LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Ćwiczenie 7

GENERATORY ZEGAROWE

Ćwiczenie 7 /wkładki DM241A, DM241B, DM241C/

GENERATORY ZEGAROWE

1. WSTĘP

Tematem ćwiczenia są podstawowe generatory przebiegów zegarowych, stosowane w układach i systemach cyfrowych. Ćwiczenie polega na obserwacji i pomiarach stałości częstotliwości sześciu różnych układów generatorów. Czynnikiem destabilizującym częstotliwość są zmiany napięcia zasilania układów. W pierwszej części ćwiczenia badane są trzy generatory, zbudowane z linearyzowanych bramek logicznych. Mierzone są parametry generatora wykonanego w technologii CMOS oraz TTL z dwoma rodzajami sprzężenia zwrotnego.

W drugiej części ćwiczenia badaniu podlega układ generatora z linearyzowanych bramek NAND z możliwością dołączenia rezonatora kwarcowego. W trzeciej części ćwiczenia układami badanymi są dwa generatory typu integrator- przerzutnik.

Celem ćwiczenia jest eksperymentalne porównanie właściwości różnych układów generatorów przebiegów zegarowych, stosowanych w układach cyfrowych.

2. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH

8.2.1.Układy generatorów z linearyzowanych bramek

Logicznych /wkł. DM241A/

Wkładka DM241A zawiera trzy niezależne układy generatorów, przedstawionych na rys. 8.1:

1. generator zbudowany z linearyzowanych bramek CMOS,

2. generator zbudowany z linearyzowanych bramek TTL pracujących w układzie wzmacniacza z dodatnim sprzężeniem zwrotnym,

3. generator zbudowany z linearyzowanych bramek TTL z podwójnym sprzężeniem zwrotnym.

Rys.8.1. Schemat układów wkładki DM241A

Na płytce drukowanej znajdują się zaciski przeznaczone do monitorowania elementów projektowanych przed lub dobieranych w trakcie ćwiczenia. Dla układów z rys. 8.1. a i b są to odpowiednio:

-rezystory linearyzujące R₁ i R₂

-kondensatory sprzęgające C₁ i C₂

Dla układu generatora z podwójnym sprzężeniem zwrotnym /rys. 8.1.c/ są to rezystory linearyzujące R₃, R₄ i kondensator sprzęgający C₃.

Ponadto na płytce drukowanej umieszczony jest przełącznik suwakowy, służący do przełączania napięć zasilających wszystkie układy. Napięcia te wynoszą odpowiednio +5V i +5,7V. Wyjścia generatorów dołączone są do gniazd na płycie czołowej oznaczonych symbolami: „1”, „2”, i „3”. Rozmieszczenie elementów i zacisków na płytce drukowanej DM341A przedstawia rys. 8.2.

Rys.8.2. Rozmieszczenie elementów i zacisków montażowych we wkładce DM241A

8.2.2. Układ generatora kwarcowego /wkł. DM241B/

Wkładka DM241B zawiera układ generatora zbudowanego z 2 linearyzowanych bramek TTL - NAND. Bramki, linearyzowane niezależnymi rezystorami, są połączone w układzie wzmacniacza z dodatnim sprzężeniem zwrotnym /rys.8.3./.

Rys. 8.3. Schemat układów wkładki DM241B

Na płytce drukowanej znajdują się zaciski służące do montowania elementów projektowanych przed lub dobieranych w trakcie ćwiczenia. Elementy te są następujące:

• rezystory linearyzujące R₁ i R₄,

• rezystory zwiększające rezystancję wejściową bramek R₂,R₃

• kondensator filtrujący C₁,

• kondensatory sprzęgające C₂ i C₃.

Na płytce drukowanej wkładki DM241B umieszczone są również dwa przełączniki hebelkowe. Jeden z nich służy do zastąpienia kondensatora sprzęgającego C₂ kwarcem sprzęgającym Q₁, o częstotliwości rezonansowej 1MHz. Drugi przełącznik przełącza napięcia zasilające układ generatora. Napięcia te równe są odpowiednio +5V i +5,7V. Wyjście generatora doprowadzone jest do gniazda umieszczonego na płycie czołowej.

Rozmieszczenie elementów i zacisków montażowych jest przedstawione na rys. 8.4.

Rys.8.4. Rozmieszczenie elementów i zacisków montażowych

na wkładce DM241B

8.2.3. Układy generatorów typu integrator- przerzutnik

/wkł. DM241C/

Wkładka DM241C zawiera dwa układy generatorów /rys. 8.5./:

1. bramka z charakterystyką histerezową z zewnętrzną pętlą opóźnienia /74132/

2. układ generatora scalonego 555

Na płytce drukowanej wkładki DM241C znajdują się również zaciski służące do montowania elementów projektowanych przed lub dobieranych w trakcie ćwiczenia. Są to:

• rezystor R₁ i kondensator C₁ realizujące pętle opóźnienia dla bramki z wejściem Schmitta,

• zewnętrzne elementy R₂, R₃ i C₂, C₃ generatora 555.

Ponadto na płytce umieszczony jest przełącznik suwakowy, służący do przełączania napięć +5V i +5,7V zasilających układy generatorów. Wyjścia generatorów dołączone są do gniazd na płycie czołowej oznaczonych odpowiednio symbolami „132” i „555”. Rozmieszczenie elementów i zacisków montażowych jest przedstawione na rys. 8.6.

Rys.8.5. Schemat układów wkładki DM241C

Rys.8.6. Rozmieszczenie elementów i zacisków montażowych

na wkładce DM241C

1. WARIANTY POMIAROWE DLA UKŁADÓW BADANYCH

1. Wkładka DM241A

1. generator zbudowany z linearyzowanych bramek CMOS

Nr	Uz [V]	R1 [Ω]	C1 [F]
1	5	50k	22p
2	5	50k	33p
3	5	50k	43p
4	5	50k	1n
5	5	100k	22p
6	5	100k	33p
7	5	100k	43p
8	5	100k	1n
9	5,7	50k	22p
10	5,7	50k	33p
11	5,7	50k	43p
12	5,7	50k	1n
13	5,7	100k	22p
14	5,7	100k	33p
15	5,7	100k	43p
16	5,7	100k	1n

2. generator zbudowany z linearyzowanych bramek TTL pracujących w układzie wzmacniacza z dodatnim sprzężeniem zwrotnym

Nr	Uz [V]	R2 [Ω]	C2 [F]
1	5	510	4,7n
2	5,7	510	4,7n
3	5	1k	4,7n
4	5,7	1k	4,7n

3. generator zbudowany z linearyzowanych bramek TTL z podwójnym sprzężeniem zwrotnym.

Nr	Uz [V]	R3=R4 [Ω]	C2 [F]
1	5	120	10n
2	5,7	120	22n
3	5	120	10n
4	5,7	120	22n
5	5	430	10n
6	5,7	430	22n
7	5	430	10n
8	5,7	430	22n

1. Wkładka DM241B

4. generator zbudowany z linearyzowanych bramek TTL z obwodem rezonansowym w postaci rezonatora

Nr	R1=R2=R4 [Ω]	R3 [Ω]	C1 [F]	C2=C3 [F]
1	120	zworka	2n	2n
2	120	zworka	4,7n	2n

5. generator zbudowany z linearyzowanych bramek TTL z obwodem rezonansowym w postaci obwodu RC.

Nr	R1=R2=R4 [Ω]	R3 [Ω]	C1=C3 [F]	C2 [F]
1	270	zworka	2n	2n
2	270	zworka	2n	4,7n
3	270	zworka	2n	47n
4	270	zworka	2n	470n

1. Wkładka DM241C

6. generator zbudowany z bramek TTL 74132

Nr	Uz [V]	R1 [Ω]	C2 [F]
1	5	270	4,7n
2	5	270	47n
3	5	270	470n
4	5,7	270	4,7n
5	5,7	270	47n
6	5,7	270	470n

7. generator scalony 555

Nr	Uz [V]	R2=R3 [Ω]	C2 [F]	C3 [F]
1	5	270	4,7n	2n
2	5	270	47n	2n
3	5	270	470n	2n
4	5,7	270	4,7n	2n
5	5,7	270	47n	2n
6	5,7	270	470n	2n