DINAMICA CIRCUITELOR DIGITALE ELEMENTARE

DINAMICA CIRCUITELOR DIGITALE ELEMENTARE

Introducere

Un circuit digital se caracterizeaza din punct de vedere dinamic prin (a) timpii de propagare de la intrari la ie_iri a informa_iei pusa sub forma semnalului electric; (b) prin parametrii de timp ceru_i semnalelor de intrare, precum _i (c) prin parametrii de timp garanta_i de catre producator a semnalelor generate la ie_irile circuitului. Pentru por_ile logice elementare principalii parametrii dinamici de interes sunt timpii de propagare prin circuit, ceilal_i fiind in general parametrii comuni tuturor circuitelor familiei logice.

Pentru o ie_ire inversoare a unui circuit logic elementar se definesc urmarorii timpi de propagare ( fig. 1 ):

t_pHL este timpul scurs intre frontul semnalului de intrare _i tranzi_ia corespunzatoare de la nivel ridicat (high) la nivel coborit (low) a semnalului de ie_ire.

t_pLH este timpul scurs intre frontul semnalului de intrare _i tranzi_ia corespunzatoare de la nivel coborit (low) la nivel ridicat (high) a semnalului de ie_ire.

Timpul mediu de propagare de la o intrare la o ie_ire t_M este media aritmetica a timpilor t_pHL _i t_pLH.

Montajele de laborator.

Circuitul de laborator cuprinde 4 montaje distincte, situate pe aceea_i placa ( fig.2 ).

Montajul A este format din doua circuite integrate TTL: CDB404 ( 6 inversoare) _i CDB 472 (bistabil JK), dupa schema din figura 3, cu realizarea din figura 4.

Circuitul basculant bistabil CDB 472 este in montaj de divizor de frecven_a, adica fiecare front negativ al semnalului de la intrarea T va produce trecerea ie_irii Q in starea opusa. Din acest motiv semnalul de la ie_irea Q, pentru un semnal periodic de frecven_a f la intrarea T, va fi periodic de frecven_a f / 2 .

Montajul B este format din circuitul integrat TTL cu colectorul in gol CDB405 ( 6 inversoare), dupa schema din figura 5, cu realizarea din figura 6.

Montajul C este format din circuitul integrat CMOS MMC 4069 (6 inversoare), dupa schema din figura 7, cu realizarea din figura 8.

Montajul D este format din doua circuite integrate TTL: CDB404 ( 6 inversoare) _i CDB 468 (patru por_i sau-exclusiv), dupa schemele din figurile 9 _i 10, cu realizarea din figura 11.

Modul de lucru

1. Se alimenteaza circuitele cu Vcc = 5V _i Vdd = 5V, fa_a de masa (vezi figura 1). Deoarece circuitele sunt protejate prin diode montate cu anodul spre sursele de alimentare, se ajusteaza tensiunile surselor astfel incat tensiunile masurate cu voltmetrul in catodul fiecarei diode sa fie 5V.

2. Se realizeaza schema din figura 12, folosind pe rand inversoarele din montajele A, B _i C. Se vizualizeaza _i se reprezinta grafic tensiunile de ie_ire. In cazurile A _i B semnalul de intrare este TTL, iar in cazul C este dreptunghiular, intre 0 _i Vdd. Se estimeaza timpii medii de propagare prin por_i. Masuratorile in cazul C se fac pentru Vdd = 5 V, 10 V _i 15 V.

3. Se realizeaza schema din figura 13, folosind pe rand inversoarele din montajele A, B _i C _i condensatoarele de 1nF _i 16nF. Se vizualizeaza _i se reprezinta grafic tensiunile de ie_ire _i cele de pe condensator. In cazurile A _i B semnalul de intrare este TTL, iar in cazul C este dreptunghiular, intre 0 _i Vdd. Se estimeaza timpii medii de propagare prin circuite. Se compara rezultatele ob_inute cu cele anterioare. Se explica modificarile aparute. Masuratorile in cazul C se fac pentru Vdd = 5 V, 10 V _i 15 V.

4. Se realizeaza schema din figura 14, folosind inversoarele din montajul A. Se vizualizeaza _i se reprezinta grafic tensiunea de ie_ire _i cea de pe condensator. Se estimeaza timpii de propagare prin circuit. Se masoara frecven_a maxima pentru care semnalul de ie_ire mai este dreptunghiulare periodic. Se explica modificarile aparute.

5. Se inlocuie_te grupul RC din schema anterioara cu un poten_iometru extern de 5Kohmi, montat in serie intre ie_irea OUT1 _i intrarea IN2. Se vizualizeaza _i se reprezinta grafic tensiunea de ie_ire _i cea de pe poten_iometru. Se explica modificarile formelor de unda cand se variaza rezisten_a poten_iometrului. Se masoara rezisten_a maxima pentru care semnalul de ie_ire mai este dreptunghiulare periodic.

6. Se aplica montajului din figura 10 ( D(a) ) semnal dreptunghiular TTL cu frecven_a de 10KHz. la intrarea IN7. Ie_irea OUT7 se leaga la intrarea IN2. Se deseneaza circuitul astfel ob_inut. Se oscilografiaza tensiunile in punctele OUT7, IN2, T, OUT2 _i se reprezinta grafic. Se explica formele de unda ob_inute.

7. Se aplica montajului din figura 11 ( D(b) ) semnal dreptunghiular TTL cu frecven_a de 10KHz. la intrarea IN8. Ie_irea OUT8 se leaga la intrarea IN1. Ie_irea OUT1 se leaga la intrarea IN2. Se deseneaza circuitul astfel ob_inut. Se oscilografiaza tensiunile in punctele OUT8, IN1,IN2, T, OUT2 _i se reprezinta grafic. Se explica formele de unda ob_inute.