Systemkonstruktion LABORATION LOGIK

Transkript

1 Systemkonstruktion LABORATION LOGIK Laborationsansvarig: Anders Arvidsson Utskriftsdatum:

2 Syfte Denna laboration syftar till att visa några av logikkretsarnas analoga egenskaper. Genom att experimentera med diverse uppkopplingar ska laboranten göra iakttagelser som ger mer bestående intryck än motsvarande föreläsning. Som bonus fås lite träning i användning av oscilloskop, där t ex betydelsen av att använda probe blir påtaglig. Genomförande Alla uppkopplingar sker på GL-24 däck och med spänningsmatning från Vellemanaggregaten (då dessa är mer stryktåliga än S-24 däcken). Matningen avkopplas intill varje logikkrets med 47 nf (alternativt 100 nf). Mätningar sker med Tektronixoscilloskop och 10 ggr probe. Hjälpmedlen består av föreläsningsanteckningar (kurshemsidan) och ELFA-katalogen. Redovisning sker genom att laboranten muntligen eller skriftligen redogör för resultatet för laborationsansvarig. Innehållsförteckning SERIEN HIGH-SPEED CMOS LS

3 serien Koppla upp enligt nedanstående figur. Observera 12 V matning. Mät m h a oscilloskopet (<Measure>) frekvens på oscillationen. Mät också med två kanaler (t ex pinne 8 och 10) fördröjningen för en grind. Observera att grinden har en inverterande funktion. (Mät mellan rätt (inverterade) flanker!) Grindfördröjning: Återkopplas en inverterare fås en oscillation med periodtid = 2 * grindfördröjning, eftersom inverteraren ska hinna slå om två gånger. Grindfördröjningen kan beräknas från uppmätt oscillationsfrekvens när n (en eller flera, alltid udda) grindar återkopplas enligt figur. Grindfördröjning = 1/(2nf) Tänk igenom formeln så du förstår dess uppkomst! Anslut oscilloskopet, inställt för AC-mätning, till matningsspänningen nära kretsen (pin 14 och 7) och lossa avkopplingskondensatorn och observera hur detta påverkar ripplet. Med avkoppling: mv pp Utan avkoppling: mv pp Sätt tillbaka avkopplingen och mät strömförbrukningen genom att bryta upp matningsledningen före denna, t ex vid nätaggregatet. (Eventuellt måste instrumentets säkring bytas först.) Strömförbrukning, hela kretsen: (Tre oscillerande grindar, 12 V matning.) Sänk tillfälligt matningsspänningen till 6 volt. Strömförbrukning: Modifiera kopplingen till nedanstående. (Pinne 1, 2, 5, 6 är anslutna till +12V) Mät frekvens och strömförbrukning. Strömförbrukning: Byt tillfälligt mätprobe till BNC-banan-kabel (observera: ange probe 1:1). Mät på nytt periodtiden och förklara eventuell skillnad. (Slå upp koaxialkabeln RG50U). Avsluta med att ansluta alla ingångar till +12 V och därefter mäta strömförbrukningen. 3

4 Statisk förbrukning = Med tre inverterare, förbrukning per oscillerande grind = Med en invererare, förbrukning per oscillerande grind = Med 6 V matning, förbrukning per oscillerande grind = Hur är förhållandet mellan strömförbrukning och frekvens (jfr vid 12 V ovan)? Beskriv sambandet mellan matningsspänning och strömförbrukning. Kompensera först för den förväntade strömändringen om frekvensen ändrades mellan samma mätning vid 6 V och 12 V! Hur beror effektförbrukningen (obs P = U*I) av både frekvens och matningsspänning? 2 High-speed CMOS I resterande uppgifter används 5 V som matningsspänning i samtliga uppkopplingar. Mät genom lämplig uppkoppling (mer än en grind) grindfördröjningen för 74HC14. (Använd sambandet du fick i första uppgiften.) Byt denna mot en 74AC14 och jämför fördröjningen. HC: AC: Jorda en ingång och belasta dess utgång tills spänningen sjunker till 4 volt. Hur mycket ström kan tas ut från HC respektive AC? HC: AC: En viss optokopplare ska drivas med 50 ma. Hur kan detta ske direkt från en logikkrets vars utgång lämnar mindre? Testa en koppling som ger ut denna ström vid 4 volt. Koppling: Koppla ett 10 kω motstånd från 12 volt till ingången på en 74HC14 matad med 5 volt. Mät spänningen på ingången och förklara denna. 4

5 3 74LS07 LABORATION LOGIK Koppla upp en 74LS07 så att den visar insignalnivån på två lysdioder. Vid en nivå som motsvarar etta in ska röd diod lysa och vid nolla grön diod. Två grindar, med sammankopplade ingångar, ska användas för att driva var sin diod. Båda lysdioderna ska drivas av en ström på 10 ma ± 2mA. Variera med en potentiometer (kopplad till 5 V och jord, med löparen till grindens ingång) spänningen på ingångarna och beskriv omslagsnivåerna. Rita även kopplingen nedan Koppla upp en 4066 enligt nedan. Jorda oanslutna styringångar (i ELFA märkta C, Control). Variera inspänningen (ingång A) samt skifta C-ingången mellan låg och hög. Beskriv utifrån utspänningen kretsens funktion. 5