SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO

Politechnika Śląska w Gliwicach INSTYTUT METROLOGI, ELEKTRONIKI I AUTOMATYKI
LABORATORIUM TECHNIKI CYFROWEJ I MKIKROPROCESOROWEJ
Wykonano: 17.03.2011r.
Oddano: 20.03.2011r.

1. Wykaz przyrządów stosowanych w ćwiczeniu:

- układ pomiarowy do badania właściwości dynamicznych bramek cyfrowych

- oscyloskop dwukanałowy

- układ scalony TTL 74S04 (Sześć inwerterów)

- układ scalony TTL MH7404 (Sześć inwerterów)

- układ scalony TTL SN74ALS04BN (Sześć inwerterów)

- układ scalony TTL UCY74LS04 (Sześć inwerterów)

- układ scalony C-MOS MCY4069 (Sześć inwerterów)

- układ scalony C-MOS MC74AC14N (Sześć inwerterów z przerzutnikiem Schmitta)

1. Schemat układu pomiarowego do badania właściwości dynamicznych bramek cyfrowych.

1. Opis procedury wykonania ćwiczenia:

Podłączamy dwa kanały oscyloskopu (jeden na wejście, drugi na wyjście) do układu pomiarowego. Podajemy odpowiednie napięcie zasilania (TTL – 5V, C-MOS – 2-6V, MCY4069 – 2-9V). Wtedy montujemy badany układ scalony do układu pomiarowego. Podajemy odpowiednią częstotliwość sygnału wejściowego i odczytujemy wskazanie amperomierza (prąd zasilania), oraz obserwujemy oscylogramy, z których odczytujemy czas propagacji sygnału. Zwiększamy częstotliwość na wejściu tak długo, aż układ bramek logicznych przestanie przenosić sygnał na wyjście. Procedurę analogicznie powtarzamy dla kolejnych układów scalonych, przy odpowiednich poziomach napięcia zasilania.

1. Tabele z wynikami pomiarów:

Układ TTL 74S04		Układ TTL MH7404
Ucc = 5V		Ucc = 5V
Tp = 3ns		Tp = 7,2ns
Częstotliwość	Icc [mA]
125kHz	45,8
250 kHz	45,9
500 kHz	46,2
1 MHz	46,7
2 MHz	47,8
4 MHz	50,0
8 MHz	54,6
16MHz	64,7

Układ TTL SN74ALS04BN		Układ TTL UCY74LS04
Ucc = 5V		Ucc = 5V
Tp = 3,9ns		Tp = 5,2ns
Częstotliwość	Icc [mA]
125kHz	4,0
250 kHz	4,2
500 kHz	4,5
1 MHz	5,1
2 MHz	6,2
4 MHz	8,8
8 MHz	13,4
16MHz	23,3

Układ C-MOS MC74AC14N
Ucc = 2V
Tp = 14,2ns
Częstotliwość
125kHz
250 kHz
500 kHz
1 MHz
2 MHz
4 MHz
8 MHz
16MHz

Układ C-MOS MCY4069
Ucc = 2V
Tp = 0,2us
Częstotliwość
125kHz
250 kHz
500 kHz
1 MHz
2 MHz
4 MHz
8 MHz
16MHz
Ucc = 6V
Tp = 24ns
Częstotliwość
125kHz
250 kHz
500 kHz
1 MHz
2 MHz
4 MHz
8 MHz
16MHz

1. Wykresy:

• Charakterystyki czasu propagacji w funkcji napięcia zasilania:

• Charakterystyki prądu zasilania w funkcji częstotliwości:

• Charakterystyki prądu zasilania w funkcji napięcia zasilania dla wybranej częstotliwości:

1. Wnioski:

• W układach o niższym poborze mocy, a zarazem wolniejszych (takich jak MCY4069) progowe częstotliwości sygnału prostokątnego, przenoszone przez łańcuch bramek, są niższe przy małym napięciu zasilania. Wraz ze wzrostem napięcia zasilania, maksymalna częstotliwość przenoszonego sygnału przez bramki wzrasta.

• Częstotliwość sygnału podawanego na wejście układu nie ma wpływu na czas propagacji bramek. Jest to zależność układów scalonych tworzonych w technologiach TTL, oraz C-MOS.

• W układach typu C-MOS czas propagacji wyraźnie maleje wraz ze wzrostem napięcia zasilania układu.

• Wszystkie układy odznaczają się wzrostem poboru prądu zasilania wraz ze wzrostem częstotliwości przełączania sygnału prostokątnego na wejściu.

• W układach C-MOS, gdy podniesiemy napięcie zasilania wzrasta także pobór prądu zasilania, ale tendencja większego poboru prądu dla większych częstotliwości pozostaje bez zmian.

• Układy tworzone w technologii C-MOS przewyższają pod wszystkimi względami układy TTL. Przy porównywalnych czasach propagacji mają dwa rzędy niższy pobór mocy. Mogą być zasilane napięciem o rozpiętości kilku wolt, a TTL tylko o jednej wartości.

• Istnieją układy C-MOS o różnych właściwościach. Szybkie, o nieco większym poborze mocy, aczkolwiek dalej dużo niższej od TTL. Mające większy czas propagacji i przenoszące niższe częstotliwości, ale pobierające znikome moce. Kompatybilne z układami TTL.