ZESPÓŁ LABORATORIÓW TELEMATYKI TRANSPORTU

ZAKŁAD TELEKOMUNIKACJI W TRANSPORCIE

WYDZIAŁ TRANSPORTU

POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 21

Komputerowe pomiary parametrów bramki

NAND TTL

DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO

WARSZAWA 2011

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
Wydział Transportu PW. Warszawa 2011.

2

A. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z parametrami układów logicznych na

podstawie podstawowej bramki NAND. W

szystkie pomiary zostaną wykonane za

pomocą programu LabView na komputerze wyposażonym w odpowiednią kartę
wejść/wyjść. Aby rozpocząć pomiary należy uruchomić komputer i wywołać program
LabView w wersji 7.0. Następnie otworzyć projekt o nazwie Charakterystyka.vi.
Pojawi się obraz jak na rysunku poniżej.

Rys.1. Pulpit projektu „Charakterystyka”.

Otw

arty projekt umożliwia pomiary dwóch napięć i jednego prądu oraz regulację

napięcia na jednym wyjściu od 0 do 5 V.

B. Przebieg ćwiczenia

1)

Charakterystyka przejściowa bramki NAND.

- Bramka standardowa

Regulując rezystorem suwakiem należy odczytać wartości napięcia wejściowego

U

we

i wyj

ściowego U

wy

, odpowiednio na woltomierzach U1 i U2 (patrz rys.1 i rys.2).

Następnie z uzyskanych pomiarów wykreślić charakterystykę U

wy

= f (U

we

). Liczba

pomiarów minimum 10.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
Wydział Transportu PW. Warszawa 2011.

3

1

2

14

3

¼

7400

7

C

A

U

CC

= 5V

U

we

A

C

U

wy

C

A

U

we

SUWAK

POMIAR

POMIAR

Rys.2. Schemat ideowy układu do zdejmowania charakterystyki przejściowej bramki NAND.

Regulując suwakiem należy odczytać wartości napięcia wejściowego U

we

i prądu

zasilającego bramkę I

CC

, odpowiednio na woltomierzu U1 i amperomierzu I1, (patrz rys.1 i

rys.3

). Następnie z uzyskanych pomiarów wykreślić charakterystykę I

CC

= f (U

we

). Liczba

pomiarów minimum 10.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
Wydział Transportu PW. Warszawa 2011.

4

1

2

14

3

¼ 7400

7

C

A

A

C

A

C

U

CC

= 5V

R

U

we

U

wy

I

CC

C

A

U

we

Suwak

Pomiar

Pomiar

Rys.3. Schemat ideowy układu do zdejmowania charakterystyki ICC = f (UWE) bramki NAND.

-

Bramka linearyzowana

Regulując suwakiem należy odczytać wartości napięcia wejściowego U

we

i

wyj

ściowego U

wy

, odpowiednio na woltomierzach U1 i U2 (patrz rys.1 i rys.4

). Następnie z

uzyskanych pomiarów wykreślić charakterystykę U

wy

= f (U

we

). Powtórzyć pomiary dla

różnych wartości rezystancji R2. Liczba pomiarów minimum 10.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
Wydział Transportu PW. Warszawa 2011.

5

1

2

14

3

¼

7400

7

C

A

A

C

A

C

U

CC

= 5V

R

R

1

U

we

U

wy

I

CC

POMIAR

POMIAR

C

A

U

we

SUWAK

POMIAR

Rys.4. Schemat ideowy układu do zdejmowania charakterystyki przejściowej linearyzowanej
bramki NAND.

-

Bramka Schmitt’a.

Regulując suwakiem należy odczytać wartości napięć wejściowego U

we

i

wyj

ściowego U

wy

, na woltomierzach odpowiednio U1 i U2 (patrz rys.1 i rys. 5). Pomiary

przeprowadzić zmieniając U

we

od 0 do 5V i w odwrotnym kierunku. Następnie z

uzy

skanych pomiarów wykreślić charakterystykę U

wy

= f (U

we

). Liczba pomiarów minimum

10 w każdym kierunku zmian U

we

.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
Wydział Transportu PW. Warszawa 2011.

6

1

2

14

3

¼

7

C

A

U

CC

= 5V

U

we

A

C

U

wy

74135

Rys.5. Schemat ideowy układu do zdejmowania charakterystyki przejściowej bramki NAND
Schmitt’a.

2) Charakterystyka wejściowa bramki NAND.

Regulując suwakiem należy odczytać wartości napięć U

we

i prądu I

we

wej

ściowego,

na woltomierzu U1 i amperomierzu I1 (patrz rys.1 i rys. 6

). Następnie z uzyskanych

pomiarów wykreślić charakterystykę I

we

= f (U

we

). Liczba pomiarów minimum 10.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
Wydział Transportu PW. Warszawa 2011.

7

1

2

14

3

¼ 7400

7

C

A

A

C

U

CC

= 5V

R

U

we

U

we

A

C

I

we

SUWAK

POMIAR

POMIAR

Rys.6. Schemat ideowy układu do zdejmowania charakterystyki wejściowej bramki NAND


3) Charakterystyki wyjściowe bramki NAND.

-

W stanie wysokim.

Regulując rezystorem R1 należy odczytać wartości napięć U

wy

i prądu I

wy

wyjściowego, odpowiednio na woltomierzu U2 i amperomierzu I1 (patrz rys.1 i rys. 7).
Na

stępnie z uzyskanych pomiarów wykreślić charakterystykę U

wy

= f (I

wy

) w stanie

wy

sokim. Liczba pomiarów minimum 10.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
Wydział Transportu PW. Warszawa 2011.

8

1

2

14

3

¼ 7400

7

U

CC

= 5V

A

C

C

A

U

wy

I

wy

R

R

1

Rys.7. Schemat ideowy układu do zdejmowania charakterystyki wyjściowej w stanie wysokim
bramki NAND.

- W stanie niskim.

Regulując rezystorem R1 należy odczytać wartości napięć U

wy

i prądu I

wy

wyjściowego, odpowiednio na woltomierzu U2 i amperomierzu I1 (patrz rys.1 i rys. 8).
Na

stępnie z uzyskanych pomiarów wykreślić charakterystykę U

wy

= f (I

wy

) w stanie niskim.

Liczba pomiarów minimum 10.

1

2

14

3

¼ 7400

7

U

CC

= 5V

A

C

C

A

U

wy

I

wy

R

R

1

U

CC

= 5V

U

CC

= 5V

Rys.8. Schemat ideowy układu do zdejmowania charakterystyki wyjściowej w stanie niskim bramki
NAND.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
Wydział Transportu PW. Warszawa 2011.

9

C. Zagadnienia do opracowania

Należy przygotować się z zakresu wiedzy obejmującej takie zagadnienia jak:
cyfrowe bramki w technice TTL a w szczególności, należy przygotować odpowiedzi
na poni

ższe pytania i polecenia:

1)

Wymień znane Ci techniki realizacji bramek. Wymień ich wady i zalety.

2) Narysuj schemat budowy bramki NAND zrealizowanej w technice DTL (Diode

Transistor Logic

). Jaką rolę spełniają tam poszczególne elementy?

3)

Co to jest obciążalność bramki?

4)

Podaj podstawowe parametry elementów logicznych w technice TTL (Transistor
Transistor Logic).

5) Narysuj schemat budowy bramki NAND zrealizowanej w technice TTL (Transistor

Transistor Logic

). W jakich stanach są poszczególne tranzystory przy wysokim i niskim

poziomie na wyj

ściu bramki?

6)

Narysuj i opisz charakterystykę przejściową bramki NAND TTL.

7)

Narysuj i opisz charakterystykę przejściową linearyzowanej bramki NAND TTL.

8)

Narysuj i opisz charakterystykę przejściową bramki NAND Schmitt’a TTL.

9) Narysuj symbol bramki AND, OR, NAND, NOR, EX-OR, EX-nor i podaj tabele prawdy.
10)

Wymień zalety i wady wykorzystania wspomagania komputerowego (na przykładzie
programu LabView) jako narzędzia pomiarowego.

D. Literatura

[1]. Wawrzyński W.: Podstawy współczesnej elektroniki. OWPW 2003.
[2] Pieńkoś Jan, Turczyński Janusz.: TTL w systemach cyfrowych. WKiŁ 1986
[3]. Tietze U., Shenk Ch.:

Układy półprzewodnikowe. WNT 1987

[4]. Misiurewicz P.: Podstawy techniki cyfrowej. WNT
[5]. Misiurewicz P.: Podstawy automatyki cyfrowej. WSiP
[6]. Piecha Jan.: Elementy cyfrowe TTL. Uniwersytet

Śląski 1983

[7]. Kruszyński H., Misiurewicz P., Perkowski M., Rydzewski A. Zbiór zadań z teorii

układów logicznych. PW 1986