6V A B Y U I U I Ćw. 7. Układy cyfrowe TTL

Strona 1 z 5

Ćw. 7. Układy cyfrowe TTL

Cel ćwiczenia

Sprawdzenie tabeli prawdy bramek NAND. Pomiary charakterystyki wejściowej, przejściowej i poboru prądu bramki NAND.

Układ pomiarowy

W układzie pomiarowym, przedstawionym na Rys. 2, zamontowano układ scalony HD74LS00P, który zawiera cztery identyczne dwuwejściowe bramki NAND. Rys. 1 przedstawia zdjęcie i schemat badanego układu scalonego HD74LS00P.

Rysunek 1. Zdjęcie i schemat układu scalonego HD74LS00P, zawierającego cztery dwuwejściowe bramki NAND.

Rysunek 2. Układ pomiarowy do sprawdzania bramek NAND.

Bramka nr 3 Bramka nr 4

Bramka nr 2 Bramka nr 1

HD74LS00P

U

I

U

I

6V

A B Y

1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND

Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y

Strona 2 z 5

Uwaga: Układy TTL zasilane są napięciem 5V. W naszym przypadku zasilacz jest ustawiony na 6V z uwagi na obciążenie zasilacza opornością potencjometru.

Zadania do wykonania

a) Sprawdzanie tabeli prawdy bramki NAND

Do badania należy wybrać jedną z czterech bramek NAND i dokonać sprawdzenia jej działania przez ustalenie stanów logicznych zgodnie z tabelą prawdy, przedstawioną poniżej. W tym celu należy podłączyć zasilanie (6V) układu pomiarowego, plusem do końcówki VCC a minusem do końcówki GND jak pokazano na Rys. 3.

Uwaga: Odwrotne podłączenie napięcia zasilania bramki spowoduje jej zniszczenie!!

Rysunek 3. Schemat układu pomiarowego do sprawdzania bramek NAND.

Na wyjście Y wybranej bramki NAND, podłączyć woltomierz napięcia stałego, którym mierzone będzie napięcie U0 (por. Rys. 3). W celu sprawdzenia tabeli prawdy na wejścia Ai i Bi podać kolejno wg tabeli:

- stan niski, odpowiadający logicznemu zeru „0” zewrzeć odpowiednie wejście Aⁱ i/lub Bⁱ do masy (końcówka GND),

- stan wysoki, odpowiadający logicznej jedynce „1” zewrzeć odpowiednie wejście Aⁱ i/lub Bi do +6V (końcówka VCC).

Uwaga: Sprawdzić, czy wejścia Aⁱ i Bⁱ są odłączone od gniazd A i B.

B

ICC

UO

A VCC

GND

Ai

Bi

Yi Y +

_ 6V

Strona 3 z 5

Tabela prawdy bramki NAND

b) Pomiar charakterystyki wejściowej i przejściowej bramki NAND

Posługując się tą samą bramką jak w poprzednim punkcie zmontować układ jak na Rys. 4 i podłączyć zasilanie (6V). W ten sposób na wejście A podawany jest stan 1 (+6V) natomiast do wejścia B napięcie z zasilacza regulowanego od 0 – 6 V.

• Zmierzyć charakterystykę wejściową, tj. zależność I^I = f(U^I) zmieniając napięcie na zasilaczu regulowanym od 0 – 6 V.

• Zmierzyć charakterystykę przejściową, tj. zależność U⁰ = f(U^I) zmieniając napięcie na zasilaczu regulowanym od 0 – 6 V.

• Zmierzyć charakterystykę I^CC = f(U^I), tj. prądu pobieranego przez bramkę podczas przełączania, zmieniając napięcie na zasilaczu regulowanym od 0 – 6 V.

Uwaga: Aby uzyskać odpowiednie przebiegi badanych charakterystyk U⁰ = f(U^I) oraz I^CC = f(U^I), należy zadbać o ustawienie wielkości napięcia wejściowego U^I tak, aby zagęścić pomiary w pobliżu charakterystycznego punktu przełączenia bramki (por.

Rys. 5b.)

Rysunek 4. Układ do pomiaru charakterystyki wejściowej i przejściowej bramki NAND.

II

ICC

UI UO

A VCC

GND

Ai

Bi

Yi Y +

_ 6V

B

Strona 4 z 5

Rysunek 5. (a) Charakterystyka wejściowa i (b) przejściowa wraz z zależnością poboru prądu bramki NAND.

Opracowanie wyników pomiarów

1) Narysować charakterystykę wejściową i przejściową dla badanej bramki NAND.

Obliczyć niepewności pomiaru prądu i napięcia korzystając z formuł podanych w instrukcjach do multimetrów. Zaznaczyć niepewności pomiarowe na wykresach.

2) Na charakterystyce przejściowej zaznaczyć i podać wartości napięć przełączania (U^T) oraz wartości napięć na wyjściu U^OH i U^OL, które odpowiadają kolejno stanowi logicznemu 1 oraz stanowi logicznemu 0 bramki NAND (por. opis teoretyczny do

Strona 5 z 5

ćwiczenia). Na podstawie wyznaczonych parametrów określić wartości marginesów zakłóceń statycznych dla stanu niskiego: M^L=U^T - U^0L i wysokiego: M^H=U^0H - U^T.

3) Na podstawie zmierzonej charakterystyki I^CC = f(U^I) wyznaczyć pobór prądu przez bramkę w stanie niskim „0” (I^CCL), wysokim „1” (I^CCH) oraz maksymalny pobór prądu I^CCmax.

4) Z charakterystyki wejściowej wyznaczyć maksymalne wartości prądu wejściowego w stanie niskim I^ILmax i wysokim I^IHmax.

Materiały pomocnicze

1. Opis teoretyczny do ćwiczenia

2. P. Horowitz, W. Hill, Sztuka elektroniki cz 1, WKŁ, Warszawa, 1992.

Opracowanie: Z. Gumienny, E. Popko, E. Zielony, P. Biegański