Изучение характеристик логических элементов ТТЛ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Рязанский государственный радиотехнический университет

Кафедра РТС

Контрольная работа по ЦУиМП

"Изучение характеристик логических элементов ТТЛ"

Рязань, 2008.

Предварительные расчеты

,,,, , , , , , , , .

Для схемы 1

1) напряжение отпирания транзистора

Для кремниевых транзисторов напряжения отпирания равно 0.7В

2) напряжение насыщения

3) статические уровни выходного напряжения для ненагруженного ключа

Для ненагруженного ключа статическим уровнем выходного напряжения является нулевое напряжение

4) статические уровни выходного напряжения для ключа с нагрузкой Rн

5) минимальное сопротивление резистора нагрузки, при котором транзистор находится в насыщении

6) зависимости длительности фронта включения , длительности стадии рассасывания и длительности фронта выключения от амплитуды входных отпирающих импульсов

Длительность фронта включения

Длительность стадии рассасывания

Длительность фронта выключения

Для схемы 2

Так как начальное входное напряжение равно нулю, то до подачи напряжения 2.5В транзистор находился в насыщенном состоянии.

Длительность фронта включения

Длительность стадии рассасывания

Длительность фронта выключения

Ключ на основе биполярного транзистора

Рассмотрим схему

1) Получим ПХ и определим по ним значения входного напряжения, при которых транзисторы Т1, Т2 открываются и входят в насыщение.

Определим напряжения открывания транзисторов:

Определим напряжение насыщения:

2) Подключить нагрузку R5 на выход ключа и повторить измерения.

Подключение нагрузки R5 не изменяет напряжение на коллекторе второго транзистора, однако изменяет выходное напряжение (напряжение на коллекторе первого транзистора) да величины 4 В, что подтверждено расчетами. Напряжение открывание и насыщения не изменяется, следовательно, от сопротивления нагрузки не зависит.

3) Получить ПХ ключей при вариации сопротивления нагрузки R5.

При увеличении нагрузки выходное напряжение ключа (напряжение на коллекторе транзистора Т1) растет, согласно формуле оно будет стремится к Ек. Однако напряжение на коллекторе транзистора Т2 остается неизменным.

4) Получить переходные характеристики ключей.

Запаздывание закрытия транзистора - 57,828 нс

Запаздывание открытия транзистора - 85 нс

5) Получить переходные характеристики при вариации амплитуды управляющих импульсов. При амплитуде управляющих импульсов 0,5 В транзисторы находятся в запертом состоянии.

Ключ с активной нагрузкой. Рассмотрим схему

1) Получить статическую характеристику выходного напряжения и входного тока от значения статического напряжения на входе. Проанализировав эти характеристики можно сказать, что напряжение насыщения равно 0.7 В.

2) Подключить нагрузку R3 и повторить измерения

При подключении нагрузки напряжение насыщения меняется и становится равным 0,81 В.

3) Получить статические характеристики при вариации R3 и определить минимальное допустимое сопротивление нагрузки, при котором выходное напряжение не превышает стандартного значения для элементов ТТЛ

Увеличение сопротивления нагрузки приводит к уменьшению выходного напряжения. Граничное значения сопротивления нагрузки при котором амплитуда выходного сигнала не превышает 0,4 В равно 100 Ом, при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки амплитуда растет.

ЛЭ ТТЛ (И-НЕ)

Рассмотрим схему

1) Получить статические характеристики выходного напряжения U(Y), входного тока I(V2) и тока I(R1) от значения статического напряжения U(X1)

При малом входном напряжении (<0.4 В) транзистор Т1 находится в насыщении, а транзистор Т2 закрыт. При дальнейшем увеличении напряжения транзистор Т2 открывается и переходит в активный режим. При пороговом напряжении U=1.4 В транзистор Т3 закроется, а Т4 - откроется. При дальнейшем увеличении напряжения происходит насыщение транзистора Т4, а Т1 работает в инверсном режиме.

2) Определить параметры характеристик входного тока и выходного напряжения и их соответствие стандартным значениям

Вытекающий ток - входной ток при подаче на вход низкого напряжения - 1 мА

Втекающий ток - входной ток при подаче на вход высокого напряжения - 0.083 мА

Выходное напряжение высокого уровня - 3.5 В

Выходное напряжение низкого уровня - 64.2 мВ

Данные значения полностью соответствуют стандартным значениям элементов ТТЛ

3) Повторить измерения при вариации сопротивления нагрузки R5 и определить минимальное допустимое сопротивление нагрузки, при котором вых. напряжение не ниже стандартного для ТТЛ

Минимальное сопротивление, при котором амплитуда выходного сигнала превышает уровень логической единицы (2.4 В) равно 400 Ом. Однако ни при каком значении сопротивления нагрузки уровень логического нуля (0.4 В) не был превышен.

4) Получить временную диаграмму выходного напряжения U(Y) при воздействии импульсов и определить задержки фронтов

Задержка переключения с 1 на 0 - 21 нс

Задержка переключения с 0 на 1 - 17 нс

Среднее время при этом равно - (21+17)нс/2=19 нс.

5) Заземлить X2 и повторить 4

При заземлении входа Х2 сигнал на выход поступает только от источника питания.

6) Получить таблицу истинности ЛЭ

Заменим постоянные источники напряжения Х2,1 на импульсные источники, тем самым задав входные уровни (0В - лог. ноль, 5В - лог. единица). Тогда получим след. график анализа. По нему составим таблицу истинности:

Данная таблица соответствует таблице истинности И-НЕ. В базовой ТТЛ операцию И - выполняет транзистор Т1, а операцию НЕ - Т2, Т3, Т4.

ЛЭ ТТЛ с нагрузкой

Рассмотрим схему

1) Получить статические и динамические параметры ЛЭ при отключенной нагрузке

При отключенной нагрузке работа элемента аналогична пункту 3

2) Получить статические и динамические параметры ЛЭ при разном количествах нагрузки

3) Сделать вывод о влиянии нагрузки на работу

напряжение транзистор амплитуда импульс

При подключении нагрузки падает выходное напряжение.

Размещено на Allbest.ru