INSTYTUT PODSTAWOWYCH PROBLEMÓW ELEKTROTECHNIKI I ENERGOELEKTRONIKI
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ W GLIWICACH
LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI
TEMAT: Podstawowe układy elektroniki cyfrowej.
Opracował :
Marek Kalita
MiBM sem. VI gr.5 sekcja 1
Układ przyłączający , zwany układem (automatem) kombinacyjnym, służy do przetwarzania ciągu informacji wejściowych do , przedstawionych za pomocą sygnałów dwuwartościowych oznaczonych symbolami „ 0,1 ” na informację wyjściową do ,
zależną od stanu wejść.
Jeżeli zatem każdej kombinacji zer i jedynek na wejściach odpowiada określona kombinacja stanów na wyjściach, wtedy istnieje określona zależność funkcjonalna między wyjściem a wejściem układu.
Dodatkowo układ kombinacyjny ma tę własność , że na zależność tę nie ma wpływu wcześniejszy stan sygnałów wejściowych, czyli układ nie posiada pamięci.
Przetwarzanie informacji w postaci sygnałów dwuwartościowych należących do zbioru 0,1 można opisać za pomocą algebry Boole’a. W cyfrowych układach scalonych stan zero oznaczać może brak sygnału, a stan jeden pojawienie się sygnału.
Tradycyjnie w algebrze Boole’a definiuje się trzy podstawowe działania:
- negacja , (nie a )
- suma logiczna a + b ( a lub b )
- iloczyn logiczny a * b ( a i b )
W aksjomatycznym ujęciu algebry Boole’a przyjmuje się za oczywiste następujące własności tych działań:
- przemienność a + b = b + a
- rozdzielność a * ( b + c ) = a * b + a * c
- neutralność zera i jedynki : a + 0 = a a + 1 = a
- własność negacji :
na ich podstawie można następnie wykazać prawdziwość pewnych praw przydatnych w praktyce , takich jak :
- prawo łączności sumy i iloczynu
- własność podwójnej negacji
- własność idempotentancji a + a = a a * a = a
- prawa de Morgana a + b + c =
a * b * c =
Elementarnym układem kombinacyjnym (bramką logiczną) nazywany jest układ o dwu wejściach i jednym wyjściu, realizujący jedno z działań binarnych (funkcję) podanych poprzednio , albo układ o jednym wyjściu realizującym negację.
Funkcjonalnie pełnym zestawem bramek logicznych nazywany jest zestaw bramek realizujący funkcje logiczne tworzące system funkcjonalnie pełny.
Czterokrotna dwuwejściowa bramka UCY7400N
Tabela stanu
Wejście
Wyjście
A
B
Y
1
0
Pomiar prądu
Układ pomiarowy
Prąd zasilania dla wszystkich wyjść w stanie niskim
Prąd dla wszystkich wyjść w stanie wysokim
Charakterystyka przejściowa bramki
Ureg
0,5
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Uwyj
3,9
3,7
1,8
Charakterystyka przejściowa bramki.
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z układami bramek logicznych wykonanych w technologii TTL, czyli za pomocą tranzystorów scalonych.
Układy kombinacyjne ze względu na swoje możliwości szerokie zastosowanie znalazły w układach sekwencyjnych i są produkowane w zwartych blokach zwanych mikroprocesorem.
Charakterystyki przejściowe wyznaczone metodą punkt po punkcie mają podobny
kształt. Charakterystyka bramki jest nieliniowa. Przy wzroście napięcia wejściowego
od zera do pewnej wartości bramka utrzymuje na wyjściu stały poziom (w tym
wypadku wysoki). Przy dalszym wzroście napięcia wejściowego o około 1 V
następuje dosyć szybkie przejście wyjścia bramki w przeciwny stan logiczny
(w tym wypadku „0”). Wyznaczone dopuszczalne wartości napięcia wejściowego bramki
w stanie 0 i 1 okazały się zbliżone do danych katologowych układów TTL.
Bramki TTL gwarantują na wyjściu napięcie Uwy >= 2.4 V (stan 1) i
Uwy <= 0.4 V (stan 2). Takie poziomy napięcia doprowadzone na wejście
bramki wprowadzają ją w stan 0 lub 1, z dużym marginesem na zakłócenia. Taka charakterystyka w odróżnieniu od liniowej zapewnia lepszą odporność na zakłócenia (jeszcze lepszą charakterystykę mają bramki z przerzutnikiem Schmit’a).
Tomplus