Практикум по дисциплине «Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины» предназначен для курсантов специальности 1-37 04 02 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования»
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
жүктеу/скачать 0.78 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Общие сведения
- Порядок выполнения работы
| ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
Цель работы: изучение основных характеристик и параметров цифровых интегральных микросхем и способов их экспериментального определения. Общие сведения Основными характеристиками цифровых интегральных микросхем (ЦИМС) являются: коэффициент объединения по входу, показывающий, сколько входных сигналов может быть подано на один логический элемент, одно устройство; коэффициент разветвления по выходу, указывающий количество входов однотипных элементов, которые могут быть подключены к выходу данного логического элемента, устройства; быстродействие, выражающееся разностью времен фронта и среза входных и выходных импульсов ЦИМС и сдвигом во времени входных и выходных импульсов ЦИМС; помехоустойчивость – максимальные напряжения помех, которые при установившемся нулевом (или единичном) состоянии не приводят к переводу ЦИМС в единичное (нулевое) состояние независимо от информационного сигнала; передаточная характеристика при неизменном напряжении питания; входная и выходная характеристики; потребляемая ЦИМС мощность в статическом (при неизменных входных сигналах) и динамическом (при изменяющихся входных сигналах) режимах; пороговые значения единичных и нулевых входных сигналов и единичные и нулевые значения выходных сигналов. В лабораторной работе с помощью программы Electronics Workbench исследуются пороговые значения единичных и нулевых входных сигналов, значения единичных и нулевых выходных сигналов и быстродействие ЦИМС типа 4009 (6 инверторов – элементов «Не»). Отечественный аналог – микросхема К155ЛН1. Порядок выполнения работы Выделить значок и запустить программу Electronics Workbench, затем в диалоговых окнах последовательно открыть, папку «ewb5pro», файл «ЛР1-Параметры ИМС.ewb». На экране появится собранная схема (см. рисунок 1), в которой элементы подключены следующим образом: источник E1– на вход I3 (третьего инвертора); источник E2 – на вход I4 (четвертого инвертора); источник E3 – на вход VDD питания микросхемы; генератор G – на вход I5 (пятого инвертора) и канал B осциллографа Osc; нулевой потенциал с выводов «земля» – на входы I2 и I6 (второго и шестого инверторов) и на вход VSS («земля») питания микросхемы; выходы O2 и O3 – на светодиоды VD1 и VD2 соответственно; выход О4 – на вольтметр PV1 и светодиод VD3; выход О6 – на вольтметр PV2 и светодиод VD4; выход О5 – на канал A осциллографа Osc. Вход I1 и выход O1 первого инвертора и выводы NC не используются. Включить выключатель в правом верхнем углу. Обратить внимание на светодиоды VD1…VD4 ( - светодиод горит = логическая 1; - светодиод не горит = логический 0) и вольтметры PV1 и PV2. Убедиться, что элементы микросхемы действительно являются инверторами. Отметить и записать, какие напряжения вольтметров и состояния светодиодов соответствуют логическим 0 и 1 в таблицу 1. Щелкнуть по условному графическому изображению микросхемы (выделится красным цветом), нажать правую кнопку, в появившемся диалоговом окне выделить строку «Параметры компонентов», затем посмотреть, по какой технологии изготовлена микросхема. Изменить технологию на КМОП (CMOS, 4000x5V), повторно включить выключатель и записать значения выходных напряжений, соответствующих логическим 0 и 1 в таблицу 1. Вновь вызвать диалоговое окно «Параметры компонентов», установить «default» и «ideal», включить схему и записать значения напряжений логических 0 и 1 в таблицу 1. После этого возвратиться к технологии ТТЛ (и LS), т. е. к исходному состоянию. Рисунок 1 – Схема для исследования характеристик логических элементов Таблица 1 – Сравнительный анализ микросхем изготовленных по различным технологиям
Выделить источник E2, аналогично вызывая диалоговое окно параметров источника, установить несколько значений напряжения источника E2 и определить по показаниям вольтметра PV1 и состояниям светодиода VD3 с точностью до 0,01В пороговое значение входного напряжения (между светящимся и не светящимся светодиодом VD3). На основании данного опыта записать в (таблица 2) диапазон входных напряжений логического нуля (от 0 В до порогового напряжения) и диапазон входных напряжений логической единицы (от порогового напряжения до напряжения питания 5 В) . Построить передаточную характеристику по значениям из таблицы 2 ( ). Таблица 2 – Исследование порогового значения входного напряжения
Количество строк выбирается не менее 6. Включить выключатель схемы, вызвать на экран осциллографа изображения входного (канал В) и выходного (канал А) напряжений. Для этого в окошке осциллографа «Time base» при начальной частоте генератора G 10 МГц изменять цену одного деления шкалы по горизонтальной оси в пределах 0,01…0,1 мкс. Наилучшее изображение (на экране размещается немногим более одного периода входного и выходного сигналов) получается при 0,01 мкс/дел. Обратить внимание, что входное напряжение (показано синим цветом в верхней части экрана) имеет форму, близкую к прямоугольной. Форма выходного напряжения (показано красным цветом в нижней части экрана) не прямоугольная, т. к. входная и выходная цепи логического элемента имеют переходные сопротивления и различные емкости, вследствие чего ток изменяется по сложному закону, и форма выходного напряжения искажается. (Выше указанные действия необходимы для удобства считывания информации с осциллографа – пригодится в 5-м пункте). С учетом цены деления по горизонтальной оси осциллографа по начальным и конечным точкам изменений входного и выходного напряжений рассчитать, на какое время задерживается выходное напряжение по отношению к входному при увеличении входного напряжения и при снижении входного напряжения . Для этого на осциллографе нажимаем кнопку ‘Expand’. В появившемся окне есть два ползунка (они расположены по краям), первый необходимо передвинуть на середину снижение входного напряжения (синяя линия расположенная сверху), а другой передвинуть на середину роста выходного напряжения (красная линия расположенная снизу). Время задержки указано ниже как T2-T1 (рисунок 2). Рисунок 2 – Определение времени задержки Выделить генератор G, вызвать диалоговое окно его параметров, задать частоту генератора 20, 30, 40, 50 МГц. Получить изображения входных и выходных напряжений при этих частотах и при более низкой частоте 500 кГц (начальная частота 10 МГц) и сравнить их между собой. Отметить влияние частоты на формы напряжений, а также сделать вывод, можно ли неограниченно увеличивать частоту входных сигналов, подаваемых на микросхемы. жүктеу/скачать 0.78 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|