Elektronika pro informační technologie (IEL)

Transkript

1 Elektronika pro informační technologie (IEL) Páté laboratorní cvičení Brno University of Technology, Faculty of Information Technology Božetěchova 1/2, Brno - Královo Pole Petr Veigend, iveigend@fit.vutbr.cz 2017/2018

2 Základní informace Můj profil: Kancelář: A221 Konzultační hodiny: po domluvě em Osobní stránky IEL cvičení 5 2

3 Obsah Integrované obvody, logické funkce Klopné obvody z hradel NAND Bistabilní KO, astabilní KO, monostabilní KO Poznámka: TTL = tranzistorově-tranzistorová logika IEL cvičení 5 3

4 Pár slov na úvod POTŘEBNÉ SOUČÁSTKY A VYBAVENÍ IEL cvičení 5 4

5 Potřebné součástky 1 1 x TTL integrovaný obvod (IO) 4x NAND Propojovací vodiče 2 x LED dioda 2 x kondenzátor C 4 x rezistor = 2.2 kω IEL cvičení 5 5

6 Potřebné součástky 2 Pouzdro DIP14 Hodí se do nepájivého pole Pouzdro SO14 Pro povrchovou montáž Číslo za typem pouzdra udává počet vývodů IEL cvičení 5 6

7 Potřebné součástky 3 hradla řady 74LS00 TTL integrovaný obvod (IO) 4 x NAND NAPÁJENÍ +5V UZEMNĚNÍ POZOR! vývody IO nejsou kompatibilní s nástroji pro akupunkturu hrozí poranění prstů (nevyjímejte IO z pole) IEL cvičení 5 7

8 ÚKOL 1: OVĚŘENÍ IO 7400 IEL cvičení 5 8

9 Multimetr Nastavit vždy před přivedením napájecího napětí!! DCV stejnosměrné napětí Ω odpor Zem (GND) DCA stejnosměrný proud Test vodiče Měření (U, I, R) IEL cvičení 5 9

10 Úkol 1: Ověření IO 7400 Ověřte čtveřici hradel NAND pro všechny platné binární vstupní kombinace Napětí: +5V, zem (GND): 0V Ověření: multitmetr Postup pro A1,B1,Q1: A1: postupně 5V, 0V B1: postupně 5V, 0V Q1: připojit multimetr (20V) Log. 1: 2,4 V Log. 0: 0,4 V IEL cvičení 5 10

11 Úkol 1: Ověření IO 7400 Hradlo NAND představuje výpočetně univerzální funkci Lze pomocí něj implementovat libovolný algoritmus NOT AND OR Další logické členy: IEL cvičení 5 11

12 ÚKOL 2: KLOPNÉ OBVODY (KO) Z HRADEL NAND IEL cvičení 5 12

13 Klopné obvody (KO) Klopný obvod obvod se překlápí mezi log. úrovněmi, změna probíhá skokově Typy KO Bistabilní (flip-flops) Oba stavy jsou stabilní Využití: paměťové prvky Astabilní Nemají žádný stabilní stav Neustále oscilují (kmitají) z jednoho stavu do druhého Využití: blikače, generátory pravoúhlých impulzů, tónové generátory Monostabilní Jeden stabilní stav, ze kterého se obvod překlopí pouze s příchodem spouštěcího impulzu IEL cvičení 5 13

14 Potřebné součástky 4 Kondenzátor Elektrolytický Při špatné polaritě zapojení může EXLODOVAT!!! VÝVOD (-) SMĚŘUJTE TRVALE K ZEMI (0V) Podobnost s LED diodou IEL cvičení 5 14

15 KO z hradel NAND Zapojte vybraná hradla NAND jako NOT a zapojte obvod podle schématu níže Nejdříve bez LED A poté s LED IEL cvičení 5 15

16 Úkoly osciloskop Pomocí osciloskopu zjistěte tvar signálů na vstupech a výstupech hradel NAND odměřte časové charakteristiky těchto signálů (např. periodu, frekvenci) změřte jejich napěťový rozsah a připravte na předvedení cvičící(mu) IEL cvičení 5 16

17 Osciloskop viz materiály k cvičení IEL cvičení 5 17

18 Osciloskop viz materiály k cvičení IEL cvičení 5 18

19 Osciloskop viz materiály k cvičení Zapnutí osciloskopu (shora a ze strany) Měření časových charakteristik (perioda, frekvence) a napěťový rozsah (min, max) Add (H1) Type (F1): Period, Freq, Min, Max (posun pomocí kolečka) Add (F4): potvrzení výběru Autoscale ON Vypnutí menu: Menu off (kulaté tlačítko pod F1-F5) IEL cvičení 5 19

20 Reference [1] Webové stránky cvičení IEL, dostupné online z: cs IEL cvičení 5 20

21 Děkuji Vám za pozornost!

22 Úkoly 1 1a) Změřte kmitočet a periodu tohoto signálu Vzpomínáte na časovou konstantu? τ = RC Potom tedy: τ 1 = RC = = 0,22 s τ 2 = RC = = 0,22 s C = 100 μf R = 2,2 kω Perioda T = τ 1 + τ 2 = 0,22 + 0,22 = 0,44 s Kmitočet f = 1 = 1 2,27 Hz T 0,44 Alternativa měření kmitočtu: spočítáme počet bliknutí LED za minutu, potom podělíme 60 počet bliknutí LED/s IEL cvičení 5 22

23 Úkoly 1 1b) Jak byste docílili změny kmitočtu/periody tohoto signálu? Menší kapacita kondenzátoru rychlejší změna překlápění Funkce astabilního KO Kondenzátory C1, C2 se nabíjí, otevírají se tranzistory Q1, Q2 Jeden z tranzistorů se ale otevře dříve (reálné tranzistory) Například se dříve otevře Q1, kondenzátor C2 se nabíjí Kondenzátor C1 se vybíjí, uzavírá se tranzistor Q2 V okamžiku, kdy se C1 přebije na opačnou polaritu, vzroste napětí na bázi Q2 a ten se začne otevírat nabíjení C1 a vybíjení C2 Obvod se skokově překlopí (na výstupu bude opačná úroveň napětí) IEL cvičení 5 23