4. Измерим передаточную и входную характеристику микросхемы к561ла7

Соберем схему рис.2.3

Лабораторная работа № 2 (рис. 2.3 для К561 ЛА7)

Подключим соответствующие элементы в соответствии в рис.2.3. Измерим передаточную U_вых=f(U_вх), входную I_вх=f(U_вх) характеристики и потребляемый ток I_п=f(U_вх).

	Микросхема К561ЛА7
Uвх,В	Uвых,В	Iвх,мА	Iп,мА
10	0	0	0
9	0	0	0
8,5	0	0	0,01
8	0	0	0,18
7	0	0	0,84
6	0	0	1,73
5	0	0	2,67
4,17	0	0	3,86
4,01	0,14	0	7,84
3,91	3,23	0	11,78
3,7	4,53	0	11,79
3,61	5,01	0	11,83
3,57	9,69	0	5,98
3,44	9,97	0	2,59
3,4	9,98	0	2,41
3,25	9,99	0	1,99
3,08	10	0	1,62

Таблица №4 Измеренные характеристики микросхемы К561ЛА7

Рис. 8. Передаточная характеристика U_вых=f(U_вх) – сплошная линия, U_вх= f(U_вых) – пунктирная линия

Определим из графика: U_п⁺=3,5-0,05=3,45 В

U_п^-=10-4=6 В

U⁰=0,05 В

U¹=10 В

Рис. 9. Входная характеристика I_вх=f(U_вх)

Рис. 10. Потребляемый ток I_п=f(U_вх).

Из графика видно, что микросхема на КМОП-транзисторах, находясь в статических состояниях, почти не потребляет ток

4. Измерим ток, потребляемый от источника питания I⁰_п при U_вх=U⁰ и I¹_п при U_вх=U¹. (Для уровней U⁰ и U¹ используются паспортные данные). Результаты занесем в таблицу 5.

	Микросхема К561ЛА7
U°, B	I°п , мА	U¹,B	I¹п,мА
2,9	1,34	7,2	0,67

Таблица №5

Вычислим среднюю потребляемую мощность:

, мВт, где Е – напряжение источника питания, В, I_п⁰ и I_п¹ – ток, мА, потребляемый логическим элементом в в состоянии лог. 0 и лог. 1, соответственно.

P_п=0,5*10*(1,34+0,67)=6,005 мВт.

6. Измерим нагрузочную способность микросхемы.

Подадим на вход ИМС паспортное значение напряжения логического нуля U_вх=U⁰ (для К155ЛА3 U⁰_вых  0,4В) Подключим к выходу 3 ИМС сопротивления нагрузки R_н=10кОм, 1кОм, 470 Ом, 100 Ом, измерим нагрузочную выходную характеристику U¹_вых=f(R_н). Результаты занесем в таблицу 6.

	Микросхема К561ЛА7
Rн, Ом	10000	1000	470	100
U¹вых, В	9,8	8,35	7,27	2,35

Таблица №6

Рис. 11. Нагрузочная выходная характеристика U¹_вых=f(R_н).

7. Исследуем быстродействие логической микросхемы К155ЛА3

Соберем схему рис. 2.4

Рис. 2.4

Лабораторная работа № 2 (рис.2.4)

Четыре логических элемента включены последовательно, чтобы увеличить время задержки для облегчения измерений, поэтому полученный результат нужно разделить на четыре.

Подадим на вход прямоугольные импульсы частотой 1 кГц.

Рис. 12. Осциллограмма сигнала на входе (сверху-СН1) и на нагрузке (снизу-СН2).

Найдем время задержки:

Рис. 13. Передний фронт

Рис. 14. Задний фронт

Рис. 15. Ручки осциллографа

1 деление( одна клетка)-0,1µS

Передний фронт: 0,2 деления-0,1*0,2=0,02 µS следовательно t^0,1_зд=0,02*10^-6/4=5*10^-9=5 нс

Задний фронт: 0,6 деления-0,6*0,1=0,06 µS следовательно t^1,0_зд=0,06*10^-6/4=15*10^-9=15 нс

Определим среднее время задержки распространения сигнала

t_зд.ср=0,5(5+15)=10 нс.

Интегральное качество микросхемы определяется синтетическим параметром, называемым работой переключения:

, Дж.

A_пер=10*10^-9*49,58*10^-3=495,8*10^-12 Дж.

7. Исследуем быстродействие логической микросхемы К561ЛА7

Соберем схему рис. 2.5

Рис. 2.5

Лабораторная работа № 2 (рис.2.5)

Рис. 16. Задний фронт

Рис. 17. Передний фронт

Рис.18. Ручки осциллографа

1 деление ( одна клетка)-0,2µS

Задний фронт: 1 делени-0,2 µS, следовательно t^1,0_зд=0,2*10^-6/4=50*10^-9=50 нс

Передний фронт: 1 делени-0,2 µS, следовательно t^0,1_зд=0,8*0,2*10^-6/4=40*10^-9=40 нс

Определим среднее время задержки распространения сигнала

t_зд.ср=0,5(40+50)=45 нс.

Интегральное качество микросхемы определяется синтетическим параметром, называемым работой переключения:

, Дж.

A_пер=45*10^-9*6,005*10^-3=270,23*10^-12 Дж.

Все полученные результаты сведем в таблицу:

К5651ЛА7 U0, B 0,05 U1, B 10 I0вх, мА 0 I1вх, мА 0 I0п, мА 1,34 I1п, мА 0,67 U+п, В 3,45 U-п, В 6 Uп, В 10 tзд.ср , нс 45 Рп, мВт 6,005 Апер ,пДж 270,23 К155ЛА3
U0, B	0,1
U1, B	2,3
I0вх, мА	-0,9
I1вх, мА	0,08
I0п, мА	8,73
I1п, мА	11,1
U+п, В	1
U-п, В	2,3
Uп, В	5
tзд.ср , нс	10
Рп, мВт	49,58
Апер ,пДж	495,8

Таблица №7 Исследованные параметры микросхем

Вывод: В данной работе мы изучили электрические параметры интегральных схем транзисторно-транзисторной (ТТЛ) и КМОП логики, измерили их. Все данные свели в таблицы и построили соответствующие графики, по графикам измерили U⁰, U¹, I⁰, I¹. Исследовали быстродействие микросхем и нашли t^0,1_зд, t^1,0_зд, и t_зд.ср.