ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Исследование микросхемы К155ЛА3. Комбинаторные схемы

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение схемотехники ТТЛ на примере микросхемы типа К155ЛА3

ОБОРУДОВАНИЕ

Лабораторный стенд УМ16, осциллограф.

ВВЕДЕНИЕ

Микросхема К155ЛА3 представляет собой 4 логических элемента 2И-НЕ, изготовленных по стандартной ТТЛ технологии и является полным аналогом микросхемы 7400. Каждый элемент собран по схеме, показанной на рисунке:

На схемах элементы 2И-НЕ обозначаются в соответствии с рисунком:

Надпись над элементом показывает его порядковый номер на принципиальной схеме, а цифры около выводов соответствуют номерам ножек микросхемы.

Отдельные элементы упакованы в корпус типа DIP14 (Dual In-line Package). Число 14 в названии означает количество выводов. Существуют корпуса DIP4, 6, 8, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32, 40, и т.д. Внешний вид корпуса и расположение выводов показаны на рисунках:

Практическое задание

1. Исследование логики работы элемента

Для работы потребуется один элемент 2И-НЕ микросхемы К155ЛА3.

Вставьте плату с микросхемой К155ЛА3 в разъем. На входы A и B подайте сигналы с электронного блока. На вход A – с I канала, на вход B – со II канала. Сигналы IIк должны быть задержаны относительно сигналов с I канала.

Длительности, уровни, временное положение сигналов определяются осциллографом. Пронаблюдайте сигнал на выходе элемента при помощи осциллографа. Объяснить результат. Зарисуйте осциллограммы.

2. Исследование логики работы комбинаций элементов

Соберите схему, показанную на Рис.6. Составьте таблицу истинности для данной схемы. На входы А и В подайте сигналы с генераторов электронного блока. Анализируя осциллограмму выходного напряжения, проверить правильность составленной Вами таблицы истинности.

3. Измерение запаса помехоустойчивости

Для измерения запаса помехоустойчивости по уровню “0” (U⁺_пом ), по уровню “1” (U⁺_пом) на один вход логического элемента 2И-НЕ подайте пилообразное напряжение с выхода генератора. На второй вход подайте напряжение логической единицы U¹_вх. Подключите нагрузку на выход элемента. Подайте на вход синхронизации осциллографа сигнал с выхода “синхр.” установки. Замерьте осциллографом входное напряжение, равное отрезку В-В` и U<sup>0</sup><sub>вх</sub>. Тогда U<sup>+</sup><sub>пом</sub>=U<sub>B-B`</sub>-U⁰_вых .

Замерьте выходное напряжение U¹_вых и входное напряжение, соответствующее отрезку C-C` на графике. U<sup>-</sup><sub>пом</sub> =U<sup>1</sup><sub>вых</sub>-U<sub>C-C`</sub> . Определить логический перепад U=U¹_вых-U⁰_вых .

4. Исследование логики работы элемента исключающее или

Собрате логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ по схеме на Рис.8:

Рис.5

На вход А подайте сигнал с генератора Iк. На вход В – с генератора IIк. Сигнал на входе В должен быть задержан относительно сигнала на входе А. Пронаблюдайте на осциллографе сигнал на выходе Q элемента, объяснить логику работы элемента. Составьте для этой схемы таблицу истинности.

5. Формирование коротких импульсов

Соберите формирователь импульсов по схеме на Рис.9:

Рис.7

На вход А подайте сигнал с I канала электронного блока. Пронаблюдайте работу формирователя коротких импульсов на осциллографе, объяснить увиденное. Зарисуйте осциллограммы в виде временной диаграммы.

Контрольные задания

1. Разработайте схему 4-входового мультиплексора на базе элементов 2И-НЕ.

2. Разработайте схему дешифратора, преобразующего двухразрядный код в напряжение низкого уровня, появляющееся на одном из 4-х выходов, на базе элементов 2И-НЕ.

3. Исходя из справочных данных, определите номинал резистора R1 в схеме, показанной на Рис.1.

Контрольные вопросы

1. Напряжение логической единицы и логического нуля для ТТЛ логики и КМОП логики.

2. Что такое помехоустойчивость?

3. Что такое нагрузочная способность?

4. Какое количество входов микросхем К1533ЛА3 можно подключить к выходу элемента микросхемы К155ЛА3?

5. Каким образом подключить светодиод к выходу микросхемы К155ЛА3?

6. Что такое выход типа ОК (открытый коллектор)?

7. Какие семейства микросхем ТТЛ Вы знаете?

8. Можно ли заменить микросхему К155ЛА3 на 74ALS00 и наоборот?

9. Что будет на выходе элемента микросхемы К155ЛА3, если соответствующие входы оставить неподключенными?

10. Как устроен элемент 2И-НЕ в КМОП сериях?

11. Каким образом защищают входы микросхем КМОП от статического электричества?

12. Как зависит ток потребления микросхем КМОП от частоты переключения?