Тема: Дослідження передаточної характеристики логічних елементів та їх параметрів

Лабораторна робота №2

Основні характеристики і параметри логічних елементів

Основною характеристикою логічного елементу (ЛЕ) є передаточна характеристика - залежність вихідної напруги логічного елементу від напруги на його вході.

Рисунок 2.1. - Дослідження передаточної характеристики.

Будь який логічний елемент повинен не тільки формувати вихідні сигнали за параметрами, близькими до ідеальних «0» та «1», а й відрізняти значення «0» та «1» за рівнем вхідного сигналу.

Як рівень логічного нуля, так i рівень логічної одиниці для будь-якого логічного елемента є не конкретною величиною, а деяким визначеним діапазоном напруг.

Наприклад, для сигналу вихідної одиниці це є діапазон в інтервалі від U_вих^max до порогової напруги U¹_{вих. пор.} (на рисунку позначено як U_oht), з якої починається перехід логічного елемента в інший (нульовий)стан.

Для сигналу вихідного нуля – це діапазон від U_вих^min до порогової напруги U⁰_{вих. пор.} (на рисунку позначено як U_olt), з якої починається перехід цифрового елемента в одиничний стан.

«Пороговими» природно вважаються такі точки (a , b на графіку), де |dU_вих|= |dU_вх|, отже |dU_вих|/|dU_вх| = 1, тобто кут нахилу дотичних дорівнює 45⁰.

За допомогою передаточної характеристики визначають такі параметри логічного елементу:

- рівні U_oht і U_olt порогової напруги для верхнього (Output High Threshold) та нижнього (Output Low Threshold) порогів вихідного сигналу та відповідні їм рівні вхідної напруги (U_ilt та U_iht )

- діапазони рівнів логічної одиниці U¹ та логічного нуля U⁰ для вихідного сигналу ЛЕ

- відповідні діапазони рівнів логічної одиниці U¹ та логічного нуля U⁰ для вхідного сигналу (використовується бісектриса як вісь симетрії).

- логічний перепад DU =Uoht - Uolt;

- рівень статичної перешкодостійкості при нижньому рівні вхідного сигналу (Noise Threshold Low - Untl);

- рівень статичної перешкодостійкості при верхньому рівні вхідного сигналу (Noise Threshold High – Unth),

та інші.

Завдання на виконання роботи

1. Встановити на панелі контрольних гнізд накладну панель «9/10».

2. Натиснути на перемикачі кнопку «9/10». Включити вимірювальні прилади і стенд. Виконати калібрування цифрового вольтметра.

3. Виміряти передаточну характеристику U_вих = f(U_вх) елементу 2І-НЕ (DD1), встановлюючи рівень вхідного сигналу ручкою «Uвх». При вимірах зафіксувати 20 значень вихідної напруги при переході від U_мах до U_мін.

1. Побудувати передаточну характеристику елементу 2І-НЕ (DD1), суворо дотримуючись однакового масштабу вздовж осей Uвх та Uвих. 2. Графоаналітичним методом визначити:

- максимальне значення виходу;

- мінімальне значення виходу;

- верхні та нижні порогові значення напруги для Uвих та Uвх;

- значення сигналу логічного нуля;

- значення сигналу логічної одиниці;

- значення логічного перепаду;

- рівень статичної перешкодостійкості для верхнього рівня вхідного сигналу;

- рівень статичної перешкодостійкості для нижнього рівня вхідного сигналу.

Звіт повинен включати:

1. Титульний аркуш.

2. Текст завдання.

3. Зображення накладної панелї «9/10» (Додаток A).

4. Графічне і табличне представлення передаточної характеристики.

5. Визначення за допомогою передаточної характеристики величин електричних параметрів логічного елемента.

6. Висновки.

Контрольні запитання

1. Поняття цифрових сигналів, визначення їх основних параметрів. Характеристики цифрових імпульсів та їх послідовностей.

2. Якими значеннями змінних оперує алгебра логіки?

3. Що таке «логічний елемент».

4. Чим визначається число можливих комбінацій вхідних змінних для будь-якого логічного елементу.

5. Логічні елементи та їх основні параметри. Умовно- графічні позначення для логічних елементів на принципових схемах.

6. Яку логічну функцію реалізує логічний елемент, що досліджується у даній роботі?.

7. Поняття передаточної характеристики.

8. Поняття та порядок визначення статичної перешкодостійкості для верхнього рівня вхідного сигналу.

9. Поняття та порядок визначення статичної перешкодостійкості для нижнього рівня вхідного сигналу.

10.Поясніть порядок підготовки приладів, послідовність вимірювань на стенді та побудови передаточної характеристики логічного елемента.

11.Поясніть послідовність визначення порогових значень напруги (U_oht і U_olt ) на виході логічного елементу графо-аналітичним методом за допомогою передаточної характеристики.

12. Поняття рівня інтеграції та ступеню інтеграції інтегральних схем.

13. Поняття щільності упаковки інтегральних схем

14. Система назв інтегральних мікросхем. Що означають основні частини цих назв? Наведіть приклад.

15.