INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH
LAB. ELEMENTÓW I
ZAKŁAD UKŁADÓW I SYSTEMÓW
UKŁADÓW
ELEKTRONICZNYCH
ELEKTRONICZNYCH
C
´ wicz.
Rok akad.
9
BRAMKI CYFROWE
1999/2000
Data wykonania c´wicz.
Zespół
Imie˛ i Nazwisko
Ocena
......................
Prowadza˛cy zaje˛cia
..........................
1.
Cze˛sć´ projektowa c´wiczenia.
1.1.
Wykres charakterystyki przejsćiowej U
=f(U ); 0≤U ≤5V inwertera z
OUT
IN
IN
układu 74LS04, którego schemat ideowy przedstawiono w skrypcie "Elementy i układy elektroniczne" na rys.7.1 znajduje sie˛ na stronach od..... do ...... na dodatkowych kartkach doła˛czonych do sprawozdania.
Obliczone wartosći poziomów U
i U , amplitudy logicznej, napie˛cia
H
L
progowego U
oraz marginesów szumowych NML i NMH dla obu stanów punktu T
wejsćiowych inwertera zostały zebrane w tabeli 1.
Tabela 1
Układ 74LS04
U
U
U - U
U
NML
NMH
H
L
H
L
punktu T
1.2.
Wykres charakterystyki przejsćiowej U
=f(U ); 0≤U ≤5V inwertera z
OUT
IN
IN
układu 74HCU04, którego schemat ideowy przedstawiono w skrypcie na rys.7.2
znajduje sie˛ na stronach od..... do ...... na dodatkowych kartkach doła˛czonych do sprawozdania.
Obliczone wartosći poziomów i amplitudy logicznej, napie˛cia progowego oraz marginesów szumowych dla obu stanów wejsćiowych inwertera zostały zebrane w tabeli 2.
Tabela 2
Układ 74HCU04
U
U
U - U
U
NML
NMH
H
L
H
L
punktu T
INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH PW - 1999
Bramki cyfrowe - sprawozdanie
ELIU - c´w. 9
1.3.
Schemat blokowy układu do oscyloskopowej obserwacji charakterystyk przejsćiowych inwerterów cyfrowych znajduje sie˛ na rys.S1.
Rys.S1. Schemat blokowy układu do obserwacji charakterystyk przejsćiowych inwerterów.
1.4.
Schemat blokowy układu do oscyloskopowej obserwacji oraz pomiarów metoda˛
punkt po punkcie charakterystyki wyjsćiowej inwerterów cyfrowych dla niskiego stanu na wejsćiu inwertera przedstawiono na rys.S2.
Rys.S2. Schemat blokowy układu do obserwacji i pomiaru charakterystyk wyjsćiowych inwerterów cyfrowych.
1.5.
Schemat blokowy układu do oscyloskopowej obserwacji oraz pomiaru usŕednionego czasu propagacji sygnału cyfrowego przez pojedynczy inwerter INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH PW - 1999
Bramki cyfrowe - sprawozdanie
3
przedstawiono na rys.S3.
Pomiar poszukiwanego czasu t
wyobraz˙am sobie naste˛puja˛co:
pd
Rys.S3. Schemat blokowy układu do pomiaru parametrów czasowych inwerterów.
Układ pomiarowy przedstawiony na rys.S3 be˛dzie równiez˙ słuz˙ył do pomiaru usŕednionego czasu propagacji metoda˛ generacyjna˛. W pe˛tli złoz˙onej z 5
kaskadowo poła˛czonych inwerterów I - I (patrz skrypt: rys.7.4) ustala˛ sie˛
2
6
drgania o okresie (podaj zalez˙nosćód t ): pd
INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH PW - 1999
Bramki cyfrowe - sprawozdanie
ELIU - c´w. 9
2.
Cze˛sć´ dos´wiadczalna c´wiczenia.
2.1.
Obserwacja na ekranie oscyloskopu charakterystyk przejsćiowych inwerterów z róz˙nych rodzin układów scalonych.
2.1.1. Zmontowałem układ pomiarowy zgodnie ze schematem blokowym przygotowanym na rys.S1.
Na rys.S4, S5 i S6 przedstawiam przerysowane z ekranu oscyloskopu charakterystyki przejsćiowe inwerterów z naste˛puja˛cych układów scalonych: 74LS04 i 74HCT04, 74LS14 i 74HC14, 74HCU04 i 74HC04. Wyznaczone z ekranu lampy oscyloskopowej wartosći parametrów statycznych badanych inwerterów zanotowałem obok naszkicowanych charakterystyk przejsćiowych.
Rys.S4. Charakterystyki przejsćiowe inwerterów z układów 74LS04 i 74HCT04.
Porównanie charakterystyk oraz wartosći parametrów otrzymanych dos´wiadczalnie z charakterystykami i wartosćiami obliczonymi w cze˛sći przygotowawczej c´wiczenia: INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH PW - 1999
Bramki cyfrowe - sprawozdanie
5
Rys.S5. Charakterystyki przejsćiowe inwerterów z układów 74LS14 i 74HC14.
Rys.S6. Charakterystyki przejsćiowe inwerterów z układów 74HCU04 i 74HC04.
2.2.
Obserwacja charakterystyk wyjsćiowych inwerterów z róz˙nych rodzin układów scalonych.
2.2.1. Zmontowałem
układ
pomiarowy
zgodnie
ze
schematem
blokowym
przygotowanym na rys.S2.
Na
rys.S7
naszkicowałem
obserwowane
na
ekranie
oscyloskopu
charakterystyki wyjsćiowe (dla niskiego stanu na wejsćiu) inwerterów z układów INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH PW - 1999
Bramki cyfrowe - sprawozdanie
ELIU - c´w. 9
scalonych: 74LS04, 74HCU04 i 74HC04.
Rys.S7. Charakterystyki wyjsćiowe inwerterów z układów 74LS04, 74HCU04 i 74HC04.
2.2.2.
W zaciskach Z i Z umiesćiłem płytke˛ z rezystorem o nominalnej wartosći 1
2
rezystancji R = 220 Ω.
Wyniki pomiarów wartosći napie˛cí rezystancji, niezbe˛dnych do wyznaczenia wartosći pra˛du płyna˛cego przez diode˛ s´wieca˛ca˛
oraz obliczona˛ wartosć´ pra˛du diody przedstawiam w tabeli 3.
Tabela 3
U
U
R
I
Z1
Z2
F
2.3.
Pomiar usŕednionego czasu propagacji sygnału cyfrowego przez pojedynczy inwerter - metoda 1 (bezposŕednia).
2.3.1. Zmontowałem układ pomiarowy zgodnie ze schematem blokowym przygotowanym na rys.S3. Ustawiłem przeła˛cznik P
w pozycji ........................... a
1
przeła˛cznik P w pozycji ......
2
Zmierzone
wartosći
przesunie˛cia
czasowego
∆t mie˛dzy sygnałami
pojawiaja˛cymi sie˛ na WY1 i WY2 wkładki DBC 1, gdy w podstawce ZIF
znajduja˛ sie˛ kolejno układy: 74LS04, 74LS14, 74HCU04, 74HC04, 74HCT04, 74HC14 zanotowałem w tabeli 4. W tej samej tabeli umiesćiłem obliczone wartosći t
dla inwerterów, z których składaja˛ sie˛ te układy.
pd
INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH PW - 1999
Bramki cyfrowe - sprawozdanie
7
Tabela 4
Parametr
74LS04
74LS14
74HCU04
74HC04
74HCT04
74HC14
∆t[ns]
t [ns]
pd
Komentarz:
2.4.
Pomiar usŕednionego czasu propagacji sygnału cyfrowego przez pojedynczy inwerter - metoda 2 (generacyjna).
2.4.1. Wyniki pomiaru okresu (T) drgan´ wytwarzanych przez kaskade˛ 5 inwerterów poła˛czonych w piersćienóraz obliczone wartosći t zanotowałem w tabeli 5.
pd
Tabela 5
Parametr
74LS04
74LS14
74HCU04
74HC04
74HCT04
74HC14
T[ns]
t [ns]
pd
Oto porównanie wyników pomiarów t
otrzymanych obu metodami:
pd
INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH PW - 1999