2. Funktory TTL cz.2

Transkrypt

1 2. Funktory TTL z Funktory z otwrtym kolektorem (O.. open olletor) ysunek poniżej przedstwi odnośny frgment płyty zołowej modelu. Shemt wewnętrzny pojedynzej rmki NAND z otwrtym kolektorem (O..) przedstwi poniższy rysunek: + E = + 5 V O.. 1 4kOhm 2 4,6kOhm T1 T2 F = * D2 D3 T4 4 1kOhm Shemt połązonyh rmek NAND: O.. i rmki stndrdowej przedstwi rysunek: + E = + 5 V + E = + 5 V + E = + 5 V I O.. 1 4kOhm 2 4,6kOhm 1 4kOhm 2 4,6kOhm 3 13Ohm T1 I wel T1 T3 T2 T2 D1 T4 Stn L d D2 D3 D2 D3 T4 4 1kOhm p 4 1kOhm Brmk O.. Brmk stndrdow Zewnętrzn rezystnj nie może yć dowoln. O jej minimlnej wrtośi deyduje wielkość prądu, jki może wpłynąć do rmki w stnie L (rys. 1.14), o mksymlnej zs nrstni zoz n wyjśiu rmki po podniu n wejśie przeiegu prostokątnego TTL. 1

2 ys.1.14 ozpływ prądów dl rmki O. w stnie L. Oszownie minimlnej wrtośi zewnętrznej rezystnji (rozpływ prdów w stnie niskim). W stnie L n wyjśiu (npięie od do,4 V) rmk (poprzez trnzystor T4) przejmuje prąd z rezystnji orz prądy z wejść n rmek (mx ilość rmek = 1). Mksymlny prąd n wejśiu kżdej z rmek (B1 Bn) I we (dl U we = V) wynosi około,22 ma. Mksymlny prąd I wyl jki może przejąć rmk O.. n wyjśiu w stnie niskim wynosi około 8 ma (jest to prąd I 3 zmierzony dl U wymx =,4 V w punkie dl rmki stndrdowej TTL). A ztem w stnie L : I 3 n I welmx [ma] + I [ma] I 3 n,2 [ma] + I [ma] ; n = 1 rmek ; I 3 = 8 ma (dl U wylmx ) 8 [ma] 1,2 [ma] + 4,6 [V] 6 [ma],76 [kω] (E,4 [V]) ; E = 5 V Oszownie mksymlnej wrtośi rezystnji. Ogrnizeniem mksymlnej wrtośi rezystnji stnowi zyt długi zs nrstni zoz n wyjśiu rmki po podniu n wejśie przeiegu prostokątnego TTL o wysokiej zęstotliwośi (od około 1 khz). zs nrstni wynik z oenośi nieuniknionej pojemnośi psożytnizej p (wyjśiow, wejśiowe, montż). Pojemność t jest, przy przejśiu n wyjśiu rmki ze stnu L H, łdowni poprzez rezystnję. Przykłdowo, gdy = 1 kω, to przy pojemnośi psożytnizej wynosząej tylko 3 pf otrzymmy stłą zsową ż 3 ns, wię zs o rząd większy od stndrdowego zsu propgji. Nleży zuwżyć, że przy przejśiu H L pojemność p jest rozłdowywn przez dolny trnzystor (T4) n wyjśiu rmki B. zs ten (t phl ) jest identyzny jk dl rmki z wyjśiem ktywnym Włsnośi dynmizne rmki O. Zdowljąy zs t plh możn uzyskć, jeśli ędzie odpowiednio młe. Ogrnizeniem jest tu mksymln wrtość prądu I wy wpływjąego do rmki w stnie L. (Olizeni wg rys. 1.14). Musi yć zhowne npięie U wy mx, które wynosi,4v. Dlsze zmniejsznie skr zs t phl, le poziom 2

3 npięi w stnie L degeneruje się. N rys przedstwiono ukłd pomirowy do dni włsnośi dynmiznyh rmek O. orz orientyjne przeiegi U wy dl różnyh rezystnji otwrtego kolektor.! Zoserwowć włsnośi dynmizne rmki z otwrtym kolektorem, z podłązoną n wyjśiu rmką! stndrdową (negtor). Dorć optymlne, wyznzyć wrtość pojemnośi psożytnizej p. ys Shemt do pomirów dynmiznyh rmki O. ), sposó klkulji stłej zsowej T ), przeiegi dl różnyh wrtośi ), d), e). I5 zł., I6 wył., I7 wył., połąz G6 z G9. Genertor: Stndrd TTL: Amplitude: ustwić HiLev: +5 V, LoLev: V, f = 5 khz do G5. Osyloskop: H1 do G5, H2 do G6 (sond iern). Zoserwowć przeiegi dl różnyh wrtośi (potenjometr P5). Zoserwowć prmi przeiegi n osyloskopie: -)H1 wyjśie z genertor (G5), H2 wyjśie z rmki O.. (G6 sond iern). Zuwżyć zminę ksztłtu przeiegu dl H2 - G6, tkże stłe poziomy przy wrtośih grniznyh dl H2 dl ) i ). Ustwić P5 tk, y uzyskć przeieg jk n rys. 1.15d. Wrtość U wy mx =,4V sprwdzić przy pomoy kursorów (mplitud). Ay zmierzyć wrtość optymlną opt WYŁĄZYĆ ZASILANIE, multimetr (funkj pomiru rezystnji) dołązyć do B+ i B13. Terz złązyć zsilnie i zwiększyć y uzyskć przeieg jk n rys Posiłkują się kursormi wyznzyć zs T. Ponownie WYŁĄZYĆ ZASILANIE i zmierzyć wrtość. -t T Przy nrośie eksponenjlnym (L H) wrtość funkji 1- e dl t=t wynosi 1-e -1 o stnowi 63% wrtośi mksymlnej. Wyniki pomirów umieśić w poniższej teli. opt [kω] T [ns] [kω] p ' T ' [pf] p = p - os [pf] os 16pF 3

4 1.2.2 Funkje logizne dl rmek O. Bezpośrednie łązenie wyjść rmek określone jest nzwą ilozynu montżowego. Ih zwrte wyjśi ędą w stnie L, jeśli hoć jeden funktor typu O. ędzie w tym stnie.! Określić jk funkj logizn powstje przy zwriu wyjść dwóh 2 - wejśiowyh rmek NAND O.. (rys. 1.16). I5, I6 zł. Ay zdć funkje logizne, nleży njpierw stworzyć telkę wszystkih kominji zmiennyh wejśiowyh:,,,d nie według kodu inrnego, lez według kodu Gry, o pozwoli nm n minimlizję liz przełązeń (m to znzenie podzs minimlizji funkji). Kod Gry posid tę włsność, że pomiędzy kolejnymi wrtośimi kodu zmin występuje tylko n jednym iie. Stny logizne n G6 nleży określić multimetrem (M1: zkres 2V, do B13, Ө do BM). Wyniki zpisć od rzu do teli Krnugh. Zminy stnów wejść,,, d dokonywć podłązją stny logizne 1 i do B7, B8, B9, B1. d d wyjśie F (,,,d) ys Shemt ukłdu dl określeni funkji logiznej ilozynu montżowego. Zsyntezowć funkję logizną F n wyjśiu grupują ( pokrywją ): ) zer (postć koniunkyjn) lu ) jedynki (postć dysjunkyjn) (tk y uzyskć njprostszą funkję) i doprowdzić do posti minimlnej. Jkie funktory zstępuje ilozyn montżowy? Uwg: Jeśli grupujemy zer w teli, to funkję logizną zpisujemy w posti ilozynu sum. W skłd sum whodzą zmienne wejśiowe, które w oręie grupy mj stłą wrtość (jeżeli te zmienne w pokrytyh wierszh i kolumnh są 1 to ih wrtość w formule funkji nleży znegowć ). Otrzymny wzór dwukrotnie negujemy i przeksztłmy do posti minimlnej korzystją z prw de Morgn. Prw de Morgn: 4

5 1.3 Funktory z wejśiem Shmidt ysunek poniżej przedstwi odnośny frgment płyty zołowej modelu. Funktory z wejśiem Shmidt stosujemy wszędzie tm, gdzie: - mmy do zynieni z powolnymi zminmi npięć n wejśih, - hemy wyeliminowć zkłóeni. Orientyjn hrkterystyk przejśiow rmki Shmidt m postć (rys. 1.17). U wy U wyh stndrd 1/2 UwyH stndrd U T- U we U T+ U HIST! Zmierzyć sttyzne wrtośi U T-, U T+ orz podć U HIST = U T+ - U T- (szerokość tzw. strefy histerezy). I8 zł., M1: woltomierz zkres 2V, do B11, Ө do BM. M2: woltomierz zkres 2V, do B12, Ө do BM. Pomirów dokonć regulują P6 (I8 zł.). U T- [V] U T+ [V] U HIST [V] Wrtośi tyh npięć możemy tkże zmierzyć osyloskopem podją n wejśie np. przeieg sinusoidlny (rys. 1.18). 5

6 +5 V V V ys Przeiegi n wyjśiu rmki Shmidt w odpowiedzi n sygnł sinusoidlny.! Zmierzyć npięie progowe i podć wrtośi npięć U T-, U T+ n podstwie nlizy przeiegów zsowyh. Uwg: 1. Ustwić P6 n środek zkresu (~2,5V), I8 zł. Ustwić przeieg sinusoidlny n genertorze: Amplitude: ustwić HiLev: +5 V, LoLev: V, zęstotliwość f = 1 khz. Sprwdzić jego prmetry n osyloskopie - knł H1, oupling D. 2. Podłązyć kel z genertor n wejśie G7 rmki Shmidt i równoześnie n wejśie H1 osyloskopu. Do osyloskopu (knł H2) podłązyć wyjśie rmki G8. 3. Zmierzyć z pomoą funkji ursor poziomy U we, przy któryh nstępuje zmin stnów n wyjśiu rmki. Wyniki znotowć i porównć z poprzednimi. U T- [V] U T+ [V] U HIST [V] Brmki z wejśiem Shmidt stosowne są stndrdowo n wejśih krt systemów mikroproesorowyh przede wszystkim dl sygnłów synhronizująyh, poniewż przeiegi n mgistrli są zęsto zkłóne z różnyh przyzyn. Zkłóny sygnł jest wytwrzny w modelu przez dedykowny ukłd (rys. 1.2); zkłóony przeieg jest powtrzlny, o ułtwi oserwję n osyloskopie (rys. 1.2). 6

7 ys. 1.2 Ukłd symulująy zkłóeni () i jego przeiegi zsowe (). W kolejnym okresie genertor T ktywny poziom L występuje n jednym z wyjść dekoder 74LS42. Sterowne przez nie ufory typy O. mogą sprowdzć wyjśie w stn L (połązenie ezpośrednie) lu wytwrzć npięi U A /U B dzięki odpowiedniej wrtośi dzielników rezystnyjnyh. W okresh, gdy nie są wykorzystne odnośne wyjśi dekoder (, 1, 3) npięie przyjmuje stn H określony przez dzielnik / O. ezystnje / O przyjęto jko 1,5kΩ/3,6kΩ. Dje to stn H jko 5 =3,75V. 1,2 + 3,6 Ay uzyskć złożone poziomy U A /U B nleży posłużyć się zleżnośimi. 1 U A = U, + 1 U B 1 gdzie np: 1 znzą połązenie równoległe rezystnji. + 1 Zleżność dl 1 / 2 są identyzne, tylko w poniższym wzorze nleży podstwić w miejse U X wrtośi odpowiednie dl U A /U B. 1,2 = E U X - U X ( + 5.4U X = ) U X [kω]! Zoserwowć rekje n sygnł z zkłóenimi rmki stndrdowej i rmki z wejśiem Shmidt I7 zł., os.: knł H1 do G9 zoserwowć sm przeieg z zkłóenimi. Nstępnie dołązyć H2 njpierw do G11, potem do G1. Odrysowne przeiegi nleży nnieść n wspólny wykres (odniesiony do przeiegu n knle H1 z gnizd G9). Wymgne jest tkże ustwienie poziomu wyzwoleni (pokrętło Tiger Level ) pomiędzy U A U B. = U ,6 7

8 U A * X U B * Y * X V V V * Mogą występowć łędne impulsy typu X, Y lu o, w zleżnośi od rodziny i egzemplrz Porównć wykresy. W któryh okresh stn rmki stndrdowej zostł zkłóony? 8