Выполнение работы

Подготовка к работе

3.1. Повторите основные параметры, характеристики и особенности применения цифровых интегральных микросхем.

3.2. Зарисуйте в отчет схемы инверторов К555, К1533ЛН1 К1554ЛН1.

3.3. Впишите из таблицы 1 основные статические и динамические параметры исследуемых в лаборатории ИМС серий ТТЛШ и КМОП.

4.1. Исследование параметровК555ЛН1.

4.1.1. Передаточная характеристика. Из каталога «Интегральные Схемы» программы EWB откройте файл «ИС K555.ewb». Сохраните его в рабочую папку своей подгруппы.

Используя библиотеку Favorites (слева внизу на панели инструментов) выберите из перечня схему K555LN1. На рабочем поле появится модель нужной ИМС, с внутренней структурой которой можно ознакомиться раскрыв её условное обозначение (рисунок 4).

Рисунок 4 – Использование макромодели для схемы исследования

Такие модели удобно использовать в качестве готовых элементов для упрощения работы со сложными или часто использующимися схемами. Достаточно один раз собрать нужную схему, объединить её компоненты в один элемент и сохранить его в соответствующей библиотеке.

а) б) в)

Рисунок 5 – Исследование статической передаточной характеристики ИМС К555ЛН1

Соберите схему исследования, показанную на рисунке 5 а. Сопротивление нагрузки следует установить его достаточно большим, например, 100 кОм, чтобы микросхема работала практически в режиме холостого хода.

Воспользовавшись режимом Analysis>DC Sweep (рисунок 5 б), постройте статическую передаточную характеристику логического элемента (рисунок 5 в). Зарисуйте график в отчет.

Определите с помощью визирных линий уровни U¹_{ВЫХ MIN} U⁰_{ВЫХ MAX}, соответствующие выходному напряжению ИМС, и пороговое напряжение U_ПОР, при котором U_ВЫХ≈U_ВХ. Измерьте входные напряжения U⁰_{ВХ MAX}, U¹_{ВХ MIN}, при которых микросхема переходит в усилительный режим. Запишите результаты измерений в отчет.

Подумайте, как изменятся параметр ЛЭ, если его выход соединить с плюсом источника питания через резистор сопротивлением 1 кОм. Подключите резистор в схему и проверьте свое предположение экспериментально. Покажите изменение передаточной характеристике на графике.

Повторите измерения напряжений по передаточной характеристике, сделайте вводы. Какое практическое применение может иметь подключение внешнего подтягивающего резистора?

4.1.2. Нагрузочная способность. Соберите схему исследования, показанную на рисунке 6а. В качестве нагрузки установите резистор с переменным сопротивлением до 1000 Ом, начальным значением – Setting – 50% и шагом изменения – Increment – 1%. Сопротивлением резистора управляет произвольно назначаемая клавиша – Key (по умолчанию клавиша R уменьшает сопротивления, а Shift+R увеличивает).

а)

б) в) г)

Рисунок 6 – Исследование нагрузочной способности ИМС

Установите на входе уровень логического 0 и, постепенно изменяя значение сопротивления нагрузки, установите на выходе минимальное напряжение U¹_ВЫХ (таблица 1). Запишите в отчет полученное значение минимального сопротивления нагрузки R_{Н MIN}.

Такой эксперимент позволяет оценить нагрузочную способность ИМС. Рассчитайте величину максимального выходного тока I¹_{ВЫХ MAX,} соответствующего заданным условиям.

Замените переменный резистор постоянным с сопротивлением 1000 Ом (рисунок 6 б) и, воспользовавшись режимом Analysis>Parameter Sweep… (рисунок 6 в), постройте зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки (рисунок 6 г). Зарисуйте график в отчет. Определите с помощью визирных линий значение сопротивления R_{Н MIN}, сравните полученное значение с экспериментом.

Как изменится нагрузочная способность ИМС, если её выход соединить с плюсом источника питания через резистор сопротивлением 1 кОм. Подключите резистор в схему и проверьте свое предположение экспериментально. Покажите изменение зависимости на графике.

Рассчитайте значение тока I¹_{ВЫХ MAX}, сделайте вводы. Какое практическое применение может иметь подключение внешнего подтягивающего резистора?

4.1.3. Динамические параметры. Соберите схему исследования при типовых для серии К555 значениях сопротивления и ёмкости нагрузки, показанную на рисунке 7.

Рисунок 7 – Исследование динамических параметров ИМС К555ЛН1

Подайте на вход микросхемы импульсы прямоугольной формы и с помощью режима Analysis<Transient получите временные диаграммы входного и выходного напряжений. Зарисуйте графики в отчет. С помощью визирных линий измерьте среднее время задержки распространения сигнала t_ЗДР.СР и время переключения микросхемы t⁰¹ и t¹⁰.

Подключите предельно допустимую ёмкость нагрузки и повторите эксперимент. Зарисуйте временные диаграммы. С помощью визирных линий измерьте динамические параметры и запишите результаты измерений в отчет.

4.2. Исследование параметровК1533ЛН1.

4.2.1. Передаточная характеристика. Из каталога «Интегральные Схемы» программы EWB откройте файл «ИС K1533.ewb». Сохраните его в рабочую папку своей подгруппы. Используя библиотеку Favorites, выберите из предлагаемого перечня схему K1533LN1.

Соберите схему исследования, показанную на рисунке 8 а. Воспользовавшись режимом Analysis>DC Sweep (рисунок 8 б), постройте статическую передаточную характеристику логического элемента (рисунок 8 в). Зарисуйте график в отчет.

Определите с помощью визирных линий уровни U¹_{ВЫХ MIN} U⁰_{ВЫХ MAX}, соответствующие выходному напряжению ИМС, и пороговое напряжение U_ПОР. Измерьте входные напряжения U⁰_{ВХ MAX}, U¹_{ВХ MIN}, при которых микросхема переходит в усилительный режим. Запишите результаты измерений в отчет.

Подключите к выходу ИМС подтягивающий резистор сопротивлением 1 кОм, постройте передаточную характеристику и повторите измерения.

Сравните полученные результаты с результатами исследования ИМС К555ЛН1. Сделайте выводы.

а) б) в)

Рисунок 8 – Исследование статической передаточной характеристики ИМС К1533ЛН1

4.2.2. Нагрузочная способность. Установите значение сопротивления нагрузки 100 Ом (рисунок 9 а) и, воспользовавшись режимом Analysis>Parameter Sweep… (рисунок 9 б), постройте зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки (рисунок 9 в). Зарисуйте график в отчет.

а) б) в)

Рисунок 9 – Исследование нагрузочной способности ИМС

Определите с помощью визирных линий значение сопротивления R_{Н MIN}, при минимальном напряжении U¹_ВЫХ. Рассчитайте значение тока I¹_{ВЫХ MAX}

Сравните полученные результаты с результатами исследования ИМС К555ЛН1. Сделайте выводы.

4.2.3. Динамические параметры. Соберите схему исследования, показанную на рисунке 10.

Подайте на вход микросхемы импульсы прямоугольной формы и с помощью режима Analysis<Transient получите временные диаграммы входного и выходного напряжений. Зарисуйте графики в отчет. С помощью визирных линий измерьте среднее время задержки распространения сигнала t_ЗДР.СР и время переключения микросхемы t⁰¹ и t¹⁰.

Рисунок 10 – Исследование динамических параметров ИМС К1533ЛН1

Подключите предельно допустимую ёмкость нагрузки и повторите эксперимент. Зарисуйте временные диаграммы. С помощью визирных линий измерьте динамические параметры и запишите результаты измерений в отчет.

Сравните полученные результаты с результатами исследования ИМС К555ЛН1. Сделайте выводы.

4.3.Исследование параметровК1554ЛН1.

4.3.1. Передаточная характеристика. Из каталога «Интегральные Схемы» программы EWB откройте файл «ИС K1554.ewb». Сохраните его в рабочую папку своей подгруппы. Используя библиотеку Favorites, выберите из предлагаемого перечня схему K1554LN1.

Соберите схему исследования, показанную на рисунке 11 а. Воспользовавшись режимом Analysis>DC Sweep (рисунок 11 б), постройте статическую передаточную характеристику логического элемента (рисунок 11 в). Зарисуйте графики в отчет.

Определите с помощью визирных линий уровни U¹_{ВЫХ MIN} U⁰_{ВЫХ MAX} и пороговые напряжения U_ПОР, соответствующие разным напряжениям питания ИМС _. Запишите результаты измерений в отчет.

Сравните полученные результаты с результатами исследования ИМС К555ЛН1. Сделайте выводы.

а) б) в)

Рисунок 11 – Исследование статических передаточных характеристик ИМС К1554ЛН1

4.3.2. Динамические параметры. Соберите схему исследования, показанную на рисунке 12.

Подайте на вход микросхемы импульсы прямоугольной формы и с помощью режима Analysis<Transient получите временные диаграммы входного и выходного напряжений. Зарисуйте графики в отчет. С помощью визирных линий измерьте среднее время задержки распространения сигнала t_ЗДР.СР и время переключения микросхемы t⁰¹ и t¹⁰.

Рисунок 12 – Исследование динамических параметров ИМС К1554ЛН1

Подключите предельно допустимую ёмкость нагрузки и повторите эксперимент. Зарисуйте временные диаграммы. С помощью визирных линий измерьте динамические параметры и запишите результаты измерений в отчет.

Сравните полученные результаты с результатами исследования ИМС К555ЛН1. Сделайте выводы.

Дата добавления: 2015-06-04