LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTRONIKI Badanie Bramki X-OR

Transkrypt

1 LORTORIUM PODSTWY ELEKTRONIKI adanie ramki X-OR

2 1.1 Wsęp eoreyczny. ramka XOR ramka a realizuje funkcję logiczną zwaną po angielsku EXLUSIVE-OR (WYŁĄZNIE LU). Polska nazwa brzmi LO. Funkcję EX-OR zapisuje się za pomocą znaku, np.: = co czyamy: równa się albo. Warość funkcji moŝna określić na podsawie definicji: =Ā+ Funkcja XOR przyjmuje warość 1 ylko wedy, kiedy albo argumen, albo argumen jes równy 1. Gdy oba argumeny są równe jednakowe, funkcja przyjmuje warość 0. Funkcję ę moŝna zrealizować w nasępujący sposób: Zamias ak rozbudowanego układu na schemaach sosuje się symbol ej funkcji: Działanie ego funkora moŝna przedsawić na podsawie ablicy prawdy: Funkcję XOR moŝna akŝe zrealizować w inny sposób. Sosując odpowiednie przekszałcenia przy uŝyciu oŝsamości logicznych orzymujemy: =+++ = (+)+(+) = ()+() = (+)() gdzie ==0 2

3 W pierwszym przekszałceniu uŝyo riku polegającego na dodaniu dwóch wyraŝeń o warości zero. Nasępnie w pierwszych dwóch wyraŝeniach wyciągnięo przed nawias, a w pozosałych dwóch. W rzecim przekszałceniu zasosowano prawo de Morgana: ()= (+) Końcowy wynik orzymuje się przez wyciągnięcie () z całego wyraŝenia. Orzymaną zaleŝność realizuje się w nasępujący sposób: Przykładowe przebiegi na wejściu i odpowiadające im zmiany sanu na wyjściu przedsawiono poniŝej: zas propagacji O szybkości przełączania bramki świadczy czas, jaki porzebny jes na przeniesienie sygnału od wejścia układu do jego wyjścia. JeŜeli na wejściu bramki zosanie podany impuls napięciowy, o odpowiedź polegająca na wyworzeniu impulsu napięcia na wyjściu (rysunek poniŝej) nasąpi z pewnym opóźnieniem. zasem propagacji p jes nazywany czas, jaki upływa od chwili osiągnięcia przez napięcie wejściowe poziomu przełączania bramki do chwili osiągnięcia ego poziomu przez napięcie wyjściowe. MoŜna więc powiedzieć, Ŝe czas propagacji o opóźnienie wysępujące między sygnałem wejściowym i wyjściowym, mierzone na poziomie 1,5 V (dla układów TTL) lub na poziomie połowy ampliudy przebiegów. 3

4 [1V/dz] 1,5 V [20 ns/dz] plh =6,4 ns phl =6,4 ns Wyznaczanie czasu propagacji na podsawie oscylogramów napięcia na wejściu i wyjściu bramki (f=5mhz). zas propagacji bramki jes średnią arymeyczną czasu propagacji od sanu niskiego na wyjściu do sanu wysokiego plh i czasu propagacji od sanu wysokiego na wyjściu do niskiego phl zaem p = plh + 2 Warości czasów propagacji i czasów przełączania układów TTL, określają szybkość działania układu (częsoliwość, z jaką mogą być przesyłane sygnały cyfrowe przez daną bramkę) i są zaleŝne od kilku czynników. NajwaŜniejszy z nich o yp układu i seria echnologiczna, decydująca o liczbie sopni ranzysorowych, sposobie pracy ranzysorów (zabezpieczenie przed wejściem w san nasycenia), warość prądów płynących w obwodzie. Isona jes pojemność obciąŝenia, wydłuŝająca procesy przełączania, a akŝe warość napięcia przełączania, a akŝe warość napięcia zasilania. Podsawowe paramery bramek TTL, róŝnych serii echnologicznych. Seria echnologiczna p [ns] przy N=10 P S mw f max MHz I IL max m I IH max µ I OL max m I OH max m , ,8 74S LS , ,4 74F00 3,5 5, , LS , ,4 74S00 1, , phl 4

5 - p [ns] przy N=10 czas propagacji przy obciąŝalności wyjściowej N=10 (N- największa liczba jednoskowych obciąŝeń, kóre mogą być jednocześnie serowane z wyjścia danego układu) - P S moc przekazywana przez dany układ - f max max częsoliwość pracy pojedynczych bramek. - I IL max maksymalny prąd wejściowy w sanie niskim - I IH max maksymalny prąd wejściowy w sanie wysokim - I OL max maksymalny prąd wyjściowy w sanie niskim - I IH max maksymalny prąd wyjściowy w sanie wysokim 4.2 adanie bramki XOR oraz wyznaczanie jej ablicy prawdy. Symbol: Tablica prawdy: Przebiegi na wyjściu: 5