5. Рабочее задание

5.1. Исследование ключевых схем на интегральных логических элементах (илэ) (по выбору преподавателя).

5.1.1. Измерить напряжения, которые соответствуют логической единице «1» и логическому нулю «0» на входе схемы, а также на входе и выходе логического элемента DD1. Установить (для ТТЛ- схемы), , .

Осциллограммы указанных напряжений снимать с гнезд 1, 6, 7 с открытым входом осциллографа.

5.1.2. Измерить критические параметры по входу схемы.

а) определить величину критического сопротивления на входе исследуемого ИЛЭ.

Изменяя сопротивление , зафиксировать момент потери работоспособности ИЛЭ DD1 по сильному искажению или отсутствию сигнала на выходе элемента DD2 (гнездо 9).

Принять зафиксированное значение равным критическому и измерить его величину. Для измерения величины (п. 3.3 методических указаний) гнездо 6 соединить перемычкой с гнездом 4 измерительного устройства на DA. Величина определяется путём соединения гнезда 1 с открытым входом осциллографа и последующим его измерением. Значение вычисляется по формуле п.3.2.

б) измерить входные токи ИЛЭ в критическом режиме (при

) при действии на входе высокого и низкого уровней напряжений. Входные токи определяются выражениями:

, .

Измерение напряжений и на сопротивлении проводится осциллографом с открытым входом при подключении к гнездам 1 и 6. А разность потенциалов отсчитываются по высоким и низким уровням в соответствии с формулами.

5.1.3. Измерить критические параметры по выходу ИЛЭ.

Определить критическое сопротивление, при котором элемент DD2 теряет работоспособность. Для этого соединить гнездо 8 с гнездом "Общ." (заземлён) и установить . Изменяя сопротивление потенциометра , определить значение при котором DD2 теряет работоспособность, то есть отсутствует сигнал на выходе элемента (гнездо 9). Далее соединить перемычкой гнездо 8 с гнездом 4 и согласно п. 3.3. методических указаний вычислить . При этом напряжение измеряется на гнезде 7.

При измерить максимальный допустимый выходной ток элемента D1 (п. 3.2. методических указаний).

5.1.4. Измерить пороговое напряжение ИЛЭ.

Удалить перемычку с гнёзд 8 и 4. Подключить открытый вход осциллографа к выходу элемента DD3 (гнездо 11) и установить сопротивление потенциометра (на выходе элемента DD3 будет логический ноль).

Подключить осциллограф к входу элемента DD3 (гнездо 10) и измерить высокий уровень входного напряжения, который будет равен пороговому напряжению .

По окончании измерения установить резистор в минимальное значение, при котором .

5.1.5. Измерить среднее время задержки прохождения импульсного сигнала через один ИЛЭ.

Подать обратную связь с выхода DD6 на вход DD4 (переключатель SA5 в положении 2). Получим схему кольцевого генератора на элементах DD4 – DD6.

Подключить закрытый вход осциллографа к выходу кольцевого генератора через согласующий элемент DD7 (гнездо 13), и наблюдать автоколебания. Измерить период колебаний генератора и рассчитать среднее время задержки по формуле:

,

где ,

- число ИЛЭ в схеме кольцевого генератора (n = 3).

5.1.6. Определить среднюю мощность , потребляемую одним ИЛЭ, при различных режимах работы.

Измерения выполняются при двух положениях переключателя SA5:

- при отключённой обратной связи (SA5-1);

- для схемы кольцевого генератора (SA5-2).

Примечание: в первом случае ИЛЭ работает на низкой частоте переключения (квазистатический режим), во втором - на частоте, близкой к предельной частоте переключения.

Потребляемая мощность логических элементов DD4 - DD7 равна: , откуда ,

где - потребляемый ток, n = 4 - число элементов в одном корпусе микросхемы.

Значение потребляемого тока определить, измерив, падение напряжения на резисторе , который включён в цепь питания микросхемы.

Для этого необходимо при открытом входе осциллографа измерить уровни напряжений и (гнездо 12), и вычислить

,

где = 1 кОм для КМДП логики и = 100 Ом для ТТЛ логики.