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 Т￿триггер 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?