 352 с. ил.

Приложение 1

Описание лабораторной установки

Измерение параметров интегральных логическихсхем осуществляется на универсальном лабораторном стенде.

Универсальный лабораторный стенд имеет на передней панели ряд стабилизированных источников питания. Источники питания с помощью внешних проводничков подключаются к исследуемым схемам. С помощью таких же проводничков соединяются соответствующие выводы микросхем. Измерительные приборы подключаются к схеме внешними проводами.

На рисунке представлено коммутационное поле лицевой панели лабораторного стенда. На ней имеются выводы разъемов, в которые можно устанавливать исследуемые микросхемы. На стенде имеются генераторы одиночных импульсов (ГОИ) и непрерывной последовательности импульсов (ГИ), лампочки индикации состояния ЛЭ, счетчики импульсов (СТ1 и СТ2) с цифровым индикатором, переключатели и некоторые другие элементы, необходимые для выполнения исследований.

Приложение 2

Шесть элементов НЕ	Шесть буферных формирователей с открытым коллекторным выходом
К155ЛН1, К155ЛН2, К155ЛН3, К155ЛН5, КP1533ЛН1, КP1533ЛН2	К155ЛН4

№выв.	Назначение	№выв.	Назначение
1	Вход X1	8	Выход Y4
2	Выход Y1	9	Вход X4
3	Вход X2	10	Выход Y5
4	Выход Y2	11	Вход X5
5	Вход X3	12	Выход Y6
6	Выход Y3	13	Вход X6
7	Общий	14	UП

Шесть логических элементов с буферным выходом

К564ЛН2