Układy techniki cyfrowej

Układy techniki cyfrowej - Laboratorium
Informatyka II rok studia dzienne
Ćwiczenie nr 1: Bramka NAND.
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie podstaw budowy i działania bramki NAND.
W ramach ćwiczenia przedstawione zostaną sposoby określania funkcji realizowanej przez
bramkę oraz będzie wykonany pomiar podstawowych parametrów bramki.
Na zakończenie ćwiczący spróbują zaprojektować i zrealizować proste układy w oparciu o
bramkę NAND.
Ćwiczenie jest przeprowadzane z użyciem programu symulacyjnego Electronic Workbench.
1.1 Wymagane wiadomości
Podstawowe pojęcia i tożsamości algebry Boole’a, prawa De Morgana, minimalizacja funkcji
logicznej z użyciem tabel Karnaugha.
Podstawowe rodzaje kodów binarnych: naturalny, BCD, 1 z n, Greya.
Rodziny układów cyfrowych i ich podstawowe parametry (TTL, CMOS, itp.)
2. Wykonanie ćwiczenia
2.1 Bramka NAND TTL jako układ analogowy
Na Rys. 2 przedstawiono schemat bramki NAND zrealizowanej w technice TTL .
+5V
R4
R1
R2
4k
1k6
130
T4
NPN
A
B
T2
NPN
T1A
NPN
D1
Y
T1B
NPN
T3
NPN
R3
1k
Rys. 1Bramka NAND TTL
a) Wyznaczyć statyczną charakterystykę przejściową bramki. W tym celu na wejścia
podać przebieg trójkątny z generatora. Podłączyć oscyloskop (kanał A do wejścia ,
kanał B do wyjścia), i przełączyć go w tryb pracy X-Y. Na ekranie otrzymamy
charakterystykę przejściową bramki. Na tej postawie określić jakie zakresy napięć na
wejściu odpowiadają stanowi L i stanowi H na wyjściu.
b) Obserwując zależności od czasu określić przy jakim napięciu na wejściu następuje
zmiana stanu na wyjściu z H na L i z L na H.
1
c) Zmierzyć prąd pobierany przez wejście bramki w stanie wysokim i stanie niskim na
wejściu.
d) zmierzyć charakterystykę wyjściową bramki ( Uwy= f(Iwy)). Określić maksymalną
wartość prądu, jaką można pobrać z wyjścia, aby wejście kolejnej bramki uznało ten
stan jako wysoki. Przeliczyć to na ilość wejść bramek, którymi można obciążyć jedno
wyjście.
2.2 Bramka NAND w układach cyfrowych
a) Sporządzić tablicę stanów logicznych bramki. Jako źródło bramek zastosować układ 7400,
b) Zmierzyć czas propagacji sygnału od wejścia do wyjścia (uwaga na rząd wielkości)
c) Zaproponować realizację i zbudować bramkę NOT, AND, OR, NOR korzystając z
elementów typu NAND. Sprawdzić poprawność tak zbudowanej bramki .
d) Zaproponować realizacje dwubitowego dekodera kodu naturalnego na kod 1 z n.
Sprawdzić poprawność projektu.
3. Wymagane sprawozdanie
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:
a) wyniki pomiarów badanych układów,
b) notatki z przebiegu pac projektowych
4. Literatura
1. Ćwirko R., Rusek M., Marciniak W.: Układy scalone w pytaniach i odpowiedziach
2. Baranowski J., Kalinowski B.:Układy elektroniczne cz. III. Układy i systemy cyfrowe.
WNT, Warszawa 1994,
3. Tietze U., Schenk Ch.: Układy półprzewodnikowe. WNT, Warszawa 1996,
2