Лабораторне заняття № 11 (2 год. )

ТЕМА: Дослідження роботи транзисторно-транзисторної логіки (ТТЛ)

 

НАВЧАЛЬНА МЕТА: дослідити роботу елементу ТТЛ на базі ІМС К155ЛА7, пристрою керування та пристрою індикації стану логічних елементів.

 

ОБЛАДНАННЯ ТА ОСНАЩЕННЯ: ПЕОМ, програма Electronics Workbench

1,2,4,5,9,10,12,13 - входи X1-X8; 6 - вихід Y1;
14 – напруга живлення; 7 - загальний;
8 - вихід Y2.

Рисунок 1 – Схема електрична принципова мікросхеми К155ЛА7

 

Мікросхема 155ЛА7 містить два логічних елементи 4І-НЕ з відкритим колектором і має великий коефіцієнт розгалуження по виходу.

Рисунок 2 - Схема дослідження роботи ТТЛ на базі 155ЛА7

 

ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ:

Основні параметри ІМС:

Коефіцієнт об’єднання за входом К_об визначає кількість входів елементу, призначених для подачі логічних змінних.

Коефіцієнт розгалуження за виходом К_роз визначає кількість входів аналогічних елементів, яку можна підключити до виходу даного елементу. Чим вище К_роз елементу, тим менша кількість елементів може знадобитися при побудові цифрового пристрою.

Швидкодія логічних елементів визначається часом затримки розповсюдження сигналу від входу до виходу елемента.

Завадостійкість визначається максимальним значенням напруги завади, що не порушує роботи елементу.

Потужність споживання Р_сп, мВт.

За типами реалізації базових елементів електронних перемикачів існують такі схеми:

- резистивно-діодна логіка РДЛ,

- резистивно-транзисторна логіка РТЛ,

- транзисторно-транзисторна логіка (ТТЛ) -І-НЕ;

- емітерно-зв’язана логіка (ЕЗЛ) - АБО; АБО-НЕ;

- інжекційна інтегральна логіка (І²Л) - І-НЕ, АБО-НЕ;

- структури метал-оксид-напівпровідник p-типу та n-типу (МОН) - І-НЕ; АБО-НЕ

- комплементарні МОН-структури (КМОН) - І-НЕ, АБО-НЕ

Елемент І-НЕ з відкритим колектором ІМС К155ЛА7 призначений для узгодження логічних схем із зовнішніми виконавчими та індикаторними пристроями, наприклад, індикаторами на світлодіодах, лампами розжарювання, обмотками реле та ін. Аналогами ІМС К155ЛА7 є закордонні мікросхеми SN7422N, SN7422J.

Вихідний підсилювач у схемі виконаний за однотактною схемою без власного навантажувального резистора з відкритим колектором.

ТТЛ з відкритим колектором на відміну від стандартних ТТЛ допускають паралельне вмикання вихідних виводів. При цьому щодо вихідних сигналів кожного елементу реалізується логічна функція І: у=у₁у₂...

Це дає змогу спростити схему пристрою за рахунок вимкнення додаткових елементів, що виконують операцію І, і забезпечити роботу кількох виходів на загальну шину, тобто реалізується режим роботи з поділом інформації в часі.

Виходи елементів ТТЛ з відкритим колектором можна поєднувати між собою. Так, при з’єднанні виходів двох логічних елементів 4І-НЕ і підключенні їх через резистор або пристрій індикації отримаємо схему, що виконує функцію 2-4І-АБО-НЕ (рис.3).

Таблиця 1 - Основні електричні параметри мікросхеми К155ЛА7

	Номінальна напруга живлення	5 В 5 %
	Вихідна напруга низького рівня	не більше 0,4 В
	Вихідна напруга високого рівня	не менше 2,4 В
	Вхідний струм низького рівня	не більше -1,6 мА
	Вхідний струм високого рівня	не більше 0,04 мА

 

 

ХІД РОБОТИ

1 Вивчити електричну схему елементу ТТЛ К155ЛА7 і схему підключення, що зображена на рис.1, 2. Назвати елементи, з яких складається будова ТТЛ.

2 Підготувати таблиці істинності для перших чотирьох входів ТТЛ (перший елемент 4І-НЕ) і для інших чотирьох входів ТТЛ (другий елемент 4І-НЕ).

Таблиця 2

х1 х2 х3 х4

у1

Таблиця 3

х5 х6 х7 х8

у2

 

3 Дослідити роботу окремих елементів 4І-НЕ. Для цього перемикач „Space” поставити в праве положення.

Подати на чотири входи першого логічного елементу 4І-НЕ низький рівень напруги (лог.0). Впевнитися, що світлодіод на виході у₁ (вивід 6 К155ЛА7) світиться. Пояснити отриманий результат і визначити логічний рівень напруги на виході логічного елементу при даному вхідному наборі.

4 Подаючи різні комбінації сигналів на входи х₁, х₂, х₃, х₄ і спостерігаючи за індикацією світлодіоду, заповнити таблицю істинності (табл.2).

5 Повторити методику 5.3, 5.4 для дослідження роботи другого елементу 4І-НЕ при подачі логічних сигналів на входи х₅, х₆, х₇, х₈. Заповнити таблицю 3 для виходу у2 (вивід 8 К155ЛА7).

6 За отриманими табличними результатами скласти карту Карно, отримати мінімізовані функції МДНФ та МКНФ.

7 Дослідити роботу ТТЛ К155ЛА7 з функцією 2-4І-АБО-НЕ. Для цього перемикач „Space” поставити в ліве положення, замкнувши між собою виводи 6 і 8 мікросхеми.

Визначити, при подачі яких вхідних сигналів на виході схеми буде рівень логічного нуля. Записати логічну функцію у, що відповідає роботі 2-4І-АБО-НЕ і побудувати функціональну схему на елементах І, АБО, НЕ.

 

ЗМІСТ ЗВІТУ:

- титульний лист з назвою роботи та її виконавцем;

- мета роботи;

- перелік приладів;

- схема дослідження елементу ТТЛ;

- таблиці істинності;

- карти Карно і мінімізовані функції МДНФ, МКФ;

- схема складеного елементу ТТЛ;

- висновки.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО ЗАХИСТУ:

1 Назвіть основні типи логік.

2 Назвіть основні параметри інтегральних мікросхем.

3 Що таке багатоемітерний транзистор?

4 Назвіть переваги ТТЛ.

 

ПІДВЕДЕННЯ ПІДСУМКІВ І ОЦІНЮВАННЯ РІВНЯ ЗНАНЬ: перевірка і оцінювання виконання за рівнем відповідей

 

ВИКЛАДАЧ – Т.І.Ковальова