Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Микроэлектроника» Москва 2006 (стр. 3 из 3)

Задание

1. Снять передаточную характеристику ТТЛ-ключа. Определить уровни выходного сигнала U¹вых и Uºвых, пороговые напряжения U¹вх.пор и Uºвх.пор. Оценит логический перепад ТТЛ-ключа и его статическую помехоустойчивость.
2. Снять входную характеристику ТТЛ-ключа и определить токи I¹вх и Iºвх, .
3. Снять выходные характеристики ТТЛ-ключа во включенном и выключенном состояниях. Определить нагрузочную способность исследуемого ключа в состояниях логической единицы I¹вых и нуля Iºвых .
4. Определить коэффициент разветвления по выходу в каждом из логических состояний.
5. Измерить потребляемую схемой мощность в состояниях логической единицы и нуля и оценить среднюю потребляемую ТТЛ-ключом мощность.
6. Экспериментально определить среднюю задержку распространения сигнала в ТТЛ-ключе.
7. Дать заключение о свойствах исследуемого объекта, сопоставив его параметры с аналогичными у других ключей.

МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТТЛ-КЛЮЧА

В EWB -5.12 pro.

Схему начинают создавать с транзистора , щелкнув мышкой по транзистору,

выбираем любой реальный транзистор из библиотеки ,входят в режим редактирования Edit и в соответствии со справочными данными изменяют

параметры ,далее кнопку Rename,OK-транзистор готов.

В библиотеке EWB -5.12 pro. многоэмиттерного транзистора нет ,его создают из нескольких n-p-n транзисторов ,объединяя их базы и коллекторы.(см. рис. )

Создав схему ТТЛ ключа,

выделяем её. Далее нажи-

маем кнопку

, в Subcircuit пишем название схемы ,

затем выбираем Copy from Circuit (см. рис. ) – вся схема

ограничилась рамкой. Следующий шаг –создаем входные

и выходные контакты , от края схемы протягиваем линию

до границы рамки- появился « пин », закрываем рамку .

Тот модуль , который был создан , будет храниться в нижней строке

меню в квадрате

Нажав на и выдвинув на

рабочий стол мы получим модуль ТТЛ-ключа

. (Исходную схему , которая осталась на рабочем столе –можно удалить ) Если дважды щелкнуть мышкой по

модулю –можно войти в режим редактирования схемы.Таким образом, можно

создавать свою библиотеку схем, не нагромождать рабочий стол и проводить

экспериметы на уровне функциональных или структурных схем.

Для данной работы потребуется создать еще несколько модулей : уровень

логического нуля , логической единицы и нагрузку Во всех эксперементах будет использоваться седующая структурная схема:

На один из входов ТТЛ всегда подается уровень логической

логической единицы ,к выходу подключена нагрузка ,

меняем состояние только на втором входе , в зависимости от поставленной задачи .

Для построения передаточной характеристики используют схему (рис.)

На генераторе устанавливают пилообразные импульсы F=1 kHz, скважностью 30% , по осциллограммам на входе и выходе строят зависимость Uвых=F(Uвх) .

Эту зависимость можно получить значительно

быстрей ,если использовать анализ DC Sweep.

В этом анализе задается диапазон изменения

амплитуды входного сигнала, шаг и № узла на выходе схемы .

Для построения входной характеристики ТТЛ-ключа будет использоваться эта же схема с добавлением источника напряжения, управляемого током

Аналогично в этом анализе задается диапазон изменения

амплитуды входного сигнала, шаг и входной узел.

Выходная характеристика ТТЛ-ключа состоит из двух ветвей.В зависимости от положения кнопки в анализе DC Sweep задают диапазон

изменения источника выходного напряжения Uвых=0-0.1 с шагом =0.01,

(либо Uвых=2-5 с шагом=0.1) и

номер выходного узла.

В этой же схеме по амперметру, который находится внутри модуля, определяют

I потребления в состоянии нуля и в состоянии единицы. Умножив на 5 вольт, по-

лучают потребляемую мощность.

Соединив входы ТТЛ-ключа со входами логического конвертора,

выход ТТЛ-ключа с выходом прибора можно получить таблицу истинности ТТЛ-ключа.

С помощью этого прибора,задав в нижнем окне функцию алгебра-логики ,можно получить принципиальную схему в базисе И-НЕ и ИЛИ,

а также можно перевести схему из одного базиса в другой и сделать минимизацию схемы.

Следующие два прибора-удобные для исследования цифровых схем –

генератор слова, с помощью которого можно задавать любую числовую последовательность,бинарный код, можно исследовать схему в пошаговом режиме и

циклическом.

Подготовим приборы к работе:у генератора

нажмем кнопку Pattern поставим точку напротив Up counter –в левом столбце появился

готовый код ,зададим частоту F=500 kHz

выбираем Сycle-циклический режим.

Другой прибор- логический анализатор.

Этот прибор представляет собой 16-и

канальный осциллограф ,предназначенный для работы только с цифровыми сигналами.Нажмем левую кнопку Set.Установим частоту работы анализатора –минимум в 2 раза больше, чем частота генератора.Впоследующих окнах добавим несколько нулей-

увеличим время анализа и скорректируем амплитуду. Когда приборы готовы-включаем питание.Чтобы остановить изображение нажимаем –Resume.