Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОННИКИ (ТУСУР)
Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем (КИБЭВС)
ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТТЛ
Отчет по лабораторной работе №3
по дисциплине «Электроника и схемотехника»
Вариант №6
Студент гр. 712-2
___________ Л.С. Болтушкин 16.12.2023
Руководитель Старший преподаватель
кафедры КИБЭВС
_______ __________ А.С. Семенов
16.12.2023
Томск 2023
Введение
Целью работы является изучение работы логических элементов ТТЛ.
Постановка задачи - собрать схему логических функций НЕ, 2 И-НЕ, 3 ИЛИ-НЕ, НЕ со составным транзистором, НЕ с тремя состояниями выхода, НЕ с открытым коллектором, для работы использовать транзистор 2N3391, диод 1N4448, сопротивление резистора R4 100 Ом, для каждой схемы составить таблицу с значением состояние входа, током утечки Iy, напряжением выхода Uв, и состоянием выхода. Сделать выводы о проделанной работе.
1 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Для исследование логического элемента НЕ собирается схема (рисунок
1.1)
Рисунок 1.1 - Схема ЛЭ НЕ
Значение переключателя имеют два состояния: 1 (рисунок 1.2) и 0 (рисунок 1.3). По данным схемам строится таблица (таблица 1.1).
Рисунок 1.2 - Схема ЛЭ НЕ со значением переключателя 1
Рисунок 1.3 - Схема ЛЭ НЕ со значением переключателя 0
Таблица 1.1 - Таблица по схеме ЛЭ НЕ
Переключатель 1 |
Ток утечки Iy, мА |
Напряжение выхода Uв, В |
Состояние |
1 |
0 |
0.006581 |
0 |
0 |
-1.192 |
3.996 |
1 |
Для исследования логического элемента 2 И-НЕ собирается схема (рисунок 1.4)
Рисунок 1.4 - Схема ЛЭ 2 И-НЕ
Значение переключателей могут быть следующими: 1 и 2 равны 1 (рисунок 1.5), 1 равен 1, а 2 равно 0 (рисунок 1.6), 1 равен 0, а 2 равно 1 (рисунок 1.7), 1 и 2 равны 0 (рисунок 1.8). По полученным схемам составлена таблица со значениями (таблица 1.2).
Рисунок 1.5 - Схема ЛЭ 2 И-НЕ со значениями переключателя 1 и 2 равные 1
Рисунок 1.6 - Схема ЛЭ 2 И-НЕ со значениями переключателя 1 равное 1, а 2
равное 0
Рисунок 1.7 - Схема ЛЭ 2 И-НЕ со значениями переключателя 1 равное 0, а 2
равное 1
Рисунок 1.8 - Схема 2 ЛЭ И-НЕ со значениями переключателя 1 и 2 равные 0
Таблица 1.2 - Значения ЛЭ 2 И-НЕ
Переключате ль 1 |
Переключате ль 2 |
Ток утечки Iy, мА |
Напряжение выхода Uв, В |
Состояние |
1 |
1 |
0 |
0.006587 |
0 |
1 |
0 |
-3.5 |
3.996 |
1 |
0 |
1 |
-3.5 |
3.996 |
1 |
0 |
0 |
-1.198 |
3.996 |
1 |
Для исследование логического элемента 3 ИЛИ-НЕ собирается схема (рисунок 1.9).
Рисунок 1.9 - Схема ЛЭ 3 ИЛИ-НЕ
Значение переключателей могут быть следующими: переключатель 1 и 2 и 3 равны 1 (рисунок 1.10), один из переключателей равен 0 остальные два равны 1 (рисунок 1.11), два из переключателей равны 0 оставшийся равен 1 (рисунок 1.12), переключатель 1 и 2 и 3 равны 0 (рисунок 1.13). По полученным схемам составлена таблица со значениями (таблица 1.3).
Рисунок 1.10 - Схема ЛЭ 3 ИЛИ-НЕ со значениями всех переключателей 1
Рисунок 1.11 - Схема ЛЭ 3 ИЛИ-НЕ со значением одного из переключателей 0, оставшийся 1
Рисунок 1.12 - Схема ЛЭ 3 ИЛИ-НЕ со значением двух из переключателей 0, остальной 1
Рисунок 1.13 - Схема ЛЭ 3 ИЛИ-НЕ со значением всех переключателей 0
Таблица 1.3 - Значения ЛЭ 3 ИЛИ-НЕ
Переключа тель 1 |
Переключа тель 2 |
Переключа тель 3 |
Ток утечки Iy, мА |
Напряжен ие выхода Uв, В |
Состояние |
1 |
1 |
1 |
0 |
0.007693 |
0 |
0 |
1 |
1 |
-1.192 |
0.00718 |
0 |
1 |
0 |
1 |
-1.192 |
0.00718 |
0 |
1 |
1 |
0 |
-1.192 |
0.00718 |
0 |
0 |
0 |
1 |
-2.383 |
0.00658 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-2.383 |
0.00658 |
0 |
1 |
0 |
0 |
-2.383 |
0.00658 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-3.575 |
3.996 |
1 |
Для исследование логического элемента НЕ со составным транзистором составлена схема (рисунок 1.14).
Рисунок 1.14 - Логический элемент НЕ со составным транзистором
Значение переключателя может быть 1 (рисунок 1.15) или 0 (рисунок 1.16). По полученным схемам составлена таблица со значениями (таблица 1.4).
Рисунок 1.15 - Логический элемент НЕ со составным транзистором с значением переключателя 1
Рисунок 1.16 - Логическая элемент НЕ со составным транзистором с значением переключателя 0
Таблица 1.4 - Значения логического элемента НЕ со составным транзистором
Переключатель 1 |
Ток утечки Iy, мА |
Напряжение выхода Uв, В |
Состояние |
1 |
0 |
0.006602 |
0 |
0 |
1.271 |
3.801 |
1 |
Для исследование логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода собрана схема (рисунок 1.17).
Рисунок 1.17 - Схема логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода.
Значения переключателей могут быть следующими: 1 и 2 равны 1 (рисунок 1.18), 1 равен 1, а 2 равен 0 (рисунок 1.19), 1 равен 0, а 2 равен 1 (рисунок 1.20), 1 и 2 равны 0 (рисунок 1.21). По полученным схемам составлена таблица со значениями (таблица 1.5).
Рисунок 1.18 - Схема логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателей 1 и 2 равным 1
Рисунок 1.19 - Схема логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателя 1 в состоянии 1 и переключателя 2 в состоянии 0
Рисунок 1.20 - Схема логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателя 1 в состоянии 0 и переключателя 2 в состоянии 1
Рисунок 1.21 - Схема логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателей 1 и 2 в состоянии 0
Таблица 1.5 - Значения логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода
Переключате ль 1 |
Переключате ль 2 |
Ток утечки Iy, мА |
Напряжение выхода Uв, В |
Состояние |
1 |
1 |
0 |
0.004610 |
Z |
1 |
0 |
-1.192 |
0.005935 |
0 |
0 |
1 |
-0.2359 |
0.004508 |
Z |
0 |
0 |
-1.859 |
3.287 |
1 |
Для подтверждения данных из таблицы построим те же схемы с включенным pull up (рисунки 1.22-1.25).
Рисунок 1.22 - Схема логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателей 1 и 2 равным 1 с включенным pull up
Рисунок 1.23 - Схема логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателя 1 в состоянии 1 и переключателя 2 в состоянии 0 с включенным pull up
Рисунок 1.24 - Схема логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателя 1 в состоянии 0 и переключателя 2 в состоянии 1 с включенным pull up
Рисунок 1.25 - Схема логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателей 1 и 2 в состоянии 0 с включенным pull up
Для исследования логического элемента НЕ с открытым коллектором строится схема (рисунок 1.26).
Рисунок 1.26 - Схема логического элемента НЕ с открытым коллектором
Значение переключателя может быть 1 (рисунок 1.27) или 0 (рисунок 1.28). Для понятного определения состояния выхода присоединяем точку OUT с 5В, через резистор 1кОм (рисунок 1.29 и рисунок 1.30). По полученным схемам составлена таблица со значениями (таблица 1.6).
Рисунок 1.27 - Схема логического элемента НЕ с открытым коллектором при значении переключателя 1
Рисунок 1.28 - Схема логического элемента НЕ с открытым коллектором при значении переключателя 0
Таблица 1.6 - Значения логического элемента НЕ с открытым коллектором.
Переключатель 1 |
Ток утечки Iy, мА |
Напряжение выхода Uв, В |
Состояние |
1 |
0 |
0.006580 |
0 |
0 |
-1.192 |
0 |
Z |
Рисунок 1.29 - Схема логического элемента НЕ с открытым коллектором и соединённой точкой OUT с 5В при значении переключателя 0
Рисунок 1.30 - Схема логического элемента НЕ с открытым коллектором и соединённой точкой OUT с 5В при значении переключателя 1
Заключение
Во время выполнения лабораторной работы были изучены логические элементы НЕ, 2 И-НЕ, 3 ИЛИ-НЕ, НЕ с 3 состояниями выхода, НЕ со составным транзистором, НЕ с открытым коллектором и их создании при помощи диода 1N4448, транзистора 2N3391 и значением сопротивления R4 100 Ом.