ЛР-3 / ЭИС_Л3
.odtМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
Высшего образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Кафедра безопасности информационных систем (БИС)
ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТТЛ
Отчёт по лабораторной работе №3
По дисциплине «Электроника и схемотехника»
Вариант №4
-
Студент гр.
-
Руководитель
Доцент кафедры КИБЭВС, к.т.н., доцент
А.Н. Мальчуков
Введение
Цель лабораторной работы – изучение работы логических элементов ТТЛ.
Постановка задачи.
1. Собрать стенды для исследования логических элементов НЕ, 3И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ на основе биполярного транзистора 2N2925, диода 1N4151 и резистора сопротивлением R = 100 Ом.
2. Собрать стенд для исследования логического элемента НЕ с составным транзистором по схеме Дарлингтона на выходе.
3. Собрать стенд для исследования логического элемента НЕ с тремя состояниями выхода (включая состояние Z).
4. Собрать стенд логического элемента НЕ с открытым коллектором, подключить к его выходу источник питания +5 В через резистор 1 кОм и исследовать его работу.
5. Для всех собранных схем провести измерения входного тока утечки Iу, выходного напряжения Uвых и определить логическое состояние выхода (0, 1 или Z) при всех возможных комбинациях входных сигналов.
6. При необходимости (для схем с состоянием Z) подтвердить состояние выхода с помощью резистора подтяжки (pull-up).
Сформулировать выводы о работе и особенностях каждого исследованного логического элемента ТТЛ.
1 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ НЕ
На рисунках 1.1 и 1.2 приведены измерения при различных конфигурациях переключателя Space для ЛЭ НЕ.
Р
исунок
1.1 — ЛЭ
НЕ, на входе 0
Р
исунок
1.2 — ЛЭ НЕ, на входе 1
Таблица 1 — Измерения ЛЭ НЕ
Переключатель «Space» |
Iу, мА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
1 |
0 |
6,582 |
0 |
0 |
-1,192 |
3996 |
1 |
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ 3И-НЕ
На рисунках 2.1-2.4 приведены измерения при различных конфигурациях переключателей X, Y и Z для ЛЭ 3И-НЕ.
Р
исунок
2.1 — ЛЭ 3И-НЕ, на входе 1,1,1
Р
исунок
2.2 — ЛЭ 3И-НЕ, на входе 0,0,0
Р
исунок
2.3 — ЛЭ 3И-НЕ, на входе 1,1,0
Р
исунок
2.4 — ЛЭ 3И-НЕ, на входе 1,0,0
В таблице 2.1 представлены измерения для ЛЭ 3И-НЕ.
Таблица 2.1 — Измерения для ЛЭ 3И-НЕ
Переключатель «X» |
Переключатель «Y» |
Переключатель «Z» |
Iу, мА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
0 |
0 |
0 |
-1,202 |
3996 |
1 |
0 |
0 |
1 |
-2,786 |
3996 |
1 |
0 |
1 |
0 |
-2,786 |
3996 |
1 |
1 |
0 |
0 |
-2,786 |
3996 |
1 |
0 |
1 |
1 |
-4,348 |
3996 |
1 |
1 |
0 |
1 |
-4,348 |
3996 |
1 |
1 |
1 |
0 |
-4,348 |
3996 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
6,591 |
0 |
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ 2ИЛИ-НЕ
На рисунках 3.1 — 3.3 приведены измерения при различных конфигурациях переключателей X и Y,для ЛЭ 2ИЛИ-НЕ.
Р
исунок
3.1 — ЛЭ 2ИЛИ-НЕ,
на входе 1, 1
Р
исунок
3.2
— ЛЭ 2ИЛИ-НЕ,
на входе 1, 0
Р
исунок
3.3 — ЛЭ 2ИЛИ-НЕ,
на входе 0, 0
В таблице 3.1 представлены измерения данной схемы ЛЭ 2ИЛИ-НЕ.
Таблица 3.1 — Измерения для ЛЭ 2ИЛИ-НЕ
Переключатель «X» |
Переключатель «Y» |
Iу, мА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
1 |
1 |
0 |
7,181 |
0 |
1 |
0 |
-1,192 |
6,582 |
0 |
0 |
1 |
-1,192 |
6,582 |
0 |
0 |
0 |
-2,383 |
3996 |
1 |
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ НЕ ПО СХЕМЕ ДАРЛИНГТОНА
На рисунках 4.1 и 4.2 изображены измерения при различных конфигурациях переключателя Space.
Р
исунок
4.1 — ЛЭ НЕ по схеме Дарлингтона, на входе
1
Р
исунок
4.2 — ЛЭ НЕ по схеме Дарлингтона, на входе
0
В таблице 4.1 приведены результаты измерений для ЛЭ НЕ по схеме Дарлингтона.
Таблица 4.1 — Измерения ЛЭ НЕ по схеме Дарлингтона
Переключатель «Space» |
Iу, мА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
1 |
0 |
6,581 |
0 |
0 |
-1,192 |
3802 |
1 |
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ НЕ С ТРЕМЯ СОСТОЯНИЯМИ ВЫХОДА
На рисунках 5.1 — 5.4 представлены измерения для ЛЭ НЕ с тремя состояниями выхода при различных положениях переключателей X и Y.
Р
исунок
5.1 —
ЛЭ НЕ с тремя состояниями выхода, на
входе 1,1
Р
исунок
5.2 —
ЛЭ НЕ с тремя состояниями выхода, на
входе 1,0
Р
исунок
5.3 —ЛЭ
НЕ с тремя состояниями выхода, на входе
0,1
Р
исунок
5.4 —
ЛЭ НЕ с тремя состояниями выхода, на
входе 0,0
В таблице 5.1 показаны измерения данной схемы ЛЭ НЕ с тремя состояниями выхода.
Таблица 5.1 — Показания ЛЭ НЕ с тремя состояниями выхода
Переключатель «1» |
Переключатель «2» |
Iу, мА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
1 |
1 |
0 |
4,878 |
Z |
1 |
0 |
-1,192 |
6,023 |
0 |
0 |
1 |
-0,4642 |
4,670 |
Z |
0 |
0 |
-2,506 |
2610 |
1 |
Также была выполнена проверка на состояние 0 или Z. Проверка приведена на рисунке 5.5, на нем видно, что при присоединении резистора подтяжки (pull-up) к выходу, состояние выхода равно 0, так как напряжение на выходе очень мало, Uвых = 19,73 мВ.
Р
исунок
5.5
— ЛЭ
НЕ с тремя состояниями выхода, на
входе 1,0
проверка на состояние выхода 0
На рисунках 5.6 и 5.7 также приведена проверка, на них видно, что состояние выхода равно Z, так как напряжение Uвых>0,8 В, значит нет доступа к земле, и это говорит о том, что схема находится в Z состоянии.
Р
исунок
5.6
— ЛЭ НЕ с тремя состояниями выхода, на
входе 0,1
проверка на состояние выхода Z
Р
исунок
5.7
— ЛЭ НЕ с тремя состояниями выхода, на
входе 1,1 проверка на состояние выхода
Z
6 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ НЕ С ОТКРЫТЫМ КОЛЛЕКТОРОМ
В схеме с открытым коллектором ЛЭ НЕ с 2-мя источниками питания есть только два состояния выхода 0 и Z. В случае ЛЭ НЕ с 3-мя источниками питания будут только 2 состояния выхода 0 и 1. На рисунках 6.1 и 6.2 приведены измерения для схемы с 2-мя источниками питания при различном положении переключателя Space.
Ри
сунок
6.1 — ЛЭ НЕ ТТЛ с открытым
коллектором, на входе 1
Р
исунок
6.2 — ЛЭ НЕ ТТЛ с открытым коллектором,
на входе 0
В таблице 6.1 представлены измерения схемы ЛЭ НЕ с открытым коллектором с 2-мя источниками питания.
Таблица 6.1 — Измерения ЛЭ НЕ с открытым коллектором с 2-мя источниками питания
Переключатель «Space» |
Iу, мА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
0 |
-1,192 |
0 |
Z |
1 |
0 |
6,581 |
0 |
Также была выполнена проверка на состояние 0 или Z с помощью резистора подтяжки (pull-up). Проверка приведена на рисунках 6.3-6.4.
Р
исунок
6.3
— ЛЭ НЕ ТТЛ с открытым коллектором, на
входе 0,
проверка на состояние выхода Z
Р
исунок
6.4 — ЛЭ НЕ ТТЛ с открытым
коллектором, на входе 1,
проверка
на состояние выхода 0
В таблице 6.2 представлены измерения схемы ЛЭ НЕ с открытым коллектором с 2-мя источниками питания и резистором подтяжки (pull-up).
Таблица 6.2 — Измерения ЛЭ НЕ с открытым коллектором с 3-мя источниками питания
Переключатель «Space» |
Iу, мА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
0 |
-1,192 |
4990 |
1 |
1 |
0 |
16,47 |
0 |
Заключение
В ходе выполнения работы были выполнены все задачи, была изучена работа логических элементов ТТЛ.
Были собраны схемы: ЛЭ НЕ, 2И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ, схема Дарлингтона, ЛЭ НЕ с открытым коллектором, схема с тремя состояниями выхода.
Также были проведены проверки на состояние выхода: 0 или Z с помощью резистора подтяжки (pull-up).
Работа проводилась с биполярным транзистором 2N2925 и диодом 1N4151 и сопротивлением R = 100 Ом.