Badanie funktorów logicznych TTL - ćwiczenie 1

Transkrypt

1 adanie funkorów logicznych TTL - ćwiczenie 1 1. Cel ćwiczenia Zapoznanie się z podsawowymi srukurami funkorów logicznych realizowanych w echnice TTL (Transisor Transisor Logic), ich podsawowymi paramerami echnicznymi oraz zasadą działania. 2. Wykaz przyrządów zasilacz sabilizowany, wolomierz cyfrowy i/lub eser sanów logicznych, generaor sygnałów w sandardzie TTL, oscyloskop wraz z zesawem kompuer-drukarka. 3. Przedmio badań - układ UC7400 umieszczony na płyce monażowej przedsawiony na rysunku U CC GND GND 8 - niepodłączone 9 - niepodłączone U CC 4. Wprowadzenie Sygnałem będziemy nazywać przebieg czasowy wielkości fizycznej (najczęściej napięcia), w kórym zawara jes pewna informacja. Najogólniej sygnały dzielimy na analogowe oraz cyfrowe. Sygnały analogowe charakeryzują się ym, że mogą przyjmować dowolną warość liczbową z pewnego określonego zakresu zmienności. Sygnałem cyfrowym nazywamy aki przebieg czasowy (najczęściej napięcia), kóry przyjmuje ylko dwie warości. Należy jednak pamięać o ym, że w ogólnym Rys. 1. Płyka monażowa 1 U a) U b) H - 1 L L - 0 L

2 przypadku sygnał cyfrowy może przyjmować skończoną liczbę warości. Rys. 2 a) sygnał analogowy, b) sygnał cyfrowy Podsawowym elemenem sosowanym w echnice cyfrowej jes bramka logiczna. Nazwą ą określa się układ elekroniczny o jednym lub kilku wejściach i jednym wyjściu obliczający funkcję logiczną na podsawie sygnałów wejściowych. Sygnały wejściowe i wyjściowe są sygnałami cyfrowymi najczęściej napięciowymi. W echnice TTL napięcia przyjmują dwie warości: 0 i 5 V. Warości e nazywane są poziomami logicznymi. W logice dodaniej napięcie 0 V odpowiada niskiemu poziomowi logicznemu L (ang. low) i jes oznaczane jako 0 logiczne. Drugi poziom logiczny H (ang. high) oznaczony jes jako 1 logiczne. W logice ujemnej oznaczenia e są przyjęe odwronie: H 0, L 1. Zesawienie zaprezenowane na rysunku 3 przedsawia podsawowe funkory logiczne, ich symbole graficzne oraz równanie, na podsawie kórego jes wyliczany sygnał wyjściowy. RMK SMOL RÓWNNIE NOT ND NND = = = OR NOR = + = + Rys. 3. Zesawienie podsawowych funkorów logicznych. ramki można łączyć ze sobą ak, aby wyjście jednej bramki było połączone z wejściem nasępnej. Dzięki ej właściwości można budować układy logiczne realizujące wybraną funkcję. ramki NND i NOR oddzielnie worzą zw. minimalny zesaw funkcjonalnie pełny, ponieważ za pomocą każdego z nich można zrealizować dowolnie złożoną funkcję, a akże funkcje podsawowe. Na rysunku 4 przedsawiono przykład funkcji ND zrealizowany za pomocą bramek NOR Rys. 4. Przykład realizacji funkcji ND za pomocą bramek NOR Rysunek 4 jes realizacją jednego z praw de Morgana. Prawa e wyrażone są wzorami (1) i (2): 2

3 + = (1) = + (2) Negując prawą i lewą sronę równania (1) oraz sosując prawo o podwójnej negacji ławo wykazać, że = + = = (3) Dla zapewnienia współpracy układów logicznych przyjęe zosały gwaranowane warości napięć na ich wejściach i wyjściach. Wielkości e są nasępujące: napięcie wyjściowe w sanie niskim U OLmax =0,4 V, napięcie wyjściowe w sanie wysokim U OHmin =2,4 V, napięcie wejściowe w sanie niskim U ILmax =0,8 V, napięcie wejściowe w sanie wysokim U IHmin =2 V. 5.Przebieg ćwiczenia 5.1.Sayczne badanie bramki NND Napięcie sałe równe +5 V (sprawdzić za pomocą wolomierza) podłączyć do odpowiednich zacisków układu UC 7400 znajdującego się na płyce zesawu laboraoryjnego ( + do Ucc, do GND). Wolomierz (lub eser sanów logicznych) podłączyć do wyjścia jednej z bramek. Na wejścia bramki ( i ) podawać sany logiczne 1 lub 0 zgodnie z abelą prawdy (abela 1). W celu podania sygnału 1 (H) należy wybrane wejście połączyć z zaciskiem oznaczonym Ucc. by wybrane wejścia usawić w sanie 0 (L) należy połączyć je z zaciskiem oznaczonym GND. Na podsawie pomiarów napięć wyjściowych U wypełnić abelę prawdy. NND Tabela 1 U [V] U warość napięcia w wolach, san logiczny na wyjściu bramki. Przypisać kolejnym warościom napięć wyjściowych U odpowiednie warości logiczne zgodnie z zakresem poziomów logicznych dla echniki TTL. Po wypełnieniu abeli prawdy odłączyć wejścia i i pozosawić nie podłączone. Odczyać san wyjścia i porównać z abelą prawdy. Określić, co oznacza wejście niepodłączone ( pozosawione w powierzu ). 3

4 5.2. Sayczne badanie funkorów logicznych zbudowanych za pomocą bramek NND Zbudować i sprawdzić działanie bramek: NOT, ND, OR, NOR z wykorzysaniem bramek NND. Dorysować schemay połączeń. Po zaakcepowaniu przez prowadzącego zajęcia podłączyć układ zgodnie ze schemaem połączeń. W kolejnych abelach wpisywać warości poziomów logicznych. NOT schema połączeń Tabela ND schema połączeń Tabela 3 OR schema połączeń Tabela 4 NOR schema połączeń Tabela 5 Ex-OR schema połączeń Tabela 6 4

5 Ex-NOR schema połączeń Tabela Sayczne badanie funkorów logicznych zbudowanych za pomocą bramek NOR Punk 5.2 powórzyć używając bramek NOR (układ UC7402) zamias bramek NND Dynamiczne badanie bramek W celu zbadania dynamicznego bramki (np. NND) należy jej wejścia podłączyć do sygnałów zmiennych w czasie i zaobserwować odpowiedź. by przeesować odpowiedzi na wszyskie możliwe sany wejść, należy je podłączyć do sygnałów przedsawionych na rysunku 5. 0 [V] 0 [V] 0 [V] Rys. 5. Sygnały na wejściach podczas dynamicznego badania bramek Podłączyć generaor sygnałów (TTL) do oscyloskopu. Jeżeli generaor nie posiada wyjścia w sandardzie TTL należy usawić sygnał na jego wyjściu zgodnie z rysunkiem 5 (sygnał ). Poziom niski 0 [V], wysoki 4 5 [V], częsoliwość ok. 1 khz. 5

6 Połączyć układ zgodnie ze schemaem podanym na rysunku 6. GENERTOR SGNŁÓW TTL +U CC 1:2 NND OSCLOSKOP 2-KNŁOW Z PMIĘCIĄ DZIELNIK CZĘSTOTLIWOŚCI Rys. 6. Schema układu pomiarowego do dynamicznego badania bramek W celu zaobserwowania jednocześnie rzech sygnałów:, oraz na oscyloskopie należy podłączyć sygnały z wejść bramki ( i ) do wejść oscyloskopu. Usawić wyzwalanie oscyloskopu względem kanału, do kórego podłączony jes sygnał o niższej częsoliwości (w ym przypadku ). Zapamięać przebiegi (przycisk HOLD a nasępnie SVE). Odłączyć sygnał z wejścia o wyższej częsoliwości (u ) i podłączyć sygnał wyjściowy z bramki (). Wywołać (RECLL) zapisany uprzednio w pamięci sygnał wejściowy do bramki (). Korzysając z programu LGP do obsługi oscyloskopu wydrukować wynik przeprowadzonych obserwacji. 6. Sprawozdanie z przebiegu ćwiczenia Na podsawie przeprowadzonych pomiarów należy przygoować sprawozdanie, kóre powinno zawierać: zrealizowane na zajęciach badania sayczne (schemay i abele), badania dynamiczne (schema, wyniki obserwacji, wydruk) oraz wnioski końcowe. 6