Знакомство с программой Micro-cap. Изучение характеристик и логических элементов транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) (стр. 4 из 5)

Анализ схемы рис.6 показывает, что типовые значения выходного напряжения равны

и , поэтому типовое значение помехоустойчивости для базового ЛЭ серии SN74 определяется значениями величин

Стандартные динамические параметры ЛЭ характеризуются временами задержки

при переходе выходного сигнала с высокого уровня на низкий, - при переходе выходного сигнала с низкого уровня на высокий или средним временем задержки сигналов в ЛЭ Задержки и показаны на рис.8 ( - эквивалентный входной сигнал ЛЭ, учитывающий взаимодействие физических входных сигналов и на рис.6; - выходной сигнал ЛЭ). Для стандартной серии SN74 . Указанное значение позволяет использовать триггеры данной серии при частоте переключения . Для других серий ИС, построенных на модифицированных базовых схемах ТТЛ, эти параметры равны: серия SN74L- , ; серия SN74H- , ; серия SN74S- , .

Упомянутые выше серии ИС ТТЛ, в названиях которых используется префикс SN, разработаны фирмой TI. Перечисленные ИС помимо фирмы-разработчика выпускаются многими другими фирмами -изготовителями. Другие фирмы-изготовители используют иные префиксы для идентичных ИС, поэтому в справочниках по ИС и учебной литературе префикс часто опускается.

В частности, названия цифровых ИС, включенных в библиотеку программы Micro-Cap (Component > DigitalLibrary), не содержат префикса, обозначающего фирму изготовителя.

5. ПРОГРАММА РАБОТЫ

5.1 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1. Изучить:

а) модели биполярных транзисторов и схемы замещения ключей в статических состояниях,

б) влияние резистивной нагрузки (параллельно транзистору или коллекторному резистору) на токи и напряжения в ключах в статических состояниях,

в) физику процессов при переключении транзистора из запертого состояния в насыщенное (задержка отпирания, фронт включения, накопление заряда) и из насыщенного состояния в запертое (рассасывание избыточного заряда, фронт выключения),

г) влияние коллекторной емкости и емкости нагрузки на переходные процессы в ключах,

д) особенности статических режимов и переключения транзисторов в ключе с управляющим транзистором (рис.2),

е) принцип работы базового логического элемента ТТЛ (рис.6), его свойства и характеристики (физика работы в статических состояниях и в режиме переключения, реализуемая логическая функция, стандартные статические и динамические параметры, работа при подключении нагрузки и сохранение работоспособности при ее подключении).

2. Исходные данные для выполнения расчетов (параметры элементов схем рис.1 и рис.2, в скобках приведены имена параметров моделей

биполярных транзисторов, используемые в программе Micro-Cap):

, , , , , , , , , , , .

3. Рассчитать для схемы рис.1, используя соответствующие модели транзистора:

а) статическое напряжение

, при котором транзистор отпирается,

б) статическое напряжение

, при котором транзистор входит в насыщение,

в) статические уровни выходного напряжения для ненагруженного ключа,

г) статические уровни выходного напряжения, если параллельно транзистору включен резистор нагрузки

,

д) минимальное сопротивление резистора нагрузки

, включенного параллельно резистору , при котором открытый транзистор остается насыщенным,

е) зависимости длительности фронта включения

, длительности стадии рассасывания и длительности фронта выключения от амплитуды входных отпирающих импульсов.

4. Рассчитать для схемы рис.2, используя соответствующие модели транзистора, длительность стадий переключения ключа

, , , если ключ управляется положительными импульсами с амплитудой . Начальный уровень входного напряжения считать равным нулю.

5.2 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

(результаты по всем пунктам программы работы документировать и включить в отчет)

1. Вызвать программу Micro-Cap (ярлык Micro-CapEvaluation 8.0)

2. Открыть (File > Open > DATARUS > 1p-1.CIR) и исследовать

Схему 1:

а) получить передаточные характеристики (ПХ) ключей (Analysis > DC... > Run);

б) определить по ним напряжения, при которых транзисторы открываются и при которых входят в насыщение, сравнить полученные значения с расчетными;

в) определить и объяснить значения статических уровней ПХ;

г) подключить нагрузку R5 на выход ключа и повторить п.п. а) и в), сравнить значения уровней ПХ с результатами расчета;

д) получить ПХ ключей при вариации сопротивления нагрузки R5 (DC > Stepping > StepItYes > OK > F2); проследить за изменением формы ПХ, задокументировать и объяснить изменения;

е) выключить режим вариации сопротивления нагрузки и выйти из режима анализа (DC > Stepping > StepItNo > OK > F3);

ж) выключить нагрузку R5;

з) получить переходные характеристики ключей (Analysis > Transient > Run), определить стадии переходных процессов при включении и выключении транзисторов, сравнить работу ключей и объяснить результаты;

и) получить переходные характеристики ключей при вариации амплитуды управляющих импульсов (Transient > Stepping > StepItYes > OK > F2); получить и построить графики зависимостей длительности фронта включения, длительности стадии рассасывания, длительности фронта выключения от амплитуды входных импульсов, сравнить с расчетными зависимостями; проследить за изменением формы выходных импульсов, задокументировать изменения;