Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Transkrypt

1 Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego adanie parametrów statycznych i dynamicznych ramek Logicznych Opracował: mgr inż. ndrzej iedka Wymagania, znajomość zagadnień: 1. Parametry statyczne bramek logicznych TTL serii 74, 74 LS, CMOS serii CD Metody pomiarów parametrów statycznych bramek logicznych. 3. Parametry dynamiczne bramek logicznych TTL serii 74, 74 LS, CMOS serii CD Parametry impulsu elektrycznego i metody ich pomiarów. 5. Oscyloskopowe metody pomiarów parametrów dynamicznych bramek logicznych. Literatura: 1. Pieńkos J., Turczyński J. - Układy scalone TTL w systemach cyfrowych, WKiŁ, Warszawa Kalisz J. - Podstawy elektroniki cyfrowej, WKiŁ, Warszawa Horowitz P., Hill W. - Sztuka elektroniki cz.ii, WKiŁ, Warszawa Karty katalogowe producentów układów scalonych badanych w ćwiczeniu.

2 1 Parametry statyczne 1.1. Pomiar napięć wyjściowych bramek wykonanych w różnych technologiach. Korzystając z karty katalogowej badanego elementu połączyć na platformie ELVIS II układ pomiarowy według schematu z rysunku 1. Na schemacie należy oznaczyć numery wyprowadzeń (pinów) układu scalonego. High Low Vcc R1 330 Vcc High Low V Rys. 1. Schemat ideowy układu pomiaru napięć wyjściowych bramki. W zależności od rodzaju użytej bramki (z negacją sygnału wyjściowego lub bez negacji) ustawić taki stan sygnału wejściowego, by uzyskać stan logiczny wyjścia High. Przy pomocy narzędzia programowego Digital MultiMeter platformy ELVIS II (widok okna na rysunku 2) odczytać wielkość napięć wyjściowych przy rezystorze R1 (prawa końcówka) odłączonym oraz przyłączonym do linii Low. Następnie zmienić stan sygnału wejściowego na przeciwny - na wyjściu pojawi się stan Low. Odczytać wielkość napięć wyjściowych przy rezystorze R1 (prawa końcówka) odłączonym oraz przyłączonym do linii High. Pomiary wykonać dla bramek rodziny TTL i CMOS. Rys. 2. Widok okna narzędzia programowego Digital MultiMeter platformy ELVIS II.

3 2. adanie charakterystyk przejściowych bramek logicznych wykonanych w różnych technologiach. FGEN (Gn. L33) J1 Oscyloskop Ch1 Ch2 Rys. 3. Schemat ideowy układu pomiarowego charakterystyki przejściowej. Do wejścia badanej bramki należy doprowadzić napięcie zmienne o kształcie trójkątnym i amplitudzie 4,8V oraz składowej stałej 2,4V (napięcie powinno zmieniać się w zakresie 0 4,8V). Dokładność ustawienia napięcia wejściowego badanej bramki jest szczególnie istotna dla bramek CMOS, ze względu na możliwość wystąpienia zjawiska zatrzaskiwania (latch-up). Efekt ten powodowany jest przez załączenie pasożytniczego tyrystora istniejącego w strukturze układu scalonego CMOS, przy przekroczeniu napięcia na wejściu lub wyjściu układu powyżej Vdd lub poniżej Vss. Napięcie o takich parametrach będzie wytworzone przez narzędzie programowe Function Generator platformy ELVIS II. ędzie ono dostępne w gnieździe numer 33 lewej listwy sygnałowej pulpitu platformy. Rys. 4. Widok okna narzędzia programowego Function Generator platformy ELVIS II. Zatem przed dokonaniem obserwacji kształtu charakterystyki na ekranie oscyloskopu należy przy rozłączonym połączeniu punktu J1 ustawić parametry przebiegu wejściowego, i następnie podać sygnał z generatora do wejścia badanej bramki. Obserwacji kształtu charakterystyki dokonujemy w trybie pracy X- oscyloskopu. UWG! adana bramka musi być zasilana przed podaniem napięcia wejściowego. Obserwację należy wykonać dla typów bramek wskazanych przez prowadzącego. Zarejestrować z ekranu oscyloskopu kształt uzyskanych charakterystyk z zachowaniem skali napięciowej.

4 3. Parametry dynamiczne. 3.1 Pomiar czasu propagacji oraz czasu narastania i opadania impulsu wyjściowego bramki logicznej. Wykorzystując elementy dostępne na płytce ćwiczeniowej połączyć układ pomiaru czasu propagacji bramki logicznej z wybranej rodziny. SNC (Gn. L34) Oscyloskop Ch1 Ch2 Rys. 5. Schemat ideowy układu pomiarowego parametrów dynamicznych. W układzie pomiarowym przeprowadzić pomiary dla bramek różnych rodzin technologicznych: - zmierzyć czasy propagacji dla zbocza narastającego i opadającego na wyjściu badanej bramki, następnie wyznaczyć czas propagacji bramki. - zmierzyć czasy narastania i opadania zbocza impulsu wyjściowego Źródłem sygnału sterującego badaną bramkę jest przebieg prostokątny dostępny w gnieździe SNC platformy ELVIS II, którego częstotliwość jest równa nastawionej w panelu narzędzia Function Generator, przy wybranym sinusoidalnym kształcie przebiegu, natomiast amplituda jest zgodna ze standardem rodziny TTL. Rys. 6. Widok okna narzędzia programowego Function Generator platformy ELVIS II. Zarejestrować z ekranu oscyloskopu kształt uzyskanych przebiegów z zaznaczeniem kryteriów pomiaru badanych parametrów. Zbadać wpływ pojemności obciążenia przyłączonej do wyjścia bramki na wielkość mierzonych czasów.

5 4. Wnioski. Opracować uzyskane wyniki i porównać je z danymi katalogowymi.