CATEGORII DOCUMENTE |
Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
CIRCUITE INTEGRATE TTL
1.
Scopul lucrarii consta in studierea modului in care circuitele logice
integrate TTL pot fi folosite pentru realizarea unor functiuni cum ar fi
intarzierea fronturilor sau generarea impulsurilor; se mai studiaza functionarea
unui circuit basculant bistabil de tipul
master slave si
principiile de utilizare a unui circuit basculant monostabil integrat tipic.
2. Pentru intarzierea fronturilor impulsurilor se foloseste faptul ca timpul de propagare al portilor TTL depinde de capacitatea de sarcina conectata la iesirea portii; timpii de intarziere pot fi controlati si prin introducerea unor constante de timp CR care sa determine, prin valorile lor, o independenta a intarzierilor de parametrii portilor logice integrate.
2.1 Intarzierea frontului negativ al impulsurilor se poate realiza
cu schema din fig.1 pentru care s-au
desenat formele de unda din fig.2.
Se neglijeaza intarzierile proprii ale portilor TTL utilizate.
Timpul pana cand
tensiunea de pe borna
atinge tensiunea de
prag a portii,
, se poate determina cu relatia aproximativa:
(1) unde:
=
||
||
(2)
0,1 V (3) ;
1,5 V (4)
(5) (s-au folosit
notatiile obisnuite pentru poarta TTL standard din fig.1, cu valorile specificate in
lucrarea nr. 24 si s-a considerat ca
= 0,8 V).
Se
poate folosi relatia aproximativa: = 0,435
(6)
2.2 Intarzierea frontului pozitiv al impulsurilor se poate realiza
cu circuitul din fig.3 pentru care
formele de unda sunt reprezentate in fig.4.
Intarzierea se calculeaza cu relatiile (1), respectiv (6), in cazul folosirii relatiei aproximative.
2.3 Se
realizeaza cele doua circuite folosind un circuit integrat TTL de
tipul CDB 400. Se vizualizeaza formele de unda, se masoara in cele doua
cazuri si se compara rezultatele obtinute cu relatiile (1)
sau (6). Se va lua
=10 nF. Se justifica diferentele constatate.
3. In multe situatii este necesara obtinerea unor impulsuri negative (logic), de durata mica, pentru resetarea unor numaratoare sau pentru initializarea diferitelor scheme.
3.1 Pentru obtinerea unui impuls negativ de durata mica, bine precizata, declansat la aparitia frontului pozitiv al impulsurilor de comanda, se poate folosi schema din fig.5, pentru care sunt reprezentate formele de unda in punctele principale in fig.6.
Durata
aproximativa a impulsului negativ obtinut la iesire este: =
(7)
Rezistenta
este limitata la
valori mici (220 W),
deoarece curentul
al portii
trebuie sa
treaca prin
si sa nu dea
la bornele acesteia o cadere de tensiune mai mare decat
3.2. Un impuls negativ
pentru fiecare front negativ al impulsurilor negative de comanda se poate
obtine cu schema din fig.7 in
care se foloseste circuitul din fig.5
si un inversor pentru schimbarea frontului la care este activ circuitul.
Linia punctata asigura independenta duratei impulsului generat
de durata impulsului de comanda.
3.3
Pentru a se obtine simultan impulsuri negative de durata
precizata pentru ambele fronturi ale impulsului de comanda, se poate
folosi circuitul din fig.8. Formele
de unda sunt reprezentate in fig.9.
Se obtin urmatoarele relatii pentru duratele celor doua
impulsuri:
(8) ;
(9) cu:
si
unde:
;
.
In
aceste relatii, s-au folosit notatiile: = 50, factorul de curent al tranzistorului,
= 0,8 V, tensiunea
baza-emitor la polarizarea drecta a tranzistorului,
= 3,8 V,
= 0,1 V si
= 1,5 V, tensiunile corespunzatoare nivelelor logice
'1' si '0' si pragului din caracteristica de
transfer a portii logice TTL standard, iar
= 4 kW
este rezistenta din baza tranzistorului multiemitor al portii TTL
standard integrate.
3.4 Se realizeaza circuitul din fig.5 cu porti TTL standard CDB 400 si se vizualizeaza formele de unda obtinute in urma aplicarii unor impulsuri de comanda cu parametrii convenabili; se masoara durata impulsurilor negative obtinute la iesirea circuitului si se verifica relatia (7).
3.5 Se realizeaza circuitul din fig.7 (fara legatura desenata cu linie intrerupta). Se aplica impulsuri de comanda, se vizualizeaza formele de unda, se masoara durata impulsurilor negative obtinute la iesire si se verifica relatia (7) cu care se poate aprecia durata impulsurilor.
Se
micsoreaza durata impulsurilor de comanda sub valoarea masurata
anterior si se vizualizeaza din nou formele de unda. Se
realizeaza si legatura desenata punctat si se
comanda circuitul cu impulsuri a caror durata este mai mare
si apoi mai mica decat
. Se consemneaza rezultatele obtinute.
3.6
Se realizeaza circuitul din fig.8
si se vizualizeaza formele de unda obtinute in urma
aplicarii unorimpulsuri cu parametrii adecvati. Se masoara
duratele si
obtinute la cele
doua iesiri si se verifica relatiile (8) si (9)
pentru valorile precizate la punctul 3.3.
3.7 Sa se calculeze relatiile (7), (8) si (9) daca portile utilizate sunt de tipul CDB 400.
4. Generarea impulsurilor dreptunghiulare se poate realiza in mai
multe moduri, in lucrare fiind experimentate trei tipuri de circuite realizate
cu porti TTL standard. Duratele si perioadele impulsurilor
obtinute sunt dependente de tensiunea de alimentare si de
temperatura si sunt supuse dispersiei de fabricatie prin intermediul
marimilor specifice portilor TTL ce intervin in relatiile de
calcul (
si
4.1 Generarea impulsurilor se poate realiza prin cuplarea in bucla inchisa a unui numar impar de porti TTL inversoare, perioada impulsurilor (si frecventa lor) fiind data de timpii de propagare ai portilor. Pentru micsorarea influentei elementelor parazite specifice schemei electrice a portilor TTL integrate, se pot folosi capacitati care sa determine timpii de propagare ai portilor, asa cum se vede in fig.10.a si b.
4.2 O varianta posibila de oscilator cu porti TTL
asemanatoare circuitelor astbile clasice cu tranzistoare este
desenata in fig.11. Formele de
unda sunt reprezentate in fig.12,
pentru valori mici ale rezistentei . Perioada impulsurilor este proportionala cu
constanta de timp
. Tensiunea
la care se produce
schimbarea starii circuitului si durata
a unui impuls sunt
date de relatiile implicite:
= (
+
)
(10),
unde
si in care
si
au semnificatiile
obisnuite.
4.3 In fig.13 este
reprezentat un generator de impulsuri ce poate fi sincronizat cu un impuls de
comanda. In functie de raportul dintre durata impulsului generat() si durata impulsului de comanda se obtin
formele de unda din fig.14.a
pentru
< 3
respectiv din fig.14.b
pentru
> 3
5.1. Se realizeaza circuitele din fig.10.asi b si se vizualizeaza impulsurile obtinute la iesirile portilor. Se determina frecventa de oscilatie; se masoara frecventa de oscilatie atunci cand tensiunea de alimentare se modifica la valorile 4,75 V si 5,25 V.
5.2.
Se realizeaza circuitul din fig.11
cu = 200 W si
= 15 nF si se vizualizeaza formele de unda la
iesirile si intrarile celor doua inversoare. Se
determina frecventa impulsurilor generate si factorul de umplere
al impulsurilor.
Sa
se explice ce se intampla daca se mareste rezistenta la valori mai mari de
2 kW
5.3.
Se realizeaza circuitul din fig.13
cu = 1 kW
si
= 15 nF. Se
aplica impulsuri negative (logic) cu durata
<
si cu perioada
suficient de mare si se vizualizeaza formele de unda la intrare
si la cele doua iesiri.
Se
repeta pentru > 3
.
6.
Circuitul basculant monostabil de tipul
master-slave utilizeaza doua bistabile elementare
sensibile la flancuri de atac diferite in scopul separarii circuitului de
iesire de circuitul de intrare; astfel, bistabilul master este
declansat la cresterea tensiunii de comanda, iar cel slave la
scaderea tensiunii, acest lucru realizandu-se prin controlul
intrarilor unui bistabil de iesirile celuilalt. Declansarea
circuitului master este controlata si prin aplicarea unor semnale de
conditionare pe intrarile
si
. In afara acestor comenzi (
si
), circuitul basculant bistabil integrat dispune si de
intrari de fortare pentr '0' (
) si '1' (
).
Pentru
intelegerea functionarii se realizeaza o schema de
circuit bistabil
master-slave cu porti NAND ca in fig.15.
Ansamblul portilor 1, 2, 3, 4 formeaza un bistabil RST cu
posibilitati de comanda pe intrarile si
; impreuna cu tranzistorul
care are rolul de
inversor al semnalului din
, el formand circuitul master, circuitul slave fiind
celalalt circuit bistabil RST format din portile 5, 6, 7 si 8.
Se
presupune ca la intrarea
se aplica o
tensiune a carei variatie in timp are forma din fig.16 care se poate obtine modificand pozitia cursorului
potentiometrului
. Se considera intrarile
si
la nivel logic
'1' (de exemplu, in gol). Initial, cursorul
potentiometrului este la masa, deci
este la nivel logic
'0'. Ca urmare,
=
= '1'
si circuitul slave este transparent, adica prezinta la
iesire ceea ce are la intrare; deci
=
si
=
. Circuitul master este deconectat de intrarile sale
si iesirile au doua valori complementare, independent de
intrari, adica
=
si
=
, deoarece
= 0.
Se
creste lent tensiunea in cu ajutorul
potentiometrului. Cand tensiunea atinge punctul m de pe curba,
tranzistorul
se satureaza,
devine egala cu
'0', ceea ce deconecteaza circuitul slave de intrarile sale
si
, fara ca iesirile sale sa se modifice la
acest moment.
Crescand,
in continuare, tensiunea in , in punctul
de pe curba se
depaseste tensiunea de prag a portilor 1 si 2 si
circuitul master devine transparent, adica el va prezenta la iesirile
sale ceea ce primeste pe intrari, adica
=
si
=
. Rezulta ca el isi schimba starea,
deoarece, initial iesirile aveau valori complementare
intrarilor. Iesirile circuitului slave nu se schimba, doarece
ramane, in
continuare la '0'.
Dupa
ce tensiunea in a atins valoarea + 5 V, se actioneaza
potentiometrul
in sens contrar,
facand sa scada valoarea tensiunii la intrarea t. Cand aceasta a
atins valoarea pragului,
, circuitul master este din nou deconectat de intrari,
fara alte modificari in circuit. Circuitul slave, in continuare
deconectat, are la intrarile sale, valori complementare fata de
iesirile sale.
Cand
tensiunea in atinge valoarea
corespunzatoare punctului
, intrarea
devine '1',
ceea ce face ca circuitul slave sa devina transparent si sa
prezinte la iesiri ceea ce are la intrari, schimbandu-si,
astfel, starea. Se observa ca ambele circuite bistabile si-au
schimbat starea dupa aplicarea unui impuls de comanda. Asadar,
se pun in evidenta urmatoarele etape in functionarea unui
bistabil
master-slave:
-la cresterea tensiunii:
-circuitul slave este transparent este transparent si prezinta la iesire ce are la intrare; ambele circuite sunt in aceeasi stare;
-circuitul slave este deconectat;
-circuitul master este conectat,
devine transparen si isi schimba starea datorita semnalelor
existente pe intrarile si
ale circuitului;
-la scaderea tensiunii:
-circuitul master se deconecteaza;
-circuitul slave se conecteaza si isi schimba si el starea.
Daca
pe cel putin cate una din intrarile si
se aplica nivel
logic '0', circuitul va trece in starea corespunzatoarea
combinatiei respective la primul impuls aplicat pe
, la celelalte pastrandu-si starea.
Daca
pe toate intrarile se aplica nivel
logic '1' si pe cel putin una din intrarile
nivel logic
'0', o comanda pe intrarea
duce la starea
= 1 si
= 0, daca
circuitul ne era deja in aceasta stare.
Daca
pe toate intrarile se aplica nivel
logic '0' si pe cel putin una din intrarile
nivel logic
'0', o comanda de tact duce la starea logica
= 1 si
= 0, daca
circuitul ne era deja in aceasta stare.
7.
Pentru efectuarea experimentarilor, se identifica montajul realizat
conform schemei logice din fig.15. In
schema, in punctele
si
sunt conectate
circuite care pun in evidenta starea logica a circuitului prin
utilizarea unor diode electroluminiscente (martori logici) sau intrari pe
osciloscop. Se alimenteaza cu
= + 5 V, intrarile
si
sunt lasate in
gol, iar potentiometrul
se aduce la valoarea
minima. Se noteaza starile logice ale marimilor
si
. Valorile initiale
si
nu au importanta.
Cu
ajutorul potentiometrului se modifica incet
tensiunea in punctul
de la zero la valoarea
maxima. Se masoara tensiunile corespunzatoare punctelor
,
,
,
, in care au loc schimbari ale starilor
circuitului, conform descrierii functionarii circuitului.
8. Se
verifica functionarea circuitului aplicand pe intrarile si
urmatoarele
nivele logice:
= '0',
= '0';
= '1',
= '0';
= '0',
= '1'. Nivel
logic '1' se obtine lasand intrarea respectiva in gol
sau conectand-o la +
, iar nivel logic '0' prin cuplare la masa.
Pentru
fiecare combinatie se aplica un impuls de tensiune cu ajutorul
potentiometrului pe intrarea de tact
si se verifica starile iesirilor inainte si dupa
aplicarea lui.
9. Circuitul basculant monostabil integrat CDB 74121 are doua
intrari ( si
)prin care poate fi declansat cu fronturile negative ale
impulsului de comanda si o intrare (
) cu histerezis, prin care circuitul poate fi declansat
pe frontul crescator al impulsului de comanda. Declansarea pe
intrarile
sau
se face numai
daca intrarea
se afla la nivel
logic '1', iar pe intrarea
numai daca una
din intrarile
sau
se afla la nivel
logic '0'. Simbolul circuitului ce contine si logica de
comanda, este reprezentata in fig.17.
9.1.
Durata impulsului generat, atunci cand se cupleaza un circuit de
temporizare extern, este data de relatia: =
ln 2 (11)
Capacitatea
externa se cupleaza intre cele doua borne precizate, iar
rezistenta Rex se cupleaza intre borna respectiva
si . Durata impulsului generat este independenta de
tensiunea de alimentare,
si de
temperatura, datorita unor compensari interne.
Timpul de revenire a
schemei depinde de capacitatea introdusa in
circuit; factorul de umplere maxim al impulsurilor, ce se poate obtine,
variaza intre 0,9 (pentru
= 40 kW valoarea maxima
admisa pentru varianta comerciala a circuitului) si 0,67 (pentru
= 2 kW); de remarcat faptul
ca
nu poate fi mai mic de
1,4 kW,
pentru a preveni distrugerea circuitului.
9.2.
Pentru obtinerea unui impuls de durata foarte scurta (de
exemplu, pentru resetarea unor circuite bistabile) este suficient sa se
cupleze pinul 9 () la pinul 16 (
). Se va obtine un impuls pozitiv (
), respectiv unul negativ (
) de durata 30-35 nsec.
9.3.
In circuitul de temporizare din fig.18,
pentru incarcarea capacitatii se foloseste un
generator de curent constant comandat de tensiunea
. Curentul de incarcare,
, depinde atat de
cat si de
si astfel se
realizeaza o conversie tensiune-durata.
10.1.
Se experimenteaza circuitul basculant monostabil integrat CDB 74121,
alimentat la = 5 V.
Se
conecteaza pinul 9 la pinul 14 si se aplica impulsuri de
comanda la intrarea (intrarile
si
sunt conectate la
, printr-o rezistenta). Se masoara durata
impulsului generat.
10.2.
Se conecteaza circuitul de temporizare = 15 nF si
= 12 kW. Se aplica
impulsuri de comanda la intrarea
cu perioada suficient
de mare. Se vizualizeaza formele de unda (pe intrarea de cc a
osciloscopului) si se masoara durata impulsului generat si
factorul de umplere maxim ce se poate obtine.
10.3.
Se conecteaza circuitul de temporizare din fig. Pe baza tranzistorului se aplica tensiune continua
cuprinsa intre 0 si 5 V si se masoara dependenta
duratei impulsurilor generate de tensiunea aplicata. Pentru
= 2 V, se
vizualizeaza formele de unda la pinii 6, 9, 11 si 1 ai
circuitului si se comenteaza.
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 2466
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2025 . All rights reserved