LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Ćwiczenie 1

PODSTAWOWE BRAMKI LOGICZNE

1. Wprowadzenie

Tematem ćwiczenia są podstawowe właściwości elementarnych bramek logicznych TTL. Układ badany umożliwia obserwację statycznych charakterystyk przejściowych U_WY=f(U_WE) podstawowej bramki: TTL, TTL-LS, bramki TTL z histerezą (tzw. Schmitt NAND), bramki TTL-OC z otwartym kolektorem oraz bramki TTL mocy. Poza tym układ umożliwia obserwację przebiegów czasowych na wyjściu łańcucha bramek TTL-LS i TTL-S sterowanych impulsowo oraz pomiar prądu zasilania tych bramek.

Do wykonania ćwiczenia potrzebne są następujące przyrządy pomocnicze:

• dwukanałowa wkładka charakterograficzna SN7212

• generator impulsów prostokątnych typ DF1641B

• zasilacz bramek logicznych SN0312

• wkładka DD101B

• oscyloskop typ HUNG CHANG 5502 20MHz

2. Opis techniczny wkładek pomiarowych

1. Wkładka DD101B

Opis techniczny wkładki pomiarowej DD101B:

Płytę czołową, schemat ideowy oraz rozmieszczenie elementów wkładki pokazano kolejno na rys.1, 2 oraz 3.

Wkładka umożliwia obserwacje statycznych charakterystyk przejściowych bramek:B₁, B₂, B₃, B₄, B₅ - układów scalonych 7400, 74LS00, 74132, 7403, 7437. W przypadku 4 pierwszych bramek możliwa jest dodatkowa obserwacja ich charakterystyk przejściowych przy maksymalnym obciążeniu. Dołączenia obciążenia dokonuje się za pomocą przełącznika suwakowego na płycie wkładki DD101B(rys.2).

Wkładka DD101B umożliwia ponadto obserwację napięcia zasilania oraz pomiar prądu zasilania bramek B_6…9 układu scalonego 74LS00 i B_10…13 układu scalonego 74S00.

Rys.1 Widok płyty czołowej DD101B

Rys.2 Rozmieszczenie głównych elementów na płycie wkładki DD101B

Rys.3 Schemat ideowy wkładki DD101B

2. Wkładka SN0312

Opis techniczny wkładki pomiarowej SN0312:

Wkładkę SN0312 stanowi zasilacz, w którym istnieje możliwość ustawienia 4 wartości napięcia zasilającego (Supply voltage).

Rys.4 Widok płyty czołowej SN0312

3. Wkładka SN7212

Dwukanałowa wkładka charakterograficzna SN7212 umożliwia jednoczesną obserwacje na ekranie oscyloskopu dwóch napięciowych charakterystyk przejściowych układu badanego, bez konieczności stosowania dodatkowego przełącznika elektronicznego.

Działanie tej wkładki polega na wykorzystaniu do rysowania drugiej charakterystyki powrotnego biegu strumienia elektronowego. Rozwiązanie to ma również zalety przy pracy jednokanałowej: strumień powrotny rysuje w tym przypadku oś napięć wejściowych, a więc zerowy poziom odniesienia.

Dla wygody posługiwania się tą wkładką napięcie wyjściowe ma kształt trapezowy, z dodatkowym płaskim odcinkiem na poziomie zera. Na obserwowanej charakterystyce widoczne są zatem trzy rozjaśnione punkty odpowiadające minimalnemu, zerowemu i maksymalnemu poziomowi napięcia wyjściowego.

Na płycie czołowej wkładki (rys.5) znajdują się dwa pokrętła regulacji poziomów minimalnego i maksymalnego oraz gniazda odchylania oscyloskopu X i Y, gniazdo sterowania układu badanego (W_Y) i dwa gniazda wejściowe (WE A, WE B), do których dołącza się wyjścia układu badanego.

Rys.5 Widok płyty czołowej SN721

3. Przebieg ćwiczenia

1. Pomiary statycznych charakterystyk przejściowych

W celu wykonania pomiarów statycznych charakterystyk przejściowych należy zbudować układ pomiarowy zgodnie z rys.6

Pomiarów charakterystyk przejściowych poszczególnych bramek dokonuje się przez dołączenie do odpowiednich wyjść wkładki DD101B (na rys.6 pokazano przykładowe połączenie dla bramki 37).Pomiary te wykonujemy dla bramek z dołączonym obciążeniem i bez dołączonego obciążenia. Dołączenie obciążenia odbywa się za pomocą przełącznika umieszczonego wewnątrz wkładki DD101B. Na ekranie oscyloskopu powinny pojawić się przebiegi statycznych charakterystyk przejściowych, które należy „maksymalnie” rozciągnąć. Należy pamiętać żeby za każdym razem zanotować ustawienia pokręteł oscyloskopu.

Schemat blokowy

Rys.6 Schemat blokowy do pomiaru statycznych charakterystyk przejściowych

2. Pomiary czasów propagacji

W celu wykonania pomiarów czasów propagacji należy zbudować układ pomiarowy zgodnie z rys.7

Na rys.7 pokazany jest układ do pomiarów czasu propagacji łańcucha LS. Do poszczególnych wejść oscyloskopu doprowadza się odpowiednie przebiegi czasowe (prostokątne) i czas określa się poprzez przejście ze staniu niskiego do stanu wysokiego i odwrotnie. Wartość czasu propagacji określa się jako większy z tych dwóch czasów lub jako ich średnią arytmetyczną.

Schemat blokowy

Rys.7 Schemat blokowy do pomiarów czasów propagacji

4. Literatura

1. J. JAKUBIEC - Technika cyfrowa i mikroprocesorowa w ćwiczeniach laboratoryjnych.

2. J. Kalisz - Podstawy elektroniki cyfrowej, WKiŁ, Warszawa 2002 .

3. P. Górecki - Układy cyfrowe, pierwsze kroki, Wydawnictwo BTC, Warszawa 2004.

4. J. Piecha - Elementy i układy cyfrowe, PWN, Warszawa 1990

5. T. Traczyk - Układy cyfrowe. Podstawy teoretyczne i metody syntezy, WNT, Warszawa 1986

6. W. Głocki - Układy cyfrowe, WSZiP, Warszawa 2002

---