LABORATORIUM. Technika Cyfrowa. Badanie Bramek Logicznych

Transkrypt

1 WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY Katedra Inżynierii Systemów, Sygnałów i Elektroniki LABORATORIUM Technika Cyfrowa Badanie Bramek Logicznych Opracował: mgr inż. Andrzej Biedka

2 1 BADANIE FUNKCJI LOGICZNYCH 1.1 Korzystając z kart katalogowych badanych bramek zapoznać się z zasadami orientacji i numeracji wyprowadzeń cyfrowych układów scalonych. 1. W układzie pomiarowym według poniższego schematu zbadać tablicę prawdy bramek logicznych wskazanych przez prowadzącego. Vcc R1 R A B Bramka Y Hi Lo Wskaźnik stanu Rys. 1 Dla każdego typu bramki zarejestrować w tabeli stany logiczne wejść i wyjścia: Bramka A B Y 1. Przedstawić działanie zbadanych bramek w postaci przebiegów czasowych sygnałów wejściowych i wyjściowych. 1.4 Wykorzystując prawa de Morgana przekształcić bramki negacji iloczynu (NAND) w bramkę sumy (OR), zbadać tablicę prawdy bramki przekształconej. 1. Zbudować wejściową bramkę ExOR z bramek NAND, zbadać tablicę prawdy bramki przekształconej, zdjąć jej przebiegi czasowe.

3 Parametry statyczne Zapoznać się ze schematem ideowym płytki ćwiczeniowej Badanie charakterystyk przejściowych bramek logicznych wykonanych w różnych technologiach. Gen. XY Rys.. Schemat ideowy układu pomiarowego charakterystyki przejściowej. Do wejścia badanej bramki należy doprowadzić napięcie zmienne o kształcie trójkątnym i amplitudzie V oraz składowej stałej,v (napięcie powinno zmieniać się w zakresie 0 V). 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. Zatem przed dokonaniem obserwacji kształtu charakterystyki na ekranie oscyloskopu należy przy rozłączonym połączeniu punktów 1 i przyłączonym do gniazd wejściowych BNC generatorze i oscyloskopie ustawić parametry przebiegu wejściowego. Obserwacji kształtu charakterystyki dokonujemy w trybie pracy XY oscyloskopu. UWAGA! Badana bramka musi być zasilana przed podaniem napięcia wejściowego. Obserwację należy wykonać dla bramek wskazanych przez prowadzącego. Przerysować z ekranu oscyloskopu kształt uzyskanych charakterystyk z zachowaniem skali napięciowej. Parametry dynamiczne..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.

4 V Generator TTL A B Bramka Y V V Wtórnik emiterowy Oscyloskop CH1 CH V V Wtórnik emiterowy Rys.. Schemat ideowy układu pomiaru parametrów dynamicznych bramek logicznych 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 Przeszkicować z ekranu oscyloskopu kształt uzyskanych przebiegów z zaznaczeniem kryteriów pomiaru badanych parametrów. Zbadać wpływ pojemności obciążenia przyłączonej do wyjścia bramki na wielkość mierzonych czasów.. Pomiar czasu blokowania i odblokowania bramki trójstanowej. Wykorzystując elementy dostępne na płytce ćwiczeniowej zaprojektować układ pomiaru czasu blokowania i odblokowania trójstanowego bufora typu Po zatwierdzeniu schematu przez prowadzącego połączyć układ pomiarowy i przeprowadzić pomiary. 4. Wnioski. Opracować uzyskane wyniki i porównać je z danymi katalogowymi.

5 V GND 0u 1N4004 V V cc WE 0 10k k 4k 1k 7k LM90 1 LO V WE 0 10k k 4k 1k 7k LM90 1 LO V V A B C D GND 4 x Rys. 4 Schemat ideowy płytki ćwiczeniowej BPD (badanie parametrów statycznych bramek)

6 1 1 US1 R C6 7p P1 4 6 C7 6p 9 4 V GND V u C9 u C10 C11 C1 n C1 n C14 Vcc Vee R R R C US B1 T1 R4 110 Vcc N69 R 6R Vee R6 T Vcc N69 C1 C C C4 C 10R R B R R Vee Schemat ideowy płytki ćwiczeniowej BPD (badanie parametrów dynamicznych bramek)