Wstęp teoretyczny:

Bramka jest to kombinacyjny układ cyfrowy realizujący proste funkcje logiczne jednej lub wielu zmiennych logicznych. Zmienna logiczna to sygnał logiczny występujący na wejściach i wyjściach tych układów.

Działanie logiczne podstawowych typów bramek:

• Bramka I (AND) – układ o dwóch lub większej liczbie wejść, realizujący funkcję iloczynu logicznego zmiennych wejściowych

• Bramka I-NIE (NAND) - realizuje funkcję negacji iloczynu

• Bramka LUB (OR) - realizuje funkcję sumy logicznej zmiennych wejściowych

• Bramka LUB-NIE (NOR) - realizuje funkcję negacji sumy

• Bramka ALBO (EX-OR) – realizuje funkcję : F(X,Y)=X~Y+~XY

• Bramka ALBO-NIE (EX-NOR) – realizuje funkcję X~Y+~XY=~XY+~X~Y

• Bramka NIE (NOT) – układ o jednym wejściu, realizuje funkcję negacji zmiennej wejściowej

Parametry dynamiczne bramek:

t_pLH – czas propagacji do stanu 1 na wyjściu; jest to czas mierzony od chwili osiągnięcia przez zbocze wyzwalające impulsu wejściowego wartości 1,5 V do chwili, kiedy wartość sygnału wyjściowego pod wpływem sygnału (zbocza) wyzwalającego zmieni się od typowej wartości napięcia wyjściowego układu będącego w stanie 0 do wartości 1,5 V

t_pHL – czas propagacji do stanu 0 na wyjściu; jest to czas mierzony od chwili osiągnięcia przez zbocze wyzwalające impulsu wejściowego wartości 1,5 V do chwili, kiedy wartość sygnału wyjściowego pod wpływem sygnału (zbocza) wyzwalającego zmieni się od typowej wartości odpowiadającej stanowi 1 do wartości 1,5 V.

t_p – czas średni propagacji; opóźnienie impulsu wyjściowego w stosunku do impulsu wejściowego. Czas ten określa wzór:

t_p=(t_pLH+t_pHL)/2

t_tLH – czas narastania impulsu zegarowego

t_tHL - czas opadania impulsu zegarowego

Opis ćwiczenia:

Celem ćwiczenia był pomiar średniego czasu propagacji dla bramek UCY 74LS00 oraz UCY 7410. W tym celu należało zmierzyć czas propagacji dla przejścia ze stanu niskiego do wysokiego oraz czas propagacji dla przejścia ze stanu wysokiego do niskiego.

Schematy układów:

UCY 7410 – struktura wewnętrzna:

UCY 74LS00 – struktura wewnętrzna:

Spis przyrządów:

• Generator

• Oscyloskop

• Płytka ćwiczeniowa

• Zasilacz

Tabela pomiarów:

	Zbocze opadające [ns]	Zbocze narastające [ns]
UCY 74LS00	15	15
UCY 7410	15	20

Dane katalogowe:

	Zbocze opadające [ns]	Zbocze narastające [ns]
UCY 74LS00	15	15
UCY 7410	15	22

Porównanie wyników z danymi katalogowymi:

Otrzymane wyniki są zbliżone do wartości zawartych w danych katalogowych. Pomiar uzyskany dla zbocza narastającego dla układu UCY 7410 jest o 2 [ns] niższy niż wartość z danych katalogowych. Rozbieżność ta może wynikać z niedokładności obliczeń spowodowanej błędnym odczytem bądź też z niedokładności sprzętu użytego do wykonania ćwiczenia.

Obliczanie średniego czasu propagacji t_p: wzór: t_p=(t_pLH+t_pHL)/2

Średni czas propagacji dla UCY 74LS00: t_p=(15[ns]+15[ns])/2

t_p=15[ns]

Średni czas propagacji dla UCY 7410: t_p=(15[ns]+20[ns])/2

t_p=17,5[ns]

Wnioski:

Średnie czasy propagacji dla obu bramek są różne. Średni czas propagacji dla układu UCY 74LS00 wynosił 15[ns] i był o 2,5[ns] krótszy od średniego czasu propagacji dla układu UCY 7410. Wynika to z faktu, że bramka LS jest bramką z serii bardzo szybkiej małej mocy i różni się od bramek innych serii tym, że ma na wejściu diodowy układ iloczynu. Układ Darlingtona na wyjściu zapewnia dobre parametry dynamiczne układu. Wzrost mocy traconej w funkcji częstotliwości w bramce z serii LS jest znacznie mniejszy niż w bramce standardowej co stanowi jej zaletę.