ФУУМЭ / 6 спайс

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РТЭ

отчет

по лабораторной работе №6

по дисциплине «Функциональные узлы и устройства микроэлектроники»

Тема: Исследование интегральной логической схемы ТТЛ в B2 Spice

Студенты гр. 5201		Акимов Д.И.
		Вакула Н.В.
		Захаренкова К.О.
		Никитенко С.А.
Преподаватель		Тупицын А.Д.

Санкт-Петербург

2018

Цель работы: Ознакомление с принципом действия, схемотехническими особенностями, конструкцией и назначением логической схемы типа ТТЛ и определение ее основных параметров и характеристик.

Тип и параметры объекта исследования.

В ходе данной лабораторной работы исследуется логическая интегральная микросхема ТТЛ типа К155ЛА3. Микросхема К155ЛА3, как и ее импортный аналог SN7400, содержат в себе четыре логических элемента 2И – НЕ в корпусе DIP-14.

Микросхемы К155ЛА3 и 7400 созданы на базе ТТЛ, поэтому - напряжение 7 В является для них предельно максимальным. При превышении этого значения прибор очень быстро сгорает.

Таблица 1 - Параметров К155ЛАЗ

Наименование параметра	Значение
Напряжение питания	5В+-5%
Максимальное напряжение лог. "0"	<0.4В
минимальное напряжение лог "1"	>2.4В
Ток потребеления при лог. "0" и Uпит=5В	<22mA
Ток потребеления при лог. "1" и Uпит=5В	<8mA
Входной ток низкого уровня	<1,6 mA
Входной ток высокого уровня	<0,04 mA
Входной пробивной ток	<1 mA
Ток КЗ	18-55 mA
Потребляемая мощность одного элемента	<19,7mВт
Время задержки распространения сигнала при включении	<15нс
Время задержки распространения сигнала при выключении	<22нс
Помехоустойчивость	<0.4В

Таблица 2 - Таблица истинности К155ЛАЗ.

Вход А	Вход В	Выход Q
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Принципиальная схема одного из четырех элементов, реализующего функцию 2И-НЕ.

Рисунок 1 - Электрическая схема К155ЛАЗ

Обработка результатов.

Виртуальная модель:

Рисунок 2 - Схема ТТЛ в B2 Spice

Таблица 3 – Результаты моделирования

Uпит = 4 В					Uпит = 5 В
Uвх, В	Iвх, мкА			Uвх, В		Iвх, мкА
0	-631			0		-825
0,1	-612			0,1		-807
0,2	-593			0,2		-787
0,3	-573			0,3		-768
0,4	-554			0,4		-748
0,5	-534			0,5		-729
0,6	-515			0,6		-709
0,7	-495			0,7		-689
0,8	-476			0,8		-669
0,9	-456			0,9		-650
1	-436			1		-630
1,1	-417			1,1		-611
1,2	-397			1,2		-591
1,3	-377			1,3		-571
1,4	-358			1,4		-552
1,5	-337			1,5		-532
1,58	-320			1,6		-507
1,59	-316			1,61		-503
1,6	-129			1,62		-173
1,61	-37			1,63		-36
1,62	44			1,64		86
1,63	113			1,65		189
1,64	167			1,66		273
1,65	210			1,67		339
1,66	242			1,68		388
1,67	265			1,69		424
1,68	282			1,7		450
1,69	294			1,71		468
1,7	302			1,72		481
1,71	307			1,73		490
1,72	311			1,74		496
1,73	314			1,75		500
1,74	316			1,76		503
1,75	317			1,77		505
1,76	319			1,78		506
4	319			1,79		507
				1,8		508
				1,82		509
				5		509

Рисунок 3 - Входная характеристика ТТЛ

Рисунок 4 - Входная характеристика ТТЛ

Таблица 4 – Результаты моделирования

Uпит = 4 В			Uпит = 5 В
Uвх, В	Iпит, мА		Uвх, В	Iпит, мА
0	1,26		0	1,65
0,1	1,22		0,1	1,61
0,2	1,19		0,2	1,57
0,3	1,15		0,3	1,54
0,4	1,11		0,4	1,5
0,5	1,07		0,5	1,46
0,6	1,04		0,6	1,42
0,7	1,03		0,7	1,42
0,8	1,07		0,8	1,46
0,9	1,12		0,9	1,5
1	1,17		1	1,55
1,1	1,22		1,1	1,61
1,2	1,28		1,2	1,66
1,3	1,33		1,3	1,72
1,4	1,41		1,4	1,79
1,43	1,46		1,45	1,93
1,46	1,6		1,5	2,64
1,48	1,81		1,52	3,53
1,5	2,25		1,54	5,38
1,52	3,14		1,56	9,13
1,54	4,98		1,58	12,68
1,56	8,73		1,6	12,77
1,58	9,39		1,61	12,7
1,59	9,38		1,62	5,14
1,6	3,77		1,63	5,15
1,61	3,78		5	5,15
4	3,78

Рисунок 5 - Зависимость тока питания от входного напряжения

Рисунок 6 - Зависимость тока питания от входного напряжения

Таблица 5 – Результаты моделирования

Uпит = 4 В			Uпит = 5 В
Uвх, В	Uвых, В		Uвх, В	Uвых, В
0	3,206		0	4,192
0,5	3,206		0,5	4,192
0,55	3,206		0,57	4,191
0,56	3,205		0,59	4,19
0,6	3,203		0,6	4,189
0,7	3,168		0,7	4,154
0,8	3,097		0,8	4,083
0,9	3,014		0,9	3,999
1	2,926		1	3,911
1,1	2,832		1,1	3,818
1,2	2,682		1,2	3,676
1,3	2,415		1,3	3,415
1,4	2,129		1,4	3,128
1,5	1,833		1,5	2,833
1,54	1,693		1,53	2,731
1,55	1,433		1,54	2,692
1,56	0,867		1,55	2,431
1,57	0,145		1,56	1,863
1,58	0,081		1,57	1,052
1,59	0,061		1,58	0,136
1,6	0,048		1,59	0,084
1,61	0,018		1,6	0,065
1,62	0,018		1,61	0,052
2	0,018		1,62	0,018
			2	0,018

Рисунок 7 - Передаточная характеристика ТТЛ

Рисунок 8 - Передаточная характеристика ТТЛ

Задержки переключения:

Таблица 6 – Задержки переключения

Uпит = 5 В
Uген, В	3,5	4	5
τ10, нс	15	10	7
τ01, нс	8	7	5

Рассчитанные по передаточным характеристикам параметры помехустойчивости U_п0 и U_п1:

Таблица 7 - Эксперимент

	Uпит = 4 В	Uпит = 5 В
Uп0, В	0,4	0,5
Uп1, В	0,05	0,1

Таблица 8 - Теория

	Uпит = 4 В	Uпит = 5 В
Uп0, В	0,7	0,6
Uп1, В	0,03	0,04

Вывод: полученные в данной лабораторной работе теоретические характеристики соответствуют принципам работы изучаемой логической схемы ТТЛ. Данные, которые были получены с помощью эксперименты, значительно отличаются от теоретических данных. Это может быть связано с неидеальностью работы транзисторов, номиналов резисторов и большим сроком эксплуатации сего устройства.