4.SCHÉMA ZAPOJENÍ +U CC 330Ω A Y

Transkript

1 RIEDL 4.EB 4 1/8 1.ZADÁNÍ a) Změřte vstupní a převodovou charakteristiku integrovaného obvodu MH 7400 b) Výsledky zpracujte do tabulek a graficky znázorněte c) Zobrazené charakteristiky porovnejte s údaji výrobce 2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚT Údaje integrovaného obvodu MH7400 Hradlo Počet vstupů Počet výstupů Logika cc (V) NAND 2 1 TTL 5 cc napájecí napětí obvodu 3.TEORETICKÝ ROZBOR 3.1. ROZBOR PŘEDPOKLÁDANÝCH VLASTNOSTÍ MĚŘENÉHO PŘEDMĚT Měřeným předmětem je integrovaný obvod MH7400. Tento obvod se skládá ze čtyř dvouvstupových hradel NAND. Zapojení hradla NAND je uvedeno na obrázku. Velmi důležitou součástí hradla NAND je víceemitorový tranzistor na vstupu, který provádí logický součin. Je li na vstupu logická 0, proud teče přes odpor R 1 do báze tranzistoru T 1 a z něj přes emitory ven do vstupního obvodu. Tranzistor T 1 je nasycen a na jeho kolektoru je zhruba stejné napětí jako na jeho emitoru. T 2 je proto uzavřen a na jeho kolektoru je plné napájecí napětí, tranzistor T 3 se tedy otevře a poteče skrz něj proud. Na odporu R 3 není žádný úbytek napětí, protože tranzistor T 2 je zavřený a neteče do něj tedy žádný proud, tranzistor T 4 je zavřený a na jeho kolektoru je plné napájecí napětí, na výstupu Y je tedy logická úroveň 1. Zvyšujeme-li na vstupu napětí až na logickou úroveň 1, přestane proud téci ven ze vstupů, ale bude téci přes kolektor tranzistoru T 1 do báze tranzistoru T 2, ten se otevře, poteče přes něj proud a vznikne tak úbytek napětí na odporu R 3 a tranzistor T 4 se otevře. Jelikož je mezi kolektorem a emitorem tranzistoru T 2 jen velmi malé saturační napětí, bude tranzistor T 3 uzavřen a na výstupu Y bude napětí odpovídat úbytku napětí na otevřeném tranzistoru T 4 a to odpovídá logické úrovní 0. Napětí na vstupu odpovídající logické úrovní 0 je napětí do 0,8V, pro logickou úroveň 1 je toto napětí od 2V. Na výstupu je logická úroveň 1 od 3V a úroveň logická 0 odpovídá napětí okolo 0,2V. Na vstupu je mezi 0,8 2V tzv. zakázané pásmo. Je to napětí, které nesmíme na vstup přivést, protože obvod neví, má-li se překlopit do logické úrovně 1 nebo logické úrovně 0. A B R 1 R 2 R 3 R 4 D Y

2 RIEDL 4.EB 4 2/ ROZBOR MĚŘÍCÍ METODY Pro měření vstupní charakteristiky použijeme ohmovu metodu pro měření odporů. Tato metoda má dvě možná zapojení. Jsou to zapojení pro měření velkých odporů a zapojení pro měření malých odporů. Mi pro měření vstupní charakteristiky použijeme metodu pro měření velkých odporů. Při tomto zapojení vzniká chyba měřící metody, která je dána zapojením měřících přístrojů. Ampérmetrem měříme proud, který teče pouze do vstupu integrovaného obvodu. Voltmetrem však měříme napětí, které je na vstupu integrovaného obvodu, a napětí, které je na ampérmetru. Z tohoto důvodu musíme provést korekci změřeného napětí podle vztahu. K I R A kde K je korigované napětí, je napětí změřené voltmetrem, I je proud změřený ampérmetrem a R A je vnitřní odpor ampérmetru. Pomocí tohoto vztahu vypočteme napětí, které je pouze na vstupu integrovaného obvodu. Pro měření převodní charakteristiky použijeme dva voltmetry, jeden připojíme na vstup a druhý na výstup integrovaného obvodu. Při tomto měření nedochází k žádným chybám vlivem zapojení měřících přístrojů. Vstupní i převodovou charakteristiku měříme zároveň, protože zapojené měřící přístroje se navzájem neovlivňují. 4.SCHÉMA ZAPOJENÍ + CC 330Ω A 1 & Y 2 V V 2 0V regulovatelný zdroj napětí V digitální voltmetr V 2 digitální voltmetr A digitální ampérmetr & - hradlo NAND 1,2 vstupy hradla

3 RIEDL 4.EB 4 3/8 + cc napájecí napětí Y výstup hradla 5.POSTP MĚŘENÍ a) Zapojte přístroje podle schéma zapojení. b) Regulovatelným zdrojem napětí nastavte požadovanou hodnotu napětí na vstupu. c) Přečtěte údaj z voltmetru V a zapište jej do tabulky. d) Přečtěte údaj z ampérmetru a zapište jej do tabulky. e) Přečtěte údaj z voltmetru V 2 a zapište jej do tabulky. f) Pokračujte pro další požadovanou hodnotu napětí od bodu b). Pokud jste již změřili všechny požadované hodnoty napětí a proudů, přepojte vstup 1 na vstup 2 a pokračujte od bodu b). 6.TABLKY NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH HODNOT Tabulka č.1 Vstupní a převodová charakteristika integrovaného obvodu MH 7400 při připojeném vstupu 1 na napájecí napětí + cc (V) 0 0,2 0,4 0,6 0,7 0,8 0,9 k (V) 0 0,190 0,391 0,591 0,691 0,792 0,892 I (μa) (V) 4,93 4,93 4,93 4,93 4,93 4,93 4,93 (V) 1 1,1 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 k (V) 0,992 1,093 1,293 1,394 1,494 1,598 1,7 I (μa) (V) 4,93 4,93 4,91 4,07 0,940 0,210 0,206 (V) 1,8 1, k (V) 1,8 1, I (μa) (V) 0,206 0,206 0,206 0,206 0,206 0, Tabulka č.2 Vstupní a převodová charakteristika integrovaného obvodu MH 7400 při připojeném vstupu 1 na vstup 2 (V) 0 0,2 0,4 0,6 0,7 0,8 0,9 k (V) 0 0,190 0,391 0,592 0,692 0,792 0,892 I (μa) (V) 4,93 4,93 4,92 4,92 4,92 4,92 4,92 (V) 1 1,1 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 k (V) 0,992 1,093 1,294 1,394 1,494 1,598 1,7 I (μa) (V) 4,92 4,92 4,91 4,63 1,356 0,213 0,207 (V) 1,8 1, k (V) 1,8 1, I (μa) (V) 0,207 0,207 0,207 0,207 0,207 0,

4 RIEDL 4.EB 4 4/8 Tabulka č.3 Parametry měřících přístrojů potřebné k výpočtům Přístroj Rozsah (ma) Vnitřní odpor (Ω) Ampérmetr GDM ,5 napětí změřené voltmetrem V k korigované napětí I proud změřený ampérmetrem 2 napětí změřené voltmetrem V 2 7.VÝPOČTY Výpočet korigovaného napětí: například: 8.GRAFY viz příloha K I R A 6 K I RA 1, ,5 1, 394V 9.SEZNAM MĚŘÍCÍCH PŘÍSTROJŮ Zkratka Název a typ přístroje Výrobní číslo Regulovatelný zdroj STATRON TYP V Digitální voltmetr METEX ME-32 EJ V 2 Digitální voltmetr METEX ME-32 EJ A Digitální ampérmetr GDM-8145 CE CADET-II TM ZÁVĚR Naším úkolem bylo změřit vstupní a převodovou charakteristiku integrovaného obvodu MH7400. Měření probíhalo v pořádku a bez problémů. Z teoretického rozboru vyplývá, že obvod se bude z hodnoty 0 na 1 překlápět mezi hodnotami 0,8V-2V, toto je potvrzeno i změřenými hodnotami a vyplývá to též i ze znázorněných charakteristik. Všechny znázorněné charakteristiky mají předpokládaný průběh. Z teoretického rozboru a grafů vstupních charakteristik integrovaného obvodu vyplývá, že proud při hodnotě logická 0 na vstupu teče ven do vstupního obvodu.

5 Vstupní charakteristika integrovaného obvodu MH7400 při vstupu A připojeném na +cc ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,

6 2 Převodová charakteristika integrovaného obvodu MH7400 při vstupu A připojeném na +cc 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

7 I (ua) Vstupní charakteristika integrovaného obvodu MH7400 při vstupu A připojeném na vstup B 100 (V) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,

8 1 (V) Převodová charatkteristika integrovaného obvodu MH7400 při vstupu A připojeném na vstup B 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 (V)