- •Принципиальные электрические схемы логических элементов и-не:
- •Результаты экспериментальных исследований:
- •Графики зависимостей:
- •Выводы:
- •Контрольные вопросы:
- •Объясните назначение компонентов схемы элемента диодно- транзисторной логики (дтл).
- •Объясните назначение компонентов схемы элемента ттл.
- •Сравните значения основных параметров логических элементов, схемы которых приведены на рис. 1 и рис. 2.
- •В чем заключается назначение "смещающих" диодов в схемах исследованных логических элементов и-не?
- •Какой вид имеет идеальная статическая характеристика логического элемента и почему?
- •В каком режиме работает транзистор vt1 в схеме, изображенной на рис. 4, при подаче на все входы элемента uвх 1 ?
- •В каких режимах работает каждый из транзисторов в схемах, приведенных на рис. 3 и рис. 5 при подаче на все входы элемента uвх 0 ?
- •В каких режимах работает каждый из транзисторов в схемах, приведенных на рис. 3 и рис. 5 при подаче на все входы элемента uвх 1 ?
- •Чему равны падения напряжения на р-n-переходах открытых и насыщенных транзисторов лэ?
- •Какие факторы ограничивают быстродействие логических элементов и цифровых схем?
- •Расскажите о способах повышения быстродействия логических элементов.
- •Какими величинами оценивается быстродействие современных логических элементов?
- •Каковы уровни напряжений, соответствующих логическим уровням современных цифровых устройств?
- •Что такое нагрузочная способность логического элемента?
- •Изобразите схему возможной реализации логического элемента или- не на биполярных транзисторах, и поясните основные моменты ее функционирования.
- •Изобразите схему возможной реализации логического элемента "Исключающее или" на биполярных транзисторах, и поясните основные моменты ее функционирования.
- •Изобразите схемы возможной реализации логических элементов на полевых транзисторах и поясните основные моменты их функционирования.
- •Перечислите основные технологии изготовления цифровых микросхем и дайте краткую характеристику каждой из них.
- •7. Список литературы
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
Цель работы: Изучение схемотехники, основных параметров и характеристик логического элемента И-НЕ, являющегося базовым элементом цифровых интегральных микросхем.
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
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 |
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)
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.
Контрольные вопросы:
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.
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.