Sprawozdanie z Laboratorium Elektroniki i Teorii Obwodów

Temat ćwiczenia: Badanie bramek NAND rodziny TTL

  1. Pierwszym zadaniem było zdjęcie charakterystyki przejściowej bramki NAND TTL, czyli zależności funkcyjnej UWY = f (UWE), dla obciążenia równego N = 0 i N = 10, gdzie N jest liczbą dołączonych równolegle bramek. Charakterystykę zdejmowaliśmy przy wykorzystaniu układu jak na rysunku poniżej:

 

Aby zrealizować założenia ćwiczenia dokonaliśmy pomiarów napięć kolejno dla obciążeń N = 0 oraz N = 10, a następnie otrzymane wyniki umieściliśmy w tabeli, oraz na podstawie uzyskanych punktów za pomocą programu Origin uzyskaliśmy wykres interesującej nas zależności funkcyjnej.

Uwe [V]

Uwy [V], N=0

Uwy [V], N=10

0.0

2.86

2.86

0.2

2.86

2.86

0.4

2.85

2.85

0.6

2.72

2.72

0.8

2.45

2.45

1.0

2.15

2.15

1.2

1.10

1.30

1.4

0.00

0.10

1.6

0.00

0.10

1.8

0.00

0.10

2.0

0.00

0.10

Przy napięciu wejściowym 1.2 V obciążenie jednej bramki dziesięcioma innymi bramkami owocuje zwiększeniem napięcia wyjściowego, w stosunku do napięcia wyjściowego, w czasie gdy bramka nie jest w ogóle obciążona.

  1. Kolejnym zadaniem było wyliczenie średniego czasu propagacji dla bramek logicznych rodzin TTL oraz MOS.

Czas propagacji liczymy ze wzoru:

tPRŚR = ( t1 - t2 ) ÷ 2k,

gdzie:

t1 jest czasem propagacji przy dodatnim zboczu

t2 jest czasem propagacji przy ujemnym zboczu

k stanowi liczbę bramek połączonych szeregowo

a) wyliczony przez nas średni czas propagacji dla bramki rodziny TTL

k = 20

1 cm (podziałka na oscyloskopie) = 20 ns

t1 = 6.5 cm * 20 ns/cm = 130 ns

t2 = 6.5 cm * 20 ns/cm = 130 ns

tPRŚR= (130ns + 130ns) ÷ (2 * 20) = 6.5 ns

b) wyliczony przez nas średni czas propagacji dla bramki rodziny MOS

k = 10

1 cm (podziałka na oscyloskopie) = 20 ns

t1 = 5.1 cm * 20 ns/cm = 108 ns

t2 = 7.4 cm * 20 ns/cm = 148 ns

tPRŚR= (108ns + 148ns) ÷ (2 * 10) = 12.8ns

Porównując ze sobą średnie czasy propagacji bramek rodzin TTL oraz MOS dowiedliśmy, że bramki rodziny TTL są dwa razy szybsze od bramek rodziny MOS

3. W kolejnej części ćwiczenia obserwowaliśmy zależność wejściowego prądu bramki od stanu badanego wejścia oraz od stanów wejść pozostałych. Do obserwacji użyliśmy układu przedstawionego na rysunku poniżej:

Tabela zależności, którą otrzymaliśmy przedstawiona jest poniżej

P4 / K

P5 / L

I

1

1

-

0

4.2 μA

4.2 μA

5.5 μA

0

1

-

0

0.875 mA

0.875 mA

0.135 mA

W przypadku, gdy na K znajduje się stan 0, natomiast na L stan 1, to wartość natężenia prądu jaki zmierzyliśmy wynosiła 0.875 mA. Identyczny prąd płynie przy takiej samej wartości K oraz L w stanie -. Jeżeli oba wejścia K i L są w stanie 0, to prąd dzieli się na wszystkie z wejść i dlatego na wyjściu obserwujemy mały prąd o natężeniu rzędu 0.13 mA.