МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО И ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАФЕДРА 41

ОЦЕНКА ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

Старший преподаватель	подпись, дата	Спиндзак И.И
должность, уч. степень, звание		инициалы, фамилия

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3

«Исследование логического элемента И-НЕ»

по дисциплине: ЭЛЕКТРОНИКА

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛИ

.

СТУДЕНТЫ ГР. №

номер группы подпись, дата инициалы, фамилия

Санкт-Петербург 2021

2

3

1. Цель работы: Изучение схемотехники, основных параметров и характеристик логического элемента И-НЕ, являющегося базовым элементом цифровых интегральных микросхем.

2. Принципиальные электрические схемы логических элементов и-не:

Рис. 2.1. Схема логического элемента ДТЛ.

Рис. 2.2. Схема усовершенствованного логического элемента ДТЛ

Рис. 2.3. Схема базового логического элемента ТТЛ

3. Результаты экспериментальных исследований:

Таблица 3.1 Снятие статической передаточной характеристики ЛЭ.

UВХ, В	Rк=Rэ=330Ом	Rк=Rэ=470Ом	Rк=Rэ=560Ом
	UВХ, В
0.20	4.52	4.51	4.51
0.50	4.40	4.32	4.31
0.70	4.00	3.78	3.75
0.80	3.23	2.87	2.80
0.85	2.75	2.30	2.22
0.90	2.04	1.49	1.44
0.95	1.54	0.94	0.91
1.0	1.12	0.47	0.43
1.1	0.35	0.20	0.20
1.2	0.22	0.17	0.17
1.3	0.19	0.15	0.15
1.4	0.18	0.02	0.02
1.5	0.16	0.02	0.02
1.7	0.15	0.02	0.02
2.0	0.15	0.02	0.02
3.0	0.15	0.02	0.02

4. Графики зависимостей:

Зависимость постоянного выходного напряжения Uвых от постоянного входного напряжения Uвх=U при разных значениях Rк = Rэ показана на рисунке 4.

Рис 4.1 – Графики зависимостей Uвых=f(Uвх)

5. Выводы:

Анализируя типовую статическую характеристику логического элемента (ЛЭ) на рисунке 4, можно отметить, что высокому уровню входного напряжения Uвх 1>1.1 В соответствует низкий уровень выходного напряжения (Uвых 0≤ 0.2 при Rк = Rэ = 470 Ом и Rк = Rэ = 560 Ом; Uвых 0<0.4 при Rк=Rэ= 330 Ом).

Интервалы напряжений, соответствующих логическим уровням данного ЛЭ, лежат в пределах 0В ≤ Uвх ≤ 0.5В; 1.1 B ≤ Uвх1 B ≤ 4.52

Сравнивая графики можно констатировать, что фронт и спад выходного импульса будут менее сглажены, а значит и обеспечивающие большее быстродействие исследованного ЛЭ, в графике при сопротивлении 330 ОМ. Этот график является наиболее приближенным к графику идеального логического элемента.

6. Контрольные вопросы:

1. Объясните назначение компонентов схемы элемента диодно- транзисторной логики (дтл).

Диоды VD1, VD2 и резистор R1 образуют входную логическую схему, выполняющую операцию логического умножения: для напряжения в точке А справедливо YA=X1*X2.

Диод VD3 смещает уровень напряжения в точке А на величину прямого падения напряжения на диоде. Транзистор VT1 с резистором R3 служит усилителем-инвертором, т. е. формирователем выходного сигнала и элементом логического отрицания. Увеличение числа входов ЛЭ достигается добавлением диодов.

2. Объясните назначение компонентов схемы элемента ттл.

В состав рассматриваемого логического элемента входят три каскада:

- входной каскад на многоэмиттерном транзисторе VT1 с резистором R1 в цепи базы;

- фазорасщепительный каскад на транзисторе VT2 с резистором R2 в цепи коллектора и узлом, выполненным на компонентах R3, R4, VT3 в цепи его эмиттера; - выходной каскад, схема которого не отличается от приведенной на рис. 2

Входные диоды в схеме этого элемента (рис. 3) заменены эмиттерно- базовыми его переходами многоэмиттерного транзистора VT1, а смещающий диод

-его коллекторно-базовым переходом. В этой схеме, при подаче на все входы напряжений высокого уровня, транзистор VT1 работает в т. н. инверсном режиме: все его базо-эмиттерные переходы оказываются закрытыми, но ток может протекать через переход база-коллектор транзистора VT1, и, протекая, попадает в базу VT2, открывая его.

Цепь, выполненная на элементах R3 R4 VT3, служит для повышения крутизны статической характеристики в зоне усиления.

В отличие от обычного сопротивления (см. R4 на рис. 2), двухполюсник, образованный элементами R3, R4 и VT3, обладает нелинейной зависимостью тока, протекающего через него, от приложенного

к нему напряжения. Эквивалентное сопротивление этого двухполюсника существенно уменьшается при больших напряжениях. Следовательно, когда транзистор VT2 закрыт, эквивалентное сопротивление в цепи его эмиттера сравнительно большое, а когда VT2 открывается, то оно резко уменьшается. Таким образом, отрицательная обратная связь для каскада на транзисторе VT2, уменьшается, когда он открывается; и усиление каскада становится большим, когда транзистор VT2 работает в активном режиме. В итоге, крутизна переходного участка статической характеристики оказывается больше, чем в схеме, изображенной на рис. 2.

Диоды VD1 - VD3 на входах рассматриваемого логического элемента являются защитными (от входных сигналов отрицательной полярности) и в штатных режимах работы ЛЭ не оказывают влияния на его работу.