Подготовка к лабораторной работе.
Подготовка к работе состоит из изучения работы элементов ТТЛ и ознакомления с основными зависимостями и параметрами элементов ТТЛ. Для этого следует изучить раздел 3.4 в [4], а также воспользоваться другой рекомендуемой литературой.
В таблице 6.1 приведены параметры элементов ТТЛ различных серий.
Подготовка к работе включает в себя составление отчета в соответствии с разделом 2. Теоретические характеристики взять из [4].
Таблица 6.1.
Параметры элементов ТТЛ различных серий
| Параметр | Серия (модификация) | ||||
| К155 | К131 | К158 | К531 | К555 | |
| t103макс, нс | |||||
| t013макс, нс | 4,5 | ||||
| I0вх макс, мА | 1,6 | 2,3 | 0,18 | 0,4 | |
| I0н макс, мА | 1,8 | ||||
| I1вх макс, мА | 0,04 | 0,05 | 0,012 | 0.05 | 0,02 |
| I1н макс, мА | 0,4 | 0,05 | 0,012 | 0,5 | 0,2 |
| U0вых макс, В | 0,4 | 0,35 | 0,3 | 0,5 | 0,5 |
| U1вых макс, В | 2,4 | 2,4 | 2,3 | 2,7 | 2,7 |
| Pпотр.стат, мВт | |||||
| f раб.макс, мГц | |||||
| Сн.макс, пФ |
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
Аппаратура: осциллограф, стенд ИСЭЛ, приставка ТТЛ.
Исследуемые элементы ТТЛ располагаются на специальной приставке, описание которой приведено в разд. 1.3.2. На приставке расположены базовые элементы ТТЛ различных серий (К131, К155, К158, К531, К555).
Совместно всей бригадой выполняются следующие пункты лабораторной работы:
1. Получить ХВВ (для ненагруженной схемы).
2. Получить входную характеристику Iвх = f(Uвх).
3. Получить выходные (нагрузочные) характеристики:
U0вых = f(Iнагр); U1вых = f(Iнагр).
4. Снять осциллограмму импульсного сигнала на входе и выходе исследуемой схемы. Замерить динамические параметры сигнала t01, t10, tp, tзр01, tзр10 на выходе ненагруженной схемы.
5. Получить зависимости динамических параметров сигнала на выходе схемы в зависимости от величины емкостной нагрузки.
6. Снять соотнесенные осциллограммы напряжения на сопротивлении в цепи питания и импульсного сигнала на выходе элемента.
После выполнения бригадного задания каждый студент индивидуально выполняет УИРС.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.
На первом листе (вслед за титульным) приводятся рисунок схемы той модификации ТТЛ, которую предстоит исследовать, и минимальный кодовый набор, используемый для проверки правильности функционирования схемы.
Бригадное задание:
1. По экспериментальной ХВВ определить величины U0гр, U1гp, вычислить DU0n и DUiп и результаты записать в табл. 5.2.
3. По экспериментально снятым входным характеристикам определить I1ВХ и I0вх и вписать в табл. 5.1.
3. По экспериментальной выходной характеристике определить I0н макс и I1н макс. Вычислить п, полученное на основании экспериментальных данных. Вписать в табл. 5.1.
4. Указать на экспериментально снятой осциллограмме величины замеренных динамических параметров схемы. Вписать в табл. 4.3.
5. Построить зависимости сигнала t01, t10, tp, tзр01, tзр10 от емкостной нагрузки и оценить ее влияние на максимальную частоту работы схемы.
6. Отметить влияние переключения схемы, при подаче на вход импульсного сигнала, на напряжение на сопротивлении в цепи питания.
Задание по УИРС
Оформить результаты УИРС в соответствии с порядком выполнения УИРС, составленным при предварительной подготовке к работе. Сделать выводы по полученным результатам.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ.
Лабораторные работы.
| Номер бригады — | 1; 6 | 2; 7 | 3;8 | 4; 9 | 5; 10 |
| Исследуемая серия - | К158 | К131 | К 155 | К531 | К555 |
УИРС.
Параметры, указанные в вопросах (1 ¸14), определяются и сравниваются для всех пяти модификаций ТТЛ схем.
1. Определить I1вых.макс
2. Определить I0вых.макс
3. Определить I1вх
4. Определить I0вх
5. Определить t10.
6. Определить t01.
7. Определить t013p.
8. Определить t103p.
9. Определить tp
10. Определить максимальную емкость нагрузки, при которой значения t013p и t103p удовлетворяют паспортным данным (см.таблицу).
11. Определить Iпотр при U0вых
12. Определить Iпотр при U1вых.
13. Определить величину скачка тока потребления в момент включения (Uвых из «1» в «0» )
14. Определить величину скачка тока потребления в момент выключения (Uвых из «0» в «1» )
15. Определить зависимость времени tp от количества подсоединенных к выходу исследуемого элемента схем ТТЛ (только для К155).
16. Определить n0макс при работе элемента серии К155 на элементы серии 131, 158, 531, 555.
17. Определить n1мин при работе элемента K155 на элементы серии 131, 158, 531, 555.
18. Определить зависимость амплитуды броска тока потребления в момент выключения (Uвых из «0» в «1» ) от емкости нагрузки.
19. Определить зависимости величины потребляемого тока по входу от количества объединенных входов, представить сравнительный анализ различных серий.
Вопросы для самоподготовки.
1. Как меняется потребляемая мощность с ростом частоты переключения логического элемента (ЛЭ)?
2. Сколько вольт на выходе элемента ТТЛ 4И-НЕ, если на его входах присутствуют следующие напряжения: 0,5; 1,5; 2,5; 3,5 В? Изменится ли напряжение на выходе, если на все входы подать на 1,5 В больше?
3. Как по нагрузочной характеристике определить максимальный ток нагрузки в состоянии лог. 0 (I0н.макс ) ?
4. Как по нагрузочной и входной характеристикам определить Iн.макс?
5. Как по нагрузочной и входной характеристикам определить п0 макс?
6. Как по нагрузочной и входной характеристикам определить n1 макс?
7. Как по нагрузочной и входной характеристикам определить nмакс?
8. Как определить помехоустойчивость в состоянии Лог. 0, используя характеристику вход -выход?
9. Как определить помехоустойчивость в состоянии Лог. 1, используя характеристику вход-выход?
10. Сколько вольт на выходе элемента (4И-НЕ) ТТЛ, если все четыре входа остаются свободными (неподключенными, «висят»)?
11. Зависит ли величина входного тока I0Вх от количества объединяемых на «0» входов элемента?
12. Зависит ли величина входного тока I1вх от количества объединяемых на «1» входов элемента?
13. На вход элемента ТТЛ подается сигнал следующей формы:
Какой вид будет иметь сигнал на выходе элемента?
14. На вход элемента ТТЛ подается сигнал следующей формы:
Какой вид будет иметь сигнал на выходе элемента?
15. На вход элемента ТТЛ подается сигнал следующей формы:
Какой вид будет иметь сигнал на выходе элемента?
16. Одинаковы ли по амплитуде броски тока потребления при включении и выключении элемента ТТЛ? Считать, что время t01 и t10 входного сигнала одинаковы.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5.
ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ КМОП.
Цель работы: экспериментальное изучение логического элемента, выполненного по КМОП технологии.