Лабораторная 10 Электроника

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. Бонч-Бруевича

СПБГУТ

Факультет РСР

Кафедра Электроники

ОТЧЁТ

по лабораторной работе №10

Тема: Исследование базового логического элемента транзисторно-транзисторной логики

Дисциплина: Электроника

Выполнил: Дзоблаев Э.С., группа ИКТУ-41

Проверил: доцент, ктн Борисов С.В.

Санкт-Петербург

2025. г.

1. Исследование логического элемента в статическом режиме.

Для работы использовалась интегральная схема 155

Вход: 8

Выходы: 9, 10

1.1. Исследование передаточной и входной характеристик ЛЭ.

Рис. 10.1 – Схема 1

Uвх	В	0,3	0,6	0,8	0,9	0,95	1	1,1	1,13	1,16	1,2	1,4	2
Iвх	мА	0,159	0,143	0,138	0,135	0,136	0,135	0,13	0,125	0,05	0	0	0
Uвых	В	4,4	4,4	4,32	3,98	1,45	1,11	0,87	0,72	0,1	0,1	0,1	0,1

Таблица 10.1

График 10.1.1 – зависимость Iвх от Uвх

График 10.1.2 – зависимость Uвых от Uвх

1.2. Определение средней мощности, потребляемой ЛЭ.

U⁰ = 0,4 В

U¹ = 2,4 В

I⁰ = 0,002 мА

I¹ = 0,153 мА

P_{п ср} = 0,5 * (0,0008 + 0,3672) = 0,184 мВт

1.3. Оценка нагрузочной способности ЛЭ.

Rн		100 Ом	560 Ом	1 кОм	3,3 кОм	10 кОм
Uвых	В	0,97	2,56	3,02	3,54	3,62

Таблица 10.2

График 10.2 – зависимость Uвых от Rн

Минимальное значение сопротивления нагрузки R_{н мин}, при котором выходное напряжение уменьшается до значения логической единицы U_вых = U¹ = 2,4 В приблизительно равно 500 Ом.

2. Исследование быстродействия ЛЭ

Рис. 10.3 – Схема 2

График 10.3 – осциллограммы входного и выходного импульсов, при переключении выходного напряжения из логической единицы в ноль t_зд ^1,0

График 10.4 – осциллограммы входного и выходного импульсов, при переключении выходного напряжения из логической единицы в ноль t_зд ^0,1

График 10.5 – осциллограммы входного и выходного импульсов, t_зд ^1,0

График 10.5 – осциллограммы входного и выходного импульсов, t_зд ^0,1

T_{зд ср} = 0,5 * (0,2 + 0,03) = 0,25 мкс

Заключение по результатам лабораторной работы:

Проведённые экспериментальные исследования подтвердили соответствие практических характеристик базовых ТТЛ-элементов их теоретическим моделям. В ходе работы были освоены методики экспериментального определения основных параметров цифровых интегральных микросхем.

В статическом режиме были сняты и проанализированы передаточная и входная характеристики. Полученные зависимости демонстрируют классическую для ТТЛ-технологии форму: на графике чётко выделяется узкая область переключения, где наблюдается резкий переход выходного сигнала от высокого уровня к низкому. Одновременно фиксируется значительное снижение входного тока при достижении порогового напряжения срабатывания.

Определённое значение средней статической мощности потребления составило 0.184 мВт, что отражает энергетические затраты микросхемы при работе со случайной входной последовательностью.

Исследование влияния нагрузки на выходные параметры выявило значительную зависимость уровня логической единицы от сопротивления нагрузки (Rн). Экспериментально установлено, что сохранение корректного высокого уровня напряжения гарантировано при сопротивлении нагрузки не менее 500 Ом. Данный результат позволяет оценить предельный нагрузочный ток и вычислить максимальный допустимый коэффициент разветвления выхода исследуемого элемента.

Исследование быстродействия путём анализа временных задержек переключения показало:

• Задержка переключения из «1» в «0» составила 0.2 мкс.

• Задержка переключения из «0» в «1» составила 0.3 мкс.

• Средняя задержка распространения сигнала​ рассчитана и равна 0.25 мкс.