ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СВЯЗИ, ИНФОРМАТИЗАЦИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Кафедра
«Электроника и радиотехника»
РАЗДАТОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО
СХЕМОТЕХНИКЕ ДЛЯ
ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ТАШКЕНТ-2014
УДК 621.385.1
Бакаева К.М., Мирхабибова Д.М., Нурмухамедова Т.У.
Схемотехника. Раздаточные материалы к лабораторным работам.
ТУИТ, 2014
© Ташкентский университет информационных технологий
Лабораторная работа №1
Ознакомление с изготовлением технологии ИМС и классификация.
Цель работы: Изучить классификацию ИМС и способы, этапы изготовления.
Нарисовать структуру ИМС.
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Содержаные отчёта:
− условное обозначение данной ИМС;
− характеристика ИМС;
− этапы технологии изготовления полупроводниковых и гибридных ИМС.
Контрольные вопросы
1. Что такое интегральная микросхема (ИМС) ?
2. Основные свойства ИМС?
3. Что такое элементы и компоненты ИМС?
4. Чем отличаются плёночные, гибридные и полупроводниковые ИМС?
5. Почему в ИМС транзисторная структура является основной?
6. Как осуществляется изоляция элементов в ИМС?
7. Чем отличаются транзисторы изготовленные по планарно и планарно-эпитаксиальной технологиям?
Лабораторная работа №2
Исследование инвертора на биполярном транзисторе
Цель работы: Исследование ключевого режима на основе БТ.
Принципиальная схема измерения.
Таблица
Uвход, В |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
Iвход, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iвых, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Содержание отчёта
- Название работы.
- Цель работы.
- Принципиальная схема измерения.
- Таблица измерения.
- Графики характеристик нарисованные на основе измерений.
- Расчёт параметров.
- Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Как определить параметры транзисторного ключа?
2. Объясните зависимости параметров ключа с резистивной нагрузкой от величины сопротивления нагрузки.
3. Как определяется точка квантования U квантования.
4. Ято означает асимптотический 0 и 1.
5. Приведите простейшую схему электрического ключа на БТ.
6. Какие требования предъявляются к логическим элементом.
Лабораторная работа №3
Исследование ключевых схем на полевых транзисторах
Цель работы: Изучить особенности работы полевых транзисторов (ПТ) в ключевых схемах. Изучить варианты использования ПТ в качестве нагрузочного резистора.
Рис.1.1-Схема измерение ключевых схем на полевых транзисторах
Таблица-1.1
Rн=56 кОм |
UВХ, В |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
UВЫХ, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IВЫХ, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rн=10 кОм |
UВХ, В |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
UВЫХ, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IВЫХ, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rн=3,3 кОм |
UВХ, В |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
UВЫХ, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IВЫХ, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исследовать влияние сопротивления нагрузки на передаточную Uвых=f(Uвх) характеристику ключа на ПТ.
UΛ = U1 – U0 называется размахом логических сигналов.
Лабораторная работа №4
Исследование ключевых схем на КМДП - транзисторах.
Цель работы: Изучить особенности работы КМДП-транзисторов в ключевых схемах.
Рис.2.1-Схема измерение ключевых схем на КМДП-транзисторах
В качестве транзисторов VТ1 и VТ2 взять любую пару комплементарных транзисторов микросхемы К176ЛП1 или отдельную схему ключа.
Таблица-2.1
UВХ, В |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
UВЫХ, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IВЫХ, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построить передаточные характеристики полученные в таблице-2.1.
Для каждого ключа определить уровни логических сигналов U0 и U1 и размах UΛ . Полученные результаты свести в таблице-2.1.
Таблица 5.1
Параметр Тип нагрузки |
U0, В |
U1, В |
UΛ, В |
Pср, мВ |
С резистивной нагрузкой |
|
|
|
|
Rн=56кОм |
|
|
|
|
Rн=10кОм |
|
|
|
|
Rн=3,3кОм |
|
|
|
|
КМДП-транзистор |
|
|
|
|
3.3. Рассчитать среднюю потребляемую от источника питания в состояниях логического нуля и логической единицы мощность
;
.
Контрольные вопросы.
1. Объясните зависимости параметров ключа с резистивной нагрузкой от величины сопротивления нагрузки.
2. Почему ключ на КМОП-транзисторах практически не потребляет мощность от источника питания в статических состояниях?
Лабораторная работа №5
Исследование интегральных схем транзистор-
транзисторной логики
Цель работы: Изучить электрические параметры интегральных схем транзистор-транзисторной логики.
Основное внимание следует уделить физическому смыслу и методам измерений основных электрических параметров логических микросхем, а также схемотехническим особенностям ТТЛ-схем. Статические параметры могут быть определены с помощью графиков передаточной Uвых= f (Uвх) и входной Iвх= f
(Uвх).
Сначала по графику передаточной характеристики определяют уровень логического нуля U0 и уровень логической единицы U1 (точки А и В определяются пересечением характеристики с ее зеркальным отражением), а затем с помощью графика входные токи I0вх и I1вх.
Рис.3.1-Схема измерение ключевых схем на КМДП-транзисторах
UВХ, В |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
UВЫХ, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IВХ, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при R= 100 Ом, R= 1 кОм, R= 10 кОм
Экономичность микросхемы характеризует средняя потребляемая мощность (в состояниях ноль и единица)
.
В лабораторной работе используется микросхема К155ЛАЗ или К555ЛАЗ, в состав которой входят 4 схемы 2И-НЕ. Принципиальные схемы, расположение выводов и основные электрические параметры используемых микросхем приведены в приложении.
Контрольные вопросы
1. С какой целью в схемах ТТЛ используется сложный инвертор?
2. Каковы преимущества схем ТТЛ перед схемами диодно-транзисторной (ДТЛ) логики?
3. Что такое логическая схема с тремя состояниями?
4. Какую роль выполняют диоды, шунтирующие входные цепи ИМС?
Лабораторная работа №6
Исследование работы дешифратора
Цель работы: Исследование работы 2×4 дешифратора.
Вход Е |
Вход x1 |
Вход x0 |
Выход y0 |
Выход y1 |
Выход y2 |
Выход y3 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1. Что такое логическая функция?
2. Что такое таблица истинности? Приведите пример.
3. Какие логические элементы составляют базовый набор?
4. Какие логические функции выполняет дешифратор?
5. Каково назначение входов управления в дешифраторе? Как влияет сигнал управления на выходные функции дешифратора?
6. Функцию какого электрического устройства выполняет мультиплексор для логических сигналов?
7. Каким логическим уравнением описывается работа мультиплексора 2 × 1 с управляющим входом?
8. Опишите принцип работы RS-, JK-, D- и T-триггеров.
9. Как с помощью JK-и D-триггеров реализовать счетный триггер?
10. Почему Ттриггер называют счетным?
11. На основе каких триггеров и как можно реализовать двоичный счетчик?
12. Что следует для этого сделать?
13. Как преобразовать суммирующий счетчик в вычитающий?
14. Что такое коэффициент пересчета счетчика?
• Какими способами можно изменить коэффициент пересчета счетчика?
• Каковы основные параметры цифровых микросхем серий ТТЛ и ТТЛШ?
• От чего может зависеть качество полученных результатов?
Лабораторная работа №7
Исследование мультиплексора
Цель работы: Исследование работы мультиплексора 4×1.
Перед выполнением лабораторной работы нужно ознокомыться следующими:
- классификация логических элементов, назначение и свойства;
- принцип построения мультиплексора и режимы работы.
таблица
Вход Е |
Вход A1 |
Вход А0 |
Выход У=Xi |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
|
Контрольные вопросы
1. Какую функцию выполняет мультиплексор для логических сигналов?
2. Напишите функцию алгебры логики описывающую функционирование 2x1 мультиплексора.
Лабораторная работа №8
Исследование триггеров
Цель работы: Исследование работы асинхронных RS- триггеров, двух ступенчатых JK- и D- триггеров, T-счётных триггеров .
Перед выполнением лабораторной работы нужно ознокомыться следующими:
- классификация логических элементов, назначение и свойства;
- классификация триггеров, принцип работы и схемы включение
Исследование работы асинхронного RS-триггера
При исследование работы RS-триггера используем следующую принципиальную схему.
таблица
Вход R |
Вход S |
Выход Qn+1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
|
1 |
0 |
|
1 |
1 |
|
таблица
Вход Qn |
Вход R |
Вход S |
Выход Qn+1 |
0 |
X |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
X |
|
При исследование работы JK--триггера используем следующую принципиальную схему.
.
таблица
Вход J |
Вход К |
Вход С |
Выход Qn+1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
|
|
таблица
Вход Q1 |
Вход J |
Вход К |
Выход Qn+1 |
0 |
X |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
X |
|
Исследование работы двух ступенчатого D-триггера
При исследование работы D-триггера используем следующую принципиальную схему.
таблица
Вход D |
Вход С |
Выход Qn+1 |
|
0 |
|
|
|
1 |
|
|
таблица
Вход Qt |
Вход D |
Выход Qn+1
|
0 |
0 |
|
0 |
1 |
|
1 |
0 |
|
1 |
1 |
|
Исследование работы Т-счётного триггера
При исследование работы Т-триггера используем следующую принципиальную схему.
Контрольные вопросы
1.Расскажите принцип действия RS-, JK-, D- и Т- триггеров.
2. Как можно построить счётных триггоров с помощью JK- и D- триггеров?
3. Почему Т-триггеров називают счётными триггерами ?
Лабораторная работа №9
Исследование работы счётчиков
Цель работы: Исследование работы асинхронного двоичного счётчика.
Перед выполнением лабораторной работы нужно ознокомыться следующими:
- классификация логических элементов, назначение и свойства;
- выди импульсных счётчиков, принцип работы и область их применения.
Исследование работы асинхронного двоичного счётчика
При исследование работы асинхронного двоичного счётчика используем следующую принципиальную схему.
Контрольные вопросы
1. С помощью каких триггеров можно построить двоичных счётчиков? Что нужно для этого сделать?
2. Как можно преоброзовать от суммирующого счётчика отнимающего счётчика?
3. Чем связанно качество полученных результатов?