Краткие теоретические сведения.
Схема базового элемента ТТЛ со сложным инвертором (ТТЛ-3) приведена на рис. 5.1.
 |
Рис. 5.1.
Сложный инвертор состоит из транзисторов VT2, VT3, VT4 и диода VD1. Если на одном или нескольких входах (X1, X2, X3) логический «0», то эмиттерные переходы транзистора VT1 открыты, транзистор VT2 закрыт.
На коллекторе транзистора VT2 положительный потенциал +Е, который поступает на базу транзистора VT3.
Напряжение на резисторе равно нулю, стало быть при нулевом потенциале базы транзистора VT4 последний закрыт, и на его выходе Y логическая «1».
Если на всех входах логическая «1», то транзистор VT1 входит в инверсный режим, ток проходит в базу транзистора VT2, и он открывается.
На базу транзистора VT4 подаётся положительный потенциал, транзистор VT4 открывается и насыщается. На выходе Y в этом случае «0».
На рис. 5.2 представлена статическая характеристика 
ТТЛ элемента.
 |
Рис. 5.2.
| Участок I. |  , транзистор VT1 находится в насыщении, транзисторы VT2, VT4 закрыты.
|
| Участок II. | Открывается транзистор VT2. |
| Участок III. | Открывается транзистор VT4, транзисторы VT2 и VT3 находятся в активной области. |
| Участок IV. | Транзисторы находятся в режиме насыщения, транзистор VT1- в инверсном режиме, транзистор VT3- в режиме отсечки. |
Быстродействие схемы определяется временем перезарядки нагрузочного конденсатора (рис. 5.3).
Рис.5.3.
При переключении в состояние логической «1» конденсаторы заряжаются через транзистор VT3 и диод VD1 за время τф.
При переключении в состояние логического «0» конденсаторы разряжаются через насыщенный транзистор VT4 за время τс.
Время заряда τф больше времени разряда τс , т.к. ток разряда больше тока заряда.
Порядок выполнения работы.
Включить персональный компьютер и монитор кнопками «Сеть». Дождаться загрузки операционной системы. Загрузите программу эмуляции электронных схем NI MULTISIM.
5.2. В меню «File» выбрать команду «Open» и найти файл с соответствующим лабораторной работе именем. Открыть его. Развернуть электронную схему во всё окно программы (Рис.5.1).
Рис. 5.1.
5.3. Изучить принципиальную схему устройства для изучения параметров базового логического элемента ТТЛ, найти на ней логический элемент И-НЕ, источник напряжения, генератор, вольтметр, осциллограф.
При двойном клике мышью по каждому из этих элементов всплывает окно с его свойствами.
5.4. Снять передаточную характеристику ТТЛ - элемента.
Выбрать источник питания (V1) и дважды кликнуть по нему мышью.
В появившемся окне выбрать закладку ‘VALUE” и установить первое значение напряжения, равное 0 В.
|
Рис. 5.2.
Это приведёт к эмуляции включения схемы и через небольшой промежуток времени на вольтметре появится значение выходного напряжения.
Изменяя напряжение на источнике напряжения от 0 до 3,0 В, в соответствии с таблицей 5.1 по вольтметру определять значение выходного напряжения и заносить в таблицу 5.1.
Таблица 5.1.
| Uвх, В | 0,5 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,2 | 2,4 | 2,6 | 2,8 | |||
| Uвых, В |
5.5. Исследовать работу элемента ТТЛ в импульсном режиме.
Перейти к схеме 2.
Выбрать источник питания (V2) и дважды кликнуть по нему мышью.
В появившемся окне выбрать закладку ‘VALUE” и установить напряжение, равное 2,6 В.
Выбрать генератор (V3) и дважды кликнуть по нему мышью.
В появившемся окне выбрать закладку ‘VALUE” и установить значение напряжения (Voltage), равное 3 В, а частоту (Frequency), равную 1 МГц, параметр Duty Cycle-50.
Переключатель S1 (клавиша ПРОБЕЛ) установить в положение 1.
Затем, кликнуть правой кнопкой мыши по клавише включения схемы, расположенной в правом верхнем углу окна программы (рис. 5.2).
Выбрать осциллограф (XSC1) и дважды кликнуть по нему мышью. Появившиеся окно настроить в соответствии с рисунком 5.3.
|
Зарисовать получившуюся осциллограмму.
5.6. Исследовать влияние конденсатора на быстродействие ТТЛ элемента.
Также как и п. 5.5, только устанавливать переключатель S1 (клавиша ПРОБЕЛ) в положения 2-4, зарисовать осциллограммы при установке осциллографа в более крупный масштаб.
На полученных осциллограммах определить длительность фронта tф импульсов. Результаты записать в таблицу 5.2.
Таблица 5.2.
| С, нФ | |||
| τф,мкс | |||
| τс,мкс |
5.7. Закрыть программу и выключить компьютер и монитор кнопками «Сеть».
5.8. Сделать выводы по работе.
Содержание отчета
6.1. Наименование и номер работы.
6.2. Цель работы.
6.3. Схема ТТЛ–элемента со сложным инвертором.
6.4. Результаты измерений (таблицы 1 и 2).
6.5. Осциллограммы для значений ёмкости Сmin,Сср и Сmax.
6.7. Выводы по работе.
7. Контрольные вопросы.
7.1. Как работает схема, если X1=0; X2=0; X3=0?
7.2. Как работает схема, если X1=0; X2=1; X3=1?
7.3. По какой цепи происходит заряд и разряд конденсатора нагрузки?
7.4. Почему нагрузочная способность элемента К155ЛА1 выше, чем у ТТЛ с простым инвертором?
7.5. Как объяснить возникновение участка II на передаточной характеристике?
7.6. Как участок II влияет на помехоустойчивость?
7.7. В каком состоянии находится транзисторы на участке IV передаточной характеристики?
7.8. Почему τф > τс?