INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA BADANIE STANDARDOWEJ BRAMKI NAND TTL (UCY 7400)

Transkrypt

1 INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA BADANIE STANDARDOWEJ BRAMKI NAND TTL (UCY 74).Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z charakterystykami statycznymi i parametrami statycznymi bramki standardowej NAND TTL oraz sposobami ich pomiaru. 2.Wiadomości teoretyczne Bramka NAND TTL (UCY 74) jest podstawowym układem cyfrowym realizującym funkcję negacji iloczynu NIE-I (NAND). Jako samodzielny układ jest produkowany w wersji scalonej o małej skali integracji (SSI). Układ scalony zawiera cztery niezależne funktory NAND dwuwejściowe w jednej obudowie /Rys./. Rys.. Rozkład wyprowadzeń układu UCY 74 Symbol bramki NAND pokazany jest na Rys.2. Cechą bramki NAND jest konieczność podania stanu wysokiego H na oba wejścia A i B w celu uzyskania stanu niskiego L na wyjściu Y. Aby uzyskać stan wysoki H na wyjściu należy podać stan niski L na przynajmniej jedno z wejść A lub B /Tab./. Rys. 2. Symbol bramki NAND

2 Tab. Tablica stanów bramki NAND A B Y O bramce mówimy, że jest włączona, gdy na jej wyjściu panuje niski poziom napięcia. Bramka jest wyłączona, gdy na wyjściu panuje wysoki poziom napięcia. W stanie wyłączenia na co najmniej jednym wejściu panuje i drugie wejście nie ma wpływu na stan bramki. W stanie włączenia na jednym z wejść panuje zawsze stan i o stanie wyjścia decyduje poziom napięcia na drugim wejściu. Własności bramki opisują charakterystyki statyczne. Charakterystyka przejściowa (przełączania) przedstawia zależność napięcia wyjściowego od wejściowego U O =f(u I ). Na jej podstawie możemy określić graniczne wartości napięć wejściowych i wyjściowych oraz napięcie progowe /Rys.3/. Rys. 3. Charakterystyka przejściowa bramki NAND UCY74 Charakterystyka poboru prądu I CC =f(u I ) przedstawia zależność prądu pobieranego ze źródła zasilania przez bramkę podczas przełączania, czyli przy zmianie napięcia wejściowego ze stanu niskiego na wysoki. Na podstawie tej charakterystyki możemy wyznaczyć pobór prądu przez bramkę w stanie niskim L, wysokim H oraz maksymalny pobór prądu I CCmax /Rys.4/. Rys. 4 Charakterystyka poboru prądu 2

3 Obciążanie bramki, tzn. pobór prądu z jej wyjścia lub wprowadzanie prądu do obwodu wyjściowego, powoduje zmianę napięcia wyjściowego. Charakterystyka wyjściowa przedstawia zależność napięcia wyjściowego od prądu wyjściowego. Bramka opisywana jest dwoma charakterystykami wyjściowymi: w stanie niskim na wyjściu U OL =f(i OL ), i w stanie wysokim na wyjściu U OH =f(i OH ) /Rys.5/. Jeżeli bramka jest w stanie wysokim na wyjściu to prąd wypływa z jej wyjścia, a jeżeli jest w stanie niskim na wyjściu to prąd wpływa do jej wyjścia. Na podstawie charakterystyk wyjściowych możemy określić maksymalne prądy wyjściowe w stanie niskim i wysokim oraz wartość prądu zwarciowego. Stan zwarcia nie jest dla bramki niszczący pod warunkiem, że jest zwierane wyjście tylko jednej bramki układu scalonego. a) b) Rys. 5 Charakterystyki wyjściowe a) w stanie wysokim na wyjściu, b) w stanie niskim na wyjściu Charakterystyka wejściowa przedstawia zależność prądu wejściowego od napięcia wejściowego I I =f(u I ). W stanie niskim na wejściu prąd wejściowy wypływa z wejścia bramki a w stanie wysokim na wejściu prąd wpływa do wejścia bramki. Z charakterystyki wejściowej możemy wyznaczyć maksymalne wartości prądu wejściowego w stanie niskim I Ilmax i wysokim na wejściu I IHmax. Rys. 6 Charakterystyka wejściowa 3

4 3. Przebieg ćwiczenia 3. Zapoznać się z danymi katalogowymi badanej bramki. 3.2 Wyznaczyć charakterystykę przejściową bramki U o =f(u I ) dla napięcia zasilającego U CC = 5V. UWAGA! Pomiary należy wykonać szczególnie dokładnie w zakresie napięć bliskich napięciu progowemu U p. Wyniki pomiarów należy zapisać w tabeli: U CC =5V U I [ V ] U O [ V ] 3.3 Wyznaczyć charakterystykę poboru prądu zasilania I CC =f(u I ) dla napięcia zasilającego U CC = 5V. UWAGA! Pomiary należy przeprowadzić szczególnie dokładnie dla napięcia bliskiego napięciu przełączenia U p. 4

5 Wyniki pomiarów należy zapisać w tabeli: U I [ V ] U CC =5V I CC [ma] 3.4 Wyznaczyć charakterystykę wejściową bramki I I =f(u I ) dla napięcia zasilającego U CC = 5V. Wyniki pomiarów należy zapisać w tabeli: U I [ V ] U CC =5V I I [ma] 5

6 3.5 Wyznaczyć charakterystykę wyjściową bramki w stanie niskim U OL =f(i OL ). Prąd wyjściowy należy zmieniać (rezystorem obciążającym) od zera do takiej wartości, aby nie przekroczyć dopuszczalnej wartości napięcia wyjściowego U OLmax. Napięcie zasilające należy ustawić na U CC = 5V. Wyniki pomiarów należy zapisać w tabeli: I OL [ ma ] U OL [ V ] 3.6 Wyznaczyć charakterystykę wyjściową bramki w stanie wysokim U OH =f(i OH ). Zmieniać obciążenie w pełnym zakresie (od braku obciążenia do obciążenia maksymalnego, czyli stanu zwarcia). Napięcie zasilające należy ustawić na U CC = 5V. 6

7 Wyniki pomiarów należy zapisać w tabeli: I OH [ ma ] U OH [ V ] 4. Opracowanie ćwiczenia Z wyznaczonych charakterystyk poboru prądu i przejściowej wyznaczyć metodą graficzną napięcie przesterowania U p, a z charakterystyki poboru prądu również I CCL i I CCH. Z charakterystyk wyjściowych należy wyznaczyć następujące parametry: I OHmax maksymalny prąd wyjściowy w stanie wysokim. I OLmax maksymalny prąd wyjściowy w stanie niskim. Prąd I OHmax wyznacza się jako maksymalną wartość prądu I OH, przy której pozostaje na wyjściu stan wysoki. Prąd I OLmax wyznacza się jako maksymalną wartość prądu I OL, przy której na wyjściu pozostaje jeszcze stan niski. Wyznaczyć z charakterystyki wejściowej następujące parametry: I ILmax maksymalny prąd wejściowy w stanie niskim. I IHmax maksymalny prąd wejściowy w stanie wysokim. Wyniki zanotować w tabeli i porównać z wartościami katalogowymi. Sformułować wnioski. 5. Dane katalogowe bramki UCY 74 Parametry statyczne: Napięcie zasilające U CC =5V Napięcie wejściowe U IL = od,5 do +,8V U IH = od 2 do 5,5V Napięcie wyjściowe U OL = od do,4v U OH = od 2,4 do 5V Prąd wejściowy I ILmax = -,6mA I IHmax =4 µa Prąd wyjściowy I OLmax =6mA I OHmax =,8mA Prąd zasilający I CCL =2mA I CCH =4mA Margines zakłóceń U L =,4 V U H =,4 V 6. Ukształtowane umiejętności - wyznaczanie parametrów statycznych bramki z odpowiednich charakterystyk statycznych 7

8 - zestawianie układów pomiarowych i wykonywanie pomiarów w celu zmierzenia określonego parametru - ocenianie wartości parametrów i ich porównywanie - wykonywanie pomiarów dowolnej charakterystyki statycznej bramki metodą punkt po punkcie 7. Wykaz przyrządów - zasilacz stabilizowany regulowany - zasilacz stabilizowany, precyzyjny, regulowany - woltomierze napięcia stałego - miliamperomierz - rezystor dekadowy 8. Literatura. Głodzki W. : Układy cyfrowe. 2. Grabowski L. : Pracownia elektroniczna. Układy elektroniczne. 3. Głodzki W., Grabowski L. : Pracownia postaw techniki cyfrowej. 4. Pieńkos J., Turczyński J. : Układy scalone serii TTL w systemach cyfrowych. Opracowanie: ANNA KOWALSKA 8