отчет лаба 3 схемота-1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

(РОСАВИАЦИЯ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ» (МГТУ ГА)

Кафедра вычислительных машин, комплексов, сетей и систем.

Лабораторная работа защищена с оценкой ____________________

____________________

(подпись преподавателя, дата)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

по дисциплине «Схемотехническое моделирование».

Тема: «Исследование базовых логических схем ТТЛ и ЭСЛ логики.»

Выполнила студентка группы ИС3-1

Магальник Екатерина Борисовна

Руководитель: Затучный Дмитрий Александрович

МОСКВА – 2024

Теоретическая часть.

Базовый логический элемент ТТЛ логики.

Характерной особенностью ТТЛ является использование многоэмиттерных транзисторов. Эти транзисторы сконструированы таким образом, что отдельные эмиттеры не оказывают влияния друг на друга. Каждому эмиттеру соответствует свой p-n переход.

П ри мысленной замене многоэмиттерного транзистора диодами (рис. 1.) получаем элемент диодно-транзисторной логики «И-НЕ». Из анализа схемы можно сделать вывод, если на один из входов или на оба входа подать низкий уровень напряжения (что соответствует нулю), то ток базы Т2 будет равен нулю, и на коллекторе транзистора Т2 будет высокий уровень напряжения (что соответствует единице). Если на оба входа подать высокий уровень напряжения, то через базу Т2 транзистора будет протекать большой базовый ток и на коллекторе Т2 будет низкий уровень напряжения.

Базовый логический элемент ЭСЛ логики.

О сновой базового логического элемента ЭСЛ является токовый ключ. Схема токового ключа подобна схеме дифференциального усилителя (рис. 2.). Необходимо обратить внимание на то, что микросхемы ЭСЛ питаются отрицательным напряжением. На базу Т2 подано отрицательное опорное напряжение Uоп. Изменение входного напряжения Uвх1 приводит к перераспределению постоянного тока Iэ0, заданного сопротивлением Rэ, между транзисторами, что имеет следствием изменение напряжений на их коллекторах. Транзисторы не входят в режим насыщения, и это является одной из причин высокого быстродействия элементов ЭСЛ.

Задание 1.

1. Соберите схему рис.3.

1. Включите схему, измерьте входной и выходной токи при подаче на вход сигнала низкого уровня, запишите полученные значения.

2. Рассчитайте с помощью формулы (1,1) входной ток при подаче на вход сигнала низкого уровня, запишите полученные значения.

3. Измерьте входной и выходной токи при подаче на вход сигнала высокого уровня, запишите полученные значения.

4. Рассчитайте с помощью формулы (1,2) входной ток при подаче на вход сигнала низкого уровня, запишите полученные значения.

5. Измерьте токи, протекающие по первому и второму резисторам, при подаче на вход высокого уровня сигнала, запишите полученные значения.

6. Рассчитайте с помощью формулы (1,3) значение мощности при подаче на вход высокого уровня сигнала, запишите полученные значения.

7. Рассчитайте с помощью формулы (1,4) значение мощности при подаче на вход низкого уровня сигнала, запишите полученные значения.

8. Рассчитайте с помощью формулы (1,5) значение средней мощности, запишите полученные значения.

Рисунок 3 – ТТЛ схема.

Рисунок 4 – анализ по постоянному току V1.

Рисунок 5 – анализ по постоянному току V2.

Рисунок 6 – ток, протекающий по первому резистору.

Рисунок 7 – ток, протекающий по второму резистору.

Дана схема базовой ТТЛ логики. По ней необходимо рассчитать следующие параметы по данным формулам:

Для токов:

• при подаче на вход нуля: I0вх=(Uп-U0вх-UбэТ1)/(R1*n0), где n0=1; (1,1)

• при подаче на вход единицы: I1вх=(Uп –Vб)/R1*n=(Uп-(Uвх1+UбэТ5+(UбэТ1-UкэТ1))); (1,2)

Для мощностей:

• при подаче единицы: Р1=(IR1+IR2)*Uп; (1,3)

• при подаче нуля: Р0=I0вх*Uп; (1,4)

• средняя: Р=(Р0+Р1)/2; (1,5)

Значения переменных следующие:

• Uп = 5 В

• U0вх = 0.7 В

• UбэТ1 = 0.7 В

• R1 = 1 Ом

• IR1 = 0.1 А

• IR2 = 0.2 А

• Uвх1 = 2 В

• UбэТ5 = 0.7 В

• UкэТ1 = 0.3 В

Теперь рассчитаем все параметры по формулам (1,1)-(1,5).

I0вх = (5 – 0.7 – 0.7)\1000*1 = 3.6\1000 = 3.6 мА;

I1вх = 5 – (2 + 0.7 + (0.7 – 0.3)) = 5 – (2 + 0.7 + 0.4) = 5 – 3.1 = 1.9 В;

I1вх = 1.9\1000 = 1.9 мА;

Р1 = (1.9 + 1.9)*5 = 19 мВт;

Р0 = 3.6*5 = 18 мВт;

Р = (18 + 19)\2 = 18.5 мВт;

Задание 2.

Соберите схемы.

Рисунок 8 – Элемент И на МОП-транзисторах.

Рисунок 9 – Логический элемент НЕ на КМОП-транзисторах.

Выводы:

Из рисунка 4 можно сделать вывод, что в начале эксперимента ток резко возрастает, а затем остается неизменным.

Из рисунка 5 можно сделать вывод, что с начала эксперимента и далее ток резко растет вверх.

Из рисунка 6 можно сделать вывод, что в начале эксперимента напряжение в первом резисторе резко возрастает, а затем остается неизменным.

Из рисунка 7 можно сделать вывод, что в начале эксперимента напряжение во втором резисторе резко возрастает, а затем остается неизменным.