Online video hd
Смотреть нежное видео
Официальный сайт audiophilesoft 24/7/365
Смотреть видео бесплатно
|
||||||||||||
|
РефератыСхемотехника (17)Дослідження логічних елементів емітерно-зв’язаної логіки
Размер: 221.58 KB
Скачан: 208 Добавлен: 15.07.2005 Міністерство Освіти та Науки України ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Радіофізичний факультет Кафедра радіоелектроніки КУРСОВА РОБОТА З курсу: Цифрова схемотехніка На тему Дослідження логічних елементів емітерно-зв’язаної логіки Виконала: ст. гр. РБ-99-1 Дубіна О. Л. Перевірив: ст. викл. каф. РЕ Груздов В. Є. Дніпропетровськ 2003 Реферат Курсова робота: 25 стор., 3 табл., 16 рис., 5 літ. джерел. ЕМІТЕРНО-ЗВ’ЯЗАНА ЛОГІКА, ЛОГІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ, ДОСЛІДЖЕННЯ, МАКЕТ, В даній роботі надано основні теоретичні дані логічних елементів . ЗМІСТ Вступ 4 1.Основні теоретичні відомості 5 2.Робота приладу 12 3.Постановка задачі 18 4.Вибір схеми 19 5.Конструкція макету 20 6.Завдання для підготовки до роботи 22 7.Порядок виконання роботи 23 Висновки 24 Список використаних джерел 25 ВСТУП В даний час у зв'язку з бурхливим розвитком науки і техніки широке застосування одержали схемотехнології, які активно застосовуються в інтегральних схемах. У даній роботі розглянута різні мікросхеми на емітерно- зв’язаній логіці, але досліджується саме мікросхема К137ЛЕ3 на логічних елементах. 1. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Математичною основою цифрової електроніки й обчислювальної техніки є алгебра чи логіки булева алгебра (по імені англійського математика Джона Y = F (X1; X2; X3 ... XN ). Дана форма завдання ФАЛ називається алгебраїчної. Основними логічними функціями є: - логічне заперечення (інверсія) Y = [pic]; - логічне додавання (диз’юнкція) Y = X1 + X2 чи Y = X1 V X2 ; - логічне множення (конь’юнкція) Y = X1 ( X2 чи Y = X1 ( X2 . До більш складних функцій алгебри логіки відносяться: - функція рівнозначності (еквівалентності) Y = X1 ( X2 + [pic] чи Y = X1 ( X2 ; - функція нерівнозначності (додавання по модулі два) Y = X1 ( [pic] + [pic]( X2 чи Y = X1 [pic] X2 ; - функція Пірса (логічне додавання з запереченням) Y = [pic] ; - функція Шеффера (логічне множення з запереченням) Y = [pic] ; Логічний елемент – це електронний пристрій, що реалізує одну з логічних операцій. Логічні елементи являють собою електронні пристрої, у яких оброблювана інформація закодована у вигляді двійкових чисел, відображуваних напругою (сигналом) високого і низького рівня. Термін На рис.1 представлений елемент “НІ”, що реалізує функцію логічного заперечення Y = [pic]. [pic] Рис. 1. Елемент НІ Елемент “АБО” (рис.2) і елемент “І” (рис.3) реалізують функції логічного додавання і логічного множення відповідно. [pic] Рис. 2. Елемент АБО. [pic] Рис. 3. Елемент І Функції Пірса і функції Шеффера реалізуються за допомогою елементів [pic] Рис. 4. Елемент АБО-НІ. [pic] Рис. 5. Елемент І-НІ. Елемент Пірса можна представити у виді послідовного з'єднання елемента “АБО” і елемента “НІ” (рис.6), а елемент Шеффера - у виді послідовного з'єднання елемента “І” і елемента “НІ” (рис.7). [pic] На рисунку 8 і 9 представлені елементи “ Що виключає Або” і “ Що виключає АБО-НІ”, що реалізують функції нерівнозначності і нерівнозначності з запереченням відповідно. [pic] Рис. 8. Елемент, що виключає АБО. [pic] Рис. 9. Елемент, що виключає АБО-НІ. Логічні елементи, що реалізують операції кон’юнкції, диз’юнкції, функції Пірса і Шеффера, можуть бути, у загальному випадку, n - входові. [pic] Рис.10 У таблиці істинності (рис.10) є вісім значень вихідних змінних Y. Ця кількість визначається числом можливих комбінацій вхідних змінних N, що, у загальному випадку, дорівнює: N = 2 n , де n - число вхідних змінних. Логічні елементи по режиму роботи підрозділяються на статичні і динамічні. Статичні ЛЭ можуть працювати як у статичному, так і динамічному Логічні елементи класифікують також за типом транзисторів, які застосовуються. Найбільше поширення одержали ЛЕ на біполярних і МДП - транзисторах і МДП – транзисторах. Крім того, інтенсивно розробляються ЛЕ на арсенід – галієвих МЕП і ГМЕП – транзисторах. Для кожного з перерахованих типів ЛЕ існує число схемотехнічних і конструктивно – технологічних різновидів. Розглянемо найбільш розповсюджені схемотехнології, які застосовуються в інтегральних схемах: 1. Транзисторно-транзисторна логіка (ТТЛ). 2. Емітерно-зв’язана логіка (ЕЗЛ). 3. Логіка, побудована на основі структури метал-діелетрик- напівпровідник з п-каналом (пМДП). 4. Логіка, побудована на основі структури метал-діелетрик- напівпровідник із транзисторами різної провідності (КМДП). Технологія ЕЗЛ. Технологія ЕЗЛ є так само, як і технологія ТТЛ, біполярною, тобто елементи будуються з використанням біполярних структур. Основою елементів Через низький вхідний опір схеми ЕЗЛ мають високу швидкодію і працюють переважно в активному режимі, отже, перешкода, яка попадає на вхід, підсилюється. Для підвищення перешкодостійкості шину колекторного живлення роблять дуже товстої і з'єднують із загальною шиною. Рис. 11. Базовий елемент ЕЗЛ. У порівнянні зі схемами ТТЛ схеми ЕЗЛ мають більш високу швидкодію, але пперешкодостійкість у них набагато нижче. Схеми ЕЗЛ займають велику площу на кристалі, споживають велику потужність у статичному стані, тому що вихідні транзистори відкриті і через них протікає великий струм. Схеми, побудовані за даною технологією не сумісні зі схемами, побудованими по інших технологіях, що використовує джерела позитивної напруги. Таблиця 1. Основні логічні функції 2. РОБОТА ЕЛЕМЕНТА ЕМІТЕРНО-З’ВЯЗАНОЇ ЛОГІКИ Найбільш швидкодіючими логічними ІМС у даний час є елементи емітерно- зв’язаної логіки (ЕЗЛ) і особливо елементи емітерно-зв’язаної логіки з емітерними повторювачами на вході (ЕЕЗЛ). Ці елементи працюють у режимі переключення струму, і в них висока швидкодія забезпечується, насамперед, за рахунок запобігання насичення транзисторів шляхом введення глибокого зворотного зв’язку по струму за допомогою резистора в колі емітера. Цей зворотний зв’язок одночасно сприяє скороченню тривалості перехідних процесів у базі транзисторів. Немаловажну роль грають обмеження меж зміни перепадів напруги і використання емітерних повторювачів для введення і знімання інформації. [pic] Рис. 12. Мікросхема ЕЗЛ [pic][pic] (1) Порушення цієї умови приводить до насичення транзистора, тому що потенціал його колектора виявляється нижче потенціалу бази. Отже, збільшення розмаху логічного сигналу, який визначається перепадом напруги в колекторному колі вхідних транзисторів, припустимо тільки при відповідному збільшенні зсуву рівня Uбэ.сд. Цього можна досягти, наприклад, шляхом вмикання додаткового діода, що зміщає, у емітерні кола транзисторів Включення повторювачів призводить також до зменшення вихідного опору елемента, що сприяє підвищенню його навантажувальної здатності і швидкодії. Елементи на перемикачах струму виготовляються у вигляді напівпровідникових чи сполучених ІМС. Так як в цих ІМС транзистори працюють без насичення, то шляхом підключення підкладки та ізолюючих шарів к точкам відповідно з найменшим і найбільшим потенціалами можна замкнути паразитні транзистори, вимкнувши тим самим їх активну дію. Тому в ІМС на перемикачах струму виявляється тільки ємнісний вплив підкладки. На рис. 13 показана перемикальна характеристика мікросхеми ЕЗЛ для двох її виходів: інвертуючого (Uвых1) та неінвертуючого (Uвых2). [pic] рис . 13. Перемикальні характеристики мікросхеми ЕЗЛ. При вхідних напругах, менших потенціалу відмикання, вхідні транзистори залишаються замкненими і на інвертуючому встановлюється високий потенціал [pic] (2) відповідний логічній 1 (lэс.—.число вхідних транзисторів). При цьому струм I0 цілком відбирається транзистором Т з фіксованим зсувом і на неінвертуючому виході установлюється низький потенціал [pic] (3) відповідний логічному 0. Розмах логічного сигналу [pic] (4) [pic] (5) [pic] (6) [pic] (7) де U0 = IoR — потенціал об’єднаних емітерів відносно загальної шини живлення. [pic] Визначивши із цього рівняння [pic] можна виразити залежність вихідних напруг від вхідної напруги наступними співвідношеннями: [pic] (8) [pic] (9) [pic] (10) де [pic] [pic] (11) заснованим на рівності Uоп =0,5([pic]+ [pic]), до виконання якого звичайно прагнуть, щоб забезпечити симетрію елемента по граничних напругах. Як видно з графіків на рис. 13, перемикальні характеристики Uвых1 і Uвых2 перетинаються в точці 3, координати якої можна визначити з рівняння Uвых1= [pic] При цьому [pic] тобто в точці перетину Якщо опорна напруга обрана рівним середньому значенню [pic], тобто [pic] (13) те робочі точки 1 і 2 розташовуються симетрично щодо середньої точки 3 для lпр = 1 (рис. 13). [pic] [pic] (15) [pic] (16) Перешкодостійкість ІМС, яка визначається як різниця вхідних напруг у робочих струмах і при одиничному коефіцієнті підсилення, розраховується за формулами Підвищення швидкодії елемента ЕЗЛ досягається шляхом помітного збільшення споживаної потужності. Середнє значення цієї потужності можна розрахувати по формулі [pic] (17) у який перший доданок [pic] — це потужність, споживана перемикачем струму, а другий доданок [pic] - середня потужність, споживана емітерними повторювачами. Виразивши на підставі (13) напругу Ек через Uоп, [pic]Uлог та Uбэ.сд , одержимо: [pic] (18) 3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ Згідно з раніше вказаним, існує багато мікросхем , які працюють на на емітерно-зв’язаній логіці. Для їх дослідження необхідно було розробити та виготовити експериментальний макет, на якому було б можливо проводити дослідження принципа їх роботи. Крім того необхідно було розробити методичні вказівки щодо дослідження логічних елементів емітерно-зв’язаної логіки на цьому макеті. 4.ВИБІР СХЕМИ Виберемо нескладну схему на мікросхемі К137ЛЄ3, яка складається з двох елементів АБО-НІ(Рис.14). Мікросхема має 14 ніжок. 7-ма ніжка відповідає напрузі живлення +5 В, [pic] Рис.14. Цокольовка мікросхеми К137ЛЕ3 та її принципова схема [pic] Рис. 15. Таблиця відповідності мікросхеми К137ЛЕ3 . Таблицю відповідності ми наводимо для одного елемента АБО-НІ тому, що мікросхема складається з двох таких однакових елементів. Для запобігання пошкодження мікросхеми через перенапругу на вході поставлено стабілізатор напруги КРЕН5А розрахований на напругу 5В. Задля полегшення спостерігання проходження імпульсів на макеті під?єднано два світлодіоди. Для запобігання їх ушкодження встановлені два резистори на 330 5.КОНСТРУКЦІЯ МАКЕТА Конструктивно макет виконаний у виді набору пластин розмірами 110х80 мм. Одна з пластин є лицьовою частиною макета. Вона у свою чергу містить дві пластини: верхня – ламінований поліетилен, нижня – ДВП. У них уставлені залізні розйоми верхнім діаметром 8 мм, нижнім – 6мм. Друга пластина – друкована плата, виготовлена з фольгованого гетинаксу, з витравленими доріжками за допомогою хлорованого заліза Третя пластина є підставкою під макет, передбаченої щоб уникнути контакту плати зі сторонніми предметами. Вона виконана з ДВП поперечним розміром 3 мм. Доріжки на платі з лицьовою частиною макета з'єднані дротинками довжиною 30-50 мм і діаметром 0,5 мм. Усі пластини з'єднані і закріплені за допомогою чотирьох болтів розмірами 4х40 мм із потайною голівкою і шістнадцяти гайок відповідного діаметра. Таким чином, метод виготовлення макета – друкована плата з елементами начіпного монтажу. [pic] а) [pic] б) Рис.16. Схематичне зображення лицьової частини макета (а) та (б) - доріжок на платі. 6.ЗАВДАННЯ ДЛЯ ПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ При підготовці до виконання даної лабораторної роботи студенти повинні: 1. Вивчити теоретичний матеріал відповідних лекцій. 2. Підготувати відповіді на контрольні питання, поміщені наприкінці даного керівництва. 3. Заготовити звіт по даній лабораторній роботі, для чого - виконати необхідні з'єднання для дослідження схеми даної мікросхеми , підключивши до її інверсних виходів як індикатори світлодіоди; - нарисувати позначення відповідно до Дст мікросхеми К137ЛЕ3; - нарисувати схему базового елемента емітерно-звязаної логіки. - повторити опис лабораторної установки і порядок роботи з нею. - задавая різні комбінації вхідних логічних сигналів, визначити значення виходного сигналу та за результатами вимірювань заповнити таблицю істиності для одного з елементів, з яких складається мікросхема К137ЛЕ3. - без допомоги теорії, на основі результатів лабораторної роботи та аналіза складеної таблиці істиності для досліджуваного елемента визначини функціональне значення логічного елемента. Таблиця 3. 4. Дослідити перемикальні характеристики, які зображені на рис. 13. Також зафіксувати вхідні та вихідні струми логічних 0 та 1; порогові напруги логічних 0 та 1; токи споживання ІМС для станів 0 та 1, про які було сказано вище. 7.ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1.Підготувати до роботи вольтомметр. Уключити лабораторну установку, установити напругу живлення — Еж = +5В . 2. Дослідити в лабораторній роботі пристрій, представлений на рис.15. 3. Задати необхідні значення сигналів Х2, Х1 і, формуючи на кожному з двох елементів АБО-НІ сигнал У1 та У2, дослідити таблицю переходів. 4. Заповнити таблицю переходів у бланку звіту і показати її викладачу з демонстрацією переходів елемента з одного стану в інший безпосередньо на макеті лабораторної установки. 5. Подати на один із входів логічного елемента імпульсний сигнал 6. Виявити швидкодію мікросхеми, також зафіксувати вхідні та вихідні струми логічних 0 та 1; порогові напруги логічних 0 та 1; токи споживання 8. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ВИСНОВКИ В результаті виконаної курсової роботи виготовлено лабораторний макет, який виявився працездатним. Розроблені та надані рекомендації і методичні вказівки щодо виконання дослідження на цьому макеті. СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Зельдин Е. А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно- измерительной литературе. –Л.: Энергоатомиздат, 1986.-276 с. 2. Каган Б. М. Электронные вычислительные машины и системы. –М.:Энергия, 1979. –525с. 3. Куценко В. М., Згурский А. В.,Сташук Л.Д. Импульсные и цифровые узлы ЭВМ и техники связи. Лабораторный практикум: Учеб пособие. -К.:Выща шк. Головное издательство,1989.-157 с. 4. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике/Под ред. Б. Н. Файзулаева, Б. В. Тарабрина. –М.:Радио и сязь, 1987. –380 с. 5. Цифровые вычислительные машины и системы. –М.:Энергия, 1979. –525 с. ----------------------- |
|
В хорошем качестве hd видео
Онлайн видео бесплатно