Изучение характеристик логических элементов ТТЛ
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.
UВх, В | |||
1 |
200 |
30 |
172 |
1.5 |
170 |
74 |
133 |
2 |
77 |
91 |
112 |
2.5 |
54 |
112 |
94 |
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:
X1 |
X2 |
Y |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
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.
Похожие статьи
-
При реализации некоторых устройств аппаратуры связи, работа которых основана на использовании нелинейных электрических цепей (элементов) и...
-
Графоаналитический метод анализа Этот метод используется в тех случаях, когда отсутствует отсечка тока. Этот метод известен под названием трех (пяти,...
-
Элементы промышленной электроники - Общая электротехника и электроника
Выпрямители . Выпрямитель - это устройство, предназначенное для преобразования переменною напряжения в постоянное. В зависимости oт числа фаз питающего...
-
Она основана на использовании хорошо известных из курса высшей математики рядов Тейлора и Маклорена и заключается в разложении нелинейной ВАХ в...
-
При работе нелинейной цепи с большими амплитудами входного сигнала, когда степенная аппроксимация не дает хороших результатов применяется...
-
Применяя к выражению (13) аксиому двойного отрицания (9) получим: Yмажор =~(~( x2*x0 + x1*x0 + x2*x1))(14) Формуле (14) соответствует схема (рис.8,слева)...
-
При анализе нелинейных цепей (НЦ) обычно не рассматривают процессы, происходящие внутри элементов, составляющих эту цепь, а ограничиваются лишь внешними...
-
Статические характеристики аналоговых коммутаторов - Аналоговые коммутаторы
Сопротивление в открытом (включенном) состоянии. Ключи КМОП, работающие от относительно высокого напряжения питания (например, +15 В), будут иметь малые...
-
Входная и выходная характеристики транзистора с ОЭ несколько отличаются от характеристик транзистора с ОБ. Входной характеристикой транзистора,...
-
Для перехода от нормированной схемы к денормированной схеме с заданными нагрузочными сопротивлениями и граничной частотой для ФНЧ осуществляется...
-
Для выявления основных закономерностей рассмотрим реакцию НЭ на воздействие двух гармонических сигналов. Такое воздействие принято называть...
-
Аналоговый коммутатор служит для переключения непрерывно изменяющихся электрических сигналов. Если коммутатор находится в состоянии "включено", его...
-
Для всех линейных цепей справедлив принцип суперпозиции, из которого вытекает простое и важное следствие: гармонический сигнал, проходя через линейную...
-
Определить пределы изменения амплитуд входного тока и напряжения, выходного тока и напряжения в линейном режиме работы усилителя. Найти: IБm, IКm, UБэm,...
-
Светодиод (СИД) представляет собой полупроводниковый прибор с p - n переходом, протекание электрического тока через который вызывает интенсивное...
-
Этот расчет проводим графоаналитическим методом. Графические построения проводим с помощью выходных и входных вольтамперных характеристик транзистора. На...
-
Регулировочная характеристика СИФУ при косинусоидальном опорном напряжении определяется выражением . (7.1) При линейной пилообразной форме опорного...
-
Перевозки автомобильным транспортом включают в себя грузовые и пассажирские перевозки. Классификация грузов отражает те их свойства, которые определяют...
-
ЛОГИЧЕСКИЙ БАЗИС, СХЕМНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Набор простейших ЛФ, позволяющих реализовать любую другую функцию называется логическим базисом (ЛБ). Функции И, ИЛИ, НЕ не являются минимальным ЛБ, т....
-
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ В отличие от аналоговых электронных устройств, в цифровых устройствах (ЦУ) входные и выходные сигналы могут принимать...
-
Для вычисления переходной характеристики используем обратное преобразование Лапласа: , Получим выражение для переходной характеристики: Построим график...
-
На передаточной характеристике рассматриваемой схемы выделим три участка. А) Если Uвх ? Uбэнас = 0,8 В, то VT находится в отсечке и Uвых определяется...
-
Определяем необходимое число элементов в каждой группе аккумуляторной батареи, обеспечивающее питание аппаратуры в аварийном режиме работы ЭПУ: , (1)...
-
- Коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором (6 - 341,[1]) : - Коэффициент...
-
Базовые понятия - Триггеры: общая характеристика
Триггер -- это запоминающий элемент с двумя (или более) устойчивыми состояниями, изменение которых происходит под действием входных сигналов и...
-
Элементы полупроводниковых ИМС на биполярных транзисторах
Элементы полупроводниковых ИМС на биполярных транзисторах Транзисторы типа п-р-п. Биполярный транзистор типа п-р-п является основным схемным элементом...
-
Расчет и выбор элементов задатчика интенсивности Предполагаемая принципиальная электрическая схема задатчика интенсивности изображена на рис.5.1. Рис....
-
Помимо аналого-цифровых преобразователей (АЦП), работой цифровой логики могут управлять операционные усилители (ОУ) и компараторы, преобразующие...
-
Исходные данные для расчета: 1. напряжение на выходе каскада = 2,5 В; 2. сопротивление нагрузки = 250 Ом; 3. нижняя граничная частота =120 Гц; 4....
-
С помощью нуль-органа опорное напряжение генератора сравнивается с управляющим напряжением Uупр преобразователя. Когда опорное напряжение в (процессе его...
-
Частотозадающий конденсатор определяет частоту собственных колебаний ГУН. Его номинал определим в соответствии с зависимостью частоты свободных колебаний...
-
Определим граничную частоту усиления ФПУ. Коэффициент усиления К цепи, как функцию передачи информации линейной цепи, представить в операторной форме...
-
Определение переходной характеристики цепи Переходная характеристика цепи: H(t)=hпр(t)+hсв(t) (18) Т. к. воздействие - ток, а реакция - ток на...
-
Термином оптимальный синтез определяют процесс построения устройства с заданными свойствами, оптимально учитывающий совокупность технико-экономических...
-
В настоящее время все более возрастает применение на железнодорожном транспорте радиопередающих и радиоприемных устройств с самыми разнообразными и...
-
Триггеры с тиристорами - Триггеры: общая характеристика
Тиристор подходит для замены элемента памяти в триггерах. Описание схемы на примере RS триггера: К катоду тиристора подключается выход триггера Q, к...
-
Экспериментальное исследование характеристик устройства - Разработка схем кодера PAL
Целью проведения экспериментального исследование было снятие временных характеристик следующих функциональных узлов цифрового кодера PAL: генератора...
-
При работе усилителя коэффициент усиления не остается постоянным, а изменяется вследствие следующих дестабилизирующих факторов: - присутствие в схемах...
-
Климатические и механические воздействия, устанавливаются для нормальных или рабочих условий применения и предельных условий транспортирования (ГОСТ...
-
СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Целью проектирования цифрового устройства является получение его логической функции (ЛФ) и соответствующей ей схемной реализации. ЛФ могут иметь...
Изучение характеристик логических элементов ТТЛ