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

2

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

ELIU - c´w.9

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

4

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

ELIU - c´w.9

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

6

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

ELIU - c´w.9

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