21- Měření na log. TTL obvodech I - Všichni Všem

Úkol měření: Změřte převodní a výstupní charakteristiky TTL hradla MH8400.

Schéma zapojení:

1) Schéma pro měření převodní charakteristiky:

2) Schéma pro měření výstupní charakteristiky:

Použité přístroje:
Název Ozn. Údaje Invent. Číslo
Stab. zdroj U1 20V / 1A LE4 1662
UCC UCC 5-12V LE4 1671
Potenciometr P 100Ω / 1A LE4 530
Ampérmetr mA 0 – 2,4 mA 0,5
LE4 2030/74
Voltmetr V1 0 – 2,4V 600V=1% 0,5 5000Ω/V
LE4 1517/26
Voltmetr ČV MX545 LE2 73
Odpor RZ1 4600Ω / 0,25A LE4 527
Hradlo TTL MH8400 -----

Teorie: Polovodičové prvky řady MH 74xx a MH 80xx jsou křemíkové planárně epitaxní TTL logické integrované obvody. Charakteristickou zvláštností těchto monolitických integrovaných obvodů je vazba pomocí tranzistoru s dvěma a více emitory.
Pokud jsou oba vstupy v logické 0 pak je báze T1 kladnější než emitor, přechody EB jsou polarizovány v propustném směru a tranzistor T1 je v nasyceném stavu, napětí kolektoru tranzistoru T1 je sice větší než Uvst a to o UCEsat, ale nestačí k vybuzení báze T2. T2 je uzavřen a tedy i T4 je uzavřen. T3 pracuje jako emitorový sledovač a je nasycen bázovým proudem tekoucím přes odpor R2. Na výstupu se objeví logická 1. Proud tedy z hradla vytéká. Jestliže jsou oba vstupy hradla v logické 1, pak se otevře T2, na odporu R3 vznikne úbytek napětí, který otevírá T4, zároveň otevřením T2 dojde ke snížení napětí UBE T3 a ten zavírá. Proud tedy do hradla vtéká.
Vnitřní zapojení hradla NAND:

Postup: 1) Potenciometrem nastavujeme vstupní napětí od 0 do 5V. Odečítáme výstupní napětí. Snažíme se zachytit zejména body zlomu. Sestrojíme charakteristiku a v ní vyznačíme zakázaná pásma. Vyhodnotíme správnost funkce hradla.
2) Při odpojeném odporu Rz si změříme výstupní napětí naprázdno, posléze zařadíme odpor Rz jehož postupným vyřazováním nastavuji požadované hodnoty Ivýst a odečítám odpovídající Uvýst. Takto postupujeme až do úplného vyřazení odporu Rz. Z naměřených hodnot sestrojíme charakteristiku.
3) Při odpojeném Rz si změřím výstupní napětí naprázdno. Postupným snižováním Rz nastavujeme Ivýst a odečítám Uvýst. Měření ukončíme při dosažení výstupního napětí 0,4V. Musíme však dávat pozor, abychom zcela nevyřadili odpor Rz. Tvoří totiž zátěž tranzistoru T4.

Tabulky naměřených hodnot:
1) Převodní charakteristika – Uvýst=f(Uvst)

U1(V) U2(V)
0 3,7
0,5 3,7
1 3,1
1,2 2,7
1,4 1,9
1,5 0
2 0
3 0
4 0
5 0

2) Výstupní charakteristika – výstup v log. 1 =>vstup v log. 0 – Uvýst=f(Ivýst)

U(V) I(mA)
0,2 31
0,5 29
1 25
1,2 23
1,8 21
2 17
2,3 15
3,8 0

3) Výstupní charakteristika – výstup v log. 0 =>vstup v log. 1 – Uvýst=f(Ivýst)

U(V) I(mA)
2,4 36
2,3 34
2,2 30
2,1 28
2 25
1,9 23
1,8 20