Лабораторные Схема / Лабораторная работа 1

Лабораторная работа №1.

Исследование характеристик ТТЛ элемента.

Цель лабораторной работы: исследовать основные свойства стандартного ТТЛ элемента, переходную характеристику, входную характеристику и выходные характеристики.

Необходимое оборудование: персональная ЭВМ с установленным программным пакетом EWB.

Задание: снять переходную характеристику Uвых = f(Uвх), входную характеристику Iвх = f(Uвх) и выходную характеристику Uвых = f(Iвых).

Порядок выполнения: включить персональную ЭВМ, запустить на выполнение программный пакет EWB и далее следовать порядку работы в пакете.

Оформление отчета. По каждой лабораторной работе каждым студентом должен быть представлен отчет в виде печатного или рукописного документа. В отчете приводится наименование и номер лабораторной работы, цель работы, программа работы с указанием всех необходимых экспериментов, полученных результатов их объяснения и выводов.

Программа работы.

1. На рабочем столе собрать принципиальную электрическую схему логического элемента ТТЛ. На вход элемента подключить источник напряжения изменяющегося по треугольному закону. Подключить осциллограф.

2. Задать значения параметров источника входного напряжения.

3. Выполнить настройку измерительной аппаратуры.

4. Провести эксперименты и описать их:

• Снять переходную характеристику.

• Снять входную характеристику.

• Снять выходные характеристики.

• Определить время переключения элемента.

5. Используя возможности пакета получить твердые копии графиков экспериментов, сделать выводы.

6. Оформить отчет.

Для выполнения работы на рабочем столе собрать схему, показанную на рис. 1.

Показанная на рисунке схема имеет соединения необходимые для снятия входной характеристики.

Для снятия переходной характеристики необходимо второй вход осциллографа отключить от преобразователя ток – напряжение и подключить его к выходу логического элемента. Необходимо изменить настройку осциллографа, на обоих каналах установить одинаковую чувствительность 12 В.

Для снятия выходных характеристик необходимо вход элемента подключить либо к общему проводу, либо к источнику питания.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема логического элемента ТТЛ.

На выход элемента подключить переменное сопротивление нагрузки и последовательно с ним амперметр а параллельно ему вольтметр. Изменяя величину сопротивления нужно снимать показания вольтметра и амперметра, заполняя таблицу.

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Uвых
Iвых

По полученным данным построить графики функций.

При снятии входной и переходной характеристик в качестве источника сигнала необходимо использовать универсальный генератор, настроенный на выдачу треугольной функции с амплитудой 3В и смещением 2В. Частоту нужно выбирать исходя из удобства наблюдения процесса. Для наблюдения характеристик используем осциллограф, настроенный на наблюдение функций.

После снятия переходной характеристики целесообразно перейти к определению времени переключения элемента. Для этого не меняя схемы соединений нужно изменить настройки аппаратуры. Универсальный генератор нужно переключит на воспроизведение прямоугольной функции с частотой 2  5 мГГц. Осциллограф нужно переключить на рассмотрение функций времени и установить соответствующую скорость развертки.

Теоретические пояснения.

Переходная характеристика является основной показывающей связь между выходным и входным напряжениями Uвых = f(Uвх). С помощью этой характеристики определяется соотношение между кодирующими напряжениями.

Входная характеристика определяет связь между входным током и входным напряжением Iвх =f(Uвх) и позволяет определить напряжение переключения.

Выходные характеристики определяют зависимость выходного напряжения от выходного (нагрузочного) тока Uвых = f(Iвых). Однако так как выходных уровня напряжения два, то и характеристики должно быть две.

Совместный анализ входной и выходных характеристик позволяет определить нагрузочную способность элемента.

Логический элемент содержит четыре транзистора, которые в статическом состоянии находятся либо в отсечке либо в насыщении. Переключение транзистора из одного состояния в другое требует времени, поэтому переключение элемента тоже требует времени, которое определяется режимами работы транзисторов. Время переключения элемента определяет его быстродействие

Контрольные вопросы.

1. Что такое входная характеристика?

2. Что такое переходная характеристика?

3. Что такое выходная характеристика?

4. Что такое нагрузочная способность элемента?

5. От чего зависит быстродействие элемента?