Protokoly různé

29-1,65E-088,48E-08-0,0029820941,3-0,00059299-0,0001029240,000000061,03E-08-0,0028602761,4-0,00056774-5,88673E-05-6,2E-09-1,24E-08-0,0027400361,5-0,000258359-5,5053E-061,03E-08-5,38E-08-0,0026210491,6-1,53975E-05-0,0000001244,1E-09-6,2E-09-0,0025041781,78,2879E-06-4,55E-08-0,0000000914,55E-08-0,0023890131,89,1604E-06-1,45E-086,41E-081,45E-08-0,0022748451,99,2348E-061,24E-083,93E-08-4,96E-08-0,00216269229,3588E-064,96E-084,13E-08-8,3E-09-0,002051862,19,2575E-06-8,3E-09-2,1E-092,48E-08-0,0019425212,29,4291E-064,55E-081,24E-082,89E-08-0,001835772,39,4167E-062,89E-08-3,51E-086,82E-08-0,0017299742,49,4808E-063,51E-08-6,62E-084,1E-09-0,0016259522,59,5221E-066,82E-081,054E-078,27E-08-0,0015254062,69,6524E-066,62E-08-4,13E-081,24E-08-0,0014248172,79,6668E-063,51E-082,89E-084,13E-08-0,001327442,89,7537E-060-2,48E-085,17E-08-0,0012305252,99,7619E-06-1,45E-081,24E-084,1E-09-0,00113537439,7661E-063,31E-08-4,1E-095,38E-08-0,0010438283,19,8074E-067,24E-080,000000064,1E-09-0,0009531863,29,9894E-062,48E-084,96E-088,3E-09-0,0008652643,39,8901E-063,72E-08-5,38E-083,93E-08-0,0007814073,49,9687E-06-0,00000006-0,00000006-8,3E-09-0,0006991043,50,0000100398,3E-097,03E-081,03E-08-0,0006197193,61,00369E-05-1,24E-08-3,31E-08-5,38E-08-0,0005433313,71,01113E-058,27E-08-1,03E-086,2E-09-0,0004705033,81,01878E-051,65E-082,89E-082,1E-09-0,0004020533,91,01692E-052,07E-08-1,075E-07-1,24E-08-0,00033715141,02209E-051,45E-08-4,13E-080,00000006-0,0002765874,11,03098E-050,000000031-4,55E-081,65E-08-0,0002214044,21,02829E-05-4,1E-093,93E-080,000000031-0,0001716694,31,03387E-050,0000000318,3E-09-9,92E-08-0,0001279544,41,04359E-05-6,2E-09-4,34E-083,31E-08-9,05947E-054,51,04297E-054,1E-09-2,1E-092,69E-08-0,0000601494,60,0000104714,13E-08-1,65E-085,79E-08-3,80679E-054,71,06447E-056,41E-08-0,0000000313,51E-08-2,07829E-054,81,06612E-058,68E-084,55E-080,000000062-9,9211E-064,91,07253E-053,72E-08-2,1E-090,000000031-9,0694E-0651,07501E-054,1E-097,44E-085,58E-089,3278E-06Výstupní charakteristiky - úroveň L
U2[V]
I2[A]
I2[A]
I2[A]
I2[A]
I2[A]
MH5400
74LS00
4011
74HC00
74HCT00
0
-0,00086659
-0,000632915
-0,000530852
-0,002236546
0,000232091
0,1
0,003928445
6,57825E-05
-0,000596207
0,002762293
0,002845907
0,2
0,0099912610,002574006-0,0004152330,005430110,0055954520,30,0164229750,006361702-0,0003240610,0084608090,0081732240,40,0230659480,010570117-0,0003174390,0110562850,0106939610,50,0297103680,014718414-0,0002833680,0136010140,0129554640,60,036240860,018419567-0,0003369430,0159950070,01552950,70,0426939290,020985254-0,0003150470,0183444350,0178369330,80,0489232570,021726666-0,0002406190,0205535640,020048480,90,0548262040,021930729-0,0001158250,0226541010,02215703610,0602913830,022094203-3,84379E-050,0246196250,0241964511,10,0647980620,0222472355,47264E-050,0265051220,0261361211,20,0677103890,0223957820,000150380,0282878740,0279835041,30,0673097660,0225408560,0001503940,029895210,0297122291,40,0674051940,0226818380,00017980,0313785510,0313373991,50,0678570970,022821890,0002075270,0326954690,0328284321,60,0683934960,0229604960,0002384790,0336890620,0342173781,70,0687722730,0231268390,0003172780,0344413870,0354949611,80,0691343290,0235633650,0003505970,0352402790,0366764771,90,0694867950,024307960,0003751030,0361255490,03774177120,0698329560,0251597430,000395070,0369084860,0387077292,10,0701775060,0260473270,0004108890,0375898960,0395640632,20,070516560,026936770,0004061650,03830940,0403112632,30,0708538130,0278341510,0004655870,038939740,0409689262,40,0711910460,0287271080,0004727040,039310890,0415339912,50,0715237130,0296020020,0005018430,0397873690,0420099562,60,0718615450,0304777410,0005231910,0401845020,0424160982,70,0721959250,0313375020,0005335250,0405411420,0427531042,80,0725743510,0321945160,0005555940,0408164720,0430392032,90,0729112110,0330406180,0005688250,0410297750,0432770630,0732523920,0338672480,000579530,0412172210,0434753983,10,0735892960,0346912530,0005874620,0413911280,0436457923,20,0739279140,0355061220,0005921670,0415368430,0437927893,30,0742638030,0362976580,0005948260,0416608560,0439186213,40,0746080240,0370895240,0005963640,0419134290,0440307493,50,0749481290,037864710,0005976150,0419935450,0441296923,60,075285920,038638220,0005984190,0421581930,0442192713,70,0756311320,0393997450,0005985590,0426084220,044298663,80,0759731590,0401472150,000599080,0432142890,0443692643,90,076319610,0408899490,0005998560,0433742450,0444380540,0766630870,0416230320,0006002150,0435186170,0444987964,10,0770116250,0423428690,000600120,0429579320,0446100354,20,0773565470,0430552010,0006010590,0429278790,04460034,30,0776982260,0437587680,0006008710,0430376330,0446423414,40,0780482120,0444576240,0006015340,0431414940,0446950054,50,07839890,0451490190,0006016250,0432135450,0447491784,60,0787469640,0458277830,0006022640,0432249130,0447777424,70,0791024680,0465032640,000602210,0432530430,0447977914,80,0794515640,0471714870,0006025560,043428170,0448202994,90,0797990710,0478262780,0006023570,0435736170,0448574
5
0,08015875
0,048473937
0,000602874
0,04371125
0,044903946
Výstupní charakteristiky - úroveň H
I2[A]
I2[A]
I2[A]
I2[A]
I2[A]
U2[V]
MH5400
74LS00
4011
74HC00
74HCT00
0
-0,026763979
-0,036237763
-0,004937091
-0,036647293
-0,036538991
0,1
-0,025909159-0,036233712-0,00449774-0,036640307-0,0365436620,2-0,025100097-0,036232451-0,003509555-0,036637517-0,0364826480,3-0,024323342-0,036231914-0,003356769-0,03663574-0,0365544510,4-0,023554875-0,03623148-0,003782941-0,036635037-0,0365303510,5-0,022799637-0,036232017-0,003824434-0,036635058-0,0360415750,6-0,022062669-0,036230901-0,003445817-0,036634005-0,0366717240,7-0,021327333-0,036230199-0,004292691-0,036634439-0,0365444270,8-0,020600225-0,036230385-0,003504358-0,036633468-0,0365492840,9-0,019882149-0,036230157-0,00428835-0,036634315-0,0365402721-0,019163181-0,036229702-0,00466607-0,036632848-0,0365382671,1-0,018456638-0,036229372-0,004447625-0,036632373-0,0365829741,2-0,017749887-0,036228772-0,004329872-0,0366326-0,0365443031,3-0,017051425-0,03622869-0,004234196-0,036631959-0,036540191,4-0,016369106-0,036228524-0,003979703-0,036631815-0,0365184871,5-0,015693814-0,036229144-0,004207753-0,03663076-0,0364325461,6-0,015037433-0,036228524-0,004220145-0,036630264-0,0365314881,7-0,014394468-0,036228772-0,003609955-0,036629045-0,0364748971,8-0,013746706-0,036228938-0,003596807-0,03663669-0,0364681381,9-0,013105165-0,036209158-0,003596861-0,036664759-0,0364827512-0,012461846-0,034503483-0,003564555-0,03665492-0,0365674722,1-0,011819521-0,032738614-0,003546337-0,036682844-0,036481492,2-0,011183748-0,030978002-0,003510444-0,036693054-0,0366273912,3-0,010542808-0,029182811-0,003523468-0,036656904-0,0365631112,4-0,00990237-0,027364513-0,003391279-0,036656656-0,0365405822,5-0,009274272-0,025538484-0,003456005-0,036656594-0,0365409342,6-0,008632329-0,023654023-0,003461384-0,03665523-0,0365399832,7-0,007994414-0,02174009-0,003453572-0,03663822-0,0365596182,8-0,007346607-0,019737526-0,003389741-0,036654776-0,0365409132,9-0,006691436-0,017596607-0,003314256-0,036660522-0,0365376063-0,006026869-0,015205802-0,003143794-0,036653081-0,0365366553,1-0,0053172-0,012402299-0,00311683-0,036652709-0,0361590563,2-0,004477482-0,009432207-0,002854269-0,036650228-0,0345557123,3-0,0031877-0,006545355-0,002945176-0,036637806-0,0333714323,4-0,001888084-0,003779412-0,002810878-0,036598662-0,0319224633,5-0,000928957-0,001468618-0,002578383-0,034900882-0,0298674053,6-0,000344931-0,000315455-0,002521114-0,032918268-0,0287907853,7-9,41649E-05-0,000170592-0,002350181-0,030893797-0,0271397393,8-2,06692E-05-0,000139587-0,002214061-0,02873746-0,0248537453,9-4,1264E-06-0,000112722-0,002112291-0,02655107-0,0229994634-7,711E-07-8,62388E-05-0,001955723-0,024025215-0,0212379824,1-2,129E-07-6,05956E-05-0,001792821-0,021253297-0,019378864,2-4,34E-08-3,59592E-05-0,001613017-0,019258402-0,017495974,33,72E-08-1,45354E-05-0,001435832-0,017048903-0,0155590734,46,41E-08-1,7944E-06-0,001184188-0,014779073-0,0134852644,52,89E-08-4,96E-08-0,00101479-0,012364269-0,0113336384,63,51E-08-2,27E-08-0,000798682-0,009898796-0,0090952094,7-2,07E-082,27E-08-0,000622022-0,007347473-0,0067717524,84,75E-086,2E-09-0,000398615-0,004731985-0,0043918164,9-4,1E-09-2,48E-08-0,000186226-0,002085953-0,00197101154,34E-083,31E-083,87914E-050,000635590,000523205






Převodní charakteristiky
U2[V]
U2[V]
U2[V]
U2[V]
U2[V]
U1[V]
MH5400
74LS00
4011
74HC00
74HCT00
0
4,0473173
4,4479294
4,9964997
4,9834181
4,9892189
0,1
4,0483349
4,4482271
4,9975817
4,9833611
4,985218
0,2
4,0490897
4,4483896
4,9989012
4,9833326
4,98658720,34,04920484,448514,99984084,9834734,98861930,44,04935794,44859875,00025994,9835684,99009610,54,04492314,44857335,00034964,98362294,9909860,63,98804934,44813734,99988094,98376124,99154660,73,85421644,44466645,00031794,98393124,98791090,83,71443334,42766745,00034334,98415294,99174930,93,53210534,37890715,00036124,98510614,992495613,34188974,25370235,00038974,98641094,98938151,13,14824223,92556765,00038444,98684474,99251141,22,86707852,95005245,00038024,98697254,99208181,32,47944650,548637975,00040664,98704744,99112121,41,96756110,128307295,00040244,98703052,76950421,50,0348661140,112845655,0003954,98691341,84541891,60,0343852080,110495825,00039084,98671380,006360471,70,0343436810,110459735,00040134,98657560,0051998341,80,0343432370,110471765,00042034,98646150,0043483791,90,0343432160,110477985,0004144,98655760,00429618920,0343446830,110477675,00041614,9864320,0043535412,10,0343448310,11047445,00041294,98609950,0043697762,20,0343455380,110469965,00039184,98583870,0043563592,30,0343450320,110462365,00038344,98564030,0043296732,40,0343450630,110456455,00037074,98545130,0042691452,50,034345380,110449385,0003774,98497520,0042010472,60,0343455070,110442955,00039183,43552960,0040149312,70,0343457290,110436095,00036652,83635930,0038863152,80,0343460140,110430285,00038442,58676780,0032813032,90,0343461190,110424695,00034752,34331080,00344953530,0343462460,110420474,79265252,09164060,0032684883,10,0343468160,110413184,35585291,83852760,0034812673,20,0343468160,110408963,88248161,62214260,0031506083,30,0343469640,110404110,589020330,0102520420,0026018593,40,0343469530,110400520,57015810,0101934870,0032716973,50,0343471320,110398510,554533290,0101361360,0031169973,60,0343474490,110395450,557217810,0093286470,0031429023,70,034347460,110392920,787543180,0095467150,0031513893,80,0343481780,110390280,870654720,0091888840,0031029683,90,0343479560,110387430,986869240,0089692750,00310902740,0343482410,110386691,00297030,0077565770,0026382994,10,0343484730,110383840,990803850,011328440,0026752034,20,0343485360,1103830,948476330,0092574670,0005809764,30,0343488110,110382790,844474090,0100589070,0009577024,40,0343490430,110382370,749037850,0082796740,0011930614,50,0343491060,110381310,879068420,0079436740,0013948414,60,0343497290,110381730,531126730,0078320640,0015163954,70,0343495920,110384160,659081610,0077403530,00157234,80,0343496240,110385740,636034010,0077517530,0016871924,90,0343498980,110387540,532738640,00773480,00174340350,0343494760,110389010,501442290,0077566620,00162755






VI. GRAFICKÉ ZPRACOVÁNÍ





















TEORETICKÉ CHARAKTERISTIKY OBVODŮ PRO MOŽNOST POROVNÁNÍ
Vstupní charakteristika pro TTL Vstupní charakteristika pro CMOS

Výstupní charakteristika pro CMOS Převodní charakteristika pro CMOS a TTL

ODPOVĚDI NA KONTROLNÍ OTÁZKY
Stanovte logický zisk pro integrovaný obvod 74LS00. Potřebné hodnoty najděte v katalogu.

AH … logický zisk při log. úrovni H IOH ... výstupní proud při log. úrovni H
AL … logický zisk při log. úrovni L IIL … vstupní proud při log. úrovni L
IIH … vstupní proud při log. úrovni HIOL ... výstupní proud při log. úrovni L
Za logický zisk považujeme menší z vypočtených hodnot, log.zisk obvodu 74LS00 je tedy 20.
Jak byste řešili připojení vstupu hradla CMOS k výstupu hradla TTL a obráceně.
Vzájemné propojení logických obvodů typu CMOS a TTL lze řešit dle následujících zapojení.
ZÁVĚR
Naměřené hodnoty (tabulky aplikace pro MS Excel) jsem graficky zpracoval a porovnal s teoretickými průběhy uvedenými ve skriptech. Srovnáním lze říci, že se tyto zjištěné průběhy z velké časti shodují, největší odchylky jsou u hradla 4011 kde jsou patrné velké překmity způsobené nejspíš rušením generovaným ze zdroje napětí. Ve druhé části úlohy bylo měřeno zpoždění signálu při průchodu hradlem typu 74LS00 a 74HC00 – hodnoty zjištěné pomocí osciloskopu jsou 12ns pro 74LS00 a 15ns pro 74HC00.


Předmět
Digitální obvody a mikroprocesory
Jméno
Karel Zemánek
Ročník
2
Studijní skupina
Spolupracoval
Vohralík
Měřeno dne
25.4.2006
Kontroloval
Hodnocení
Dne
Číslo úlohy
Název úlohy
4
Generátory pravoúhlých signálů
TEORETICKÝ ÚVOD
V digitální technice se často používají generátory obdélníkového průběhu s výstupními úrovněmi TTL. Jejich střída bývá často 1:1, ale není to pravidlo. Existují tzv. impulzní generátory, které periodicky generují impulzy, jejichž doba trvání je mnohem kratší než polovina periody.
Pro jednoduché aplikace, nenáročné na přesnost a stabilitu výstupního kmitočtu, se používají generátory RC. Pro přesné a stabilní generátory se využívá selektivních vlastností piezoelektrického rezonátoru (krystalu).
Generátor, jehož schéma je uvedeno na obr. 14, používá pasivní členy RC jako jednoduché časovací obvody pro generování požadovaného kmitočtu. Odpory rezistorů R1 a R2 se musí volit s ohledem na vstupní proud při úrovni L. Úbytek napětí na těchto rezistorech nesmí přesáhnout 0,8 V, což je velikost napětí do které je deklarovaná úroveň L. Kmitočet výstupního signálu je dán následujícím vztahem.
Pro povolení generování je nutné přivést na vstup G úroveň H. Doba úrovně H na výstupu je dána derivačním článkem R2 C2 a doba úrovně L je dána článkem R1 C1. V případě, kdy platí R1 = R2 a současně C1 = C2, je střída výstupního signálu 1:1.
Další možnost, jak navrhnout generátor obdélníkového průběhu, je použití univerzálního časovače 555 s vhodnou kladnou zpětnou vazbou. Na obr. 15 je uvedeno blokové schéma obvodu 555. Základem obvodu jsou dva napěťové komparátory K1 a K2, z jejichž výstupů je ovládán klopný obvod RS. Mezi vývody 1 (společný vodič) a 8 (napájení) jsou zapojeny tři stejné rezistory s odporem 5 kΩ. Na tento dělič napětí jsou připojeny komparátory vždy jedním vstupem. Zbylé dva vstupy komparátorů tvoří dva využitelné vstupy časovače. Klopný obvod je ovládán výstupy obou komparátorů a také externím vstupem časovače R0. Na výstup klopného obvodu je zapojen výkonový invertor, jehož výstup je zároveň výstupem celého časovače. Na výstup klopného obvodu je také připojena přes rezistor RB báze tranzistoru T, který je zapojen jako výstup s otevřeným kolektorem celého časovače.
Funkci obvodu 555 můžeme popsat zjednodušeně. Bude-li vstupní napětí vstupu 2 časovače (R1) větší než 2/3 UB, výstup komparátoru K2 vynuluje klopný obvod, stejně jako kdyby byl vynulován pomocí nulovacího vstupu časovače R0. Na výstupu celého časovače bude úroveň L (napětí blížící se potenciálu společného vodiče). Tranzistor T bude sepnut, takže výstup otevřený kolektor bude připojen ke společnému vodiči. Bude-li vstupní napětí vstupu 1 časovače (S) menší než 1/3 UB, výstup komparátoru K1 aktivuje klopný obvod RS. Na výstupu celého časovače (výstup) bude H (napětí blížící se potenciálu napájecího napětí UB). Tranzistor T je rozepnut. Z obvodu 555 je vyvedeno referenční napětí REF, které je rovno 2/3 UB. K vývodu REF můžeme připojit i vnější jiné referenční napětí UR. Pak nebudou vztažná napětí komparátoru 2/3UB a 1/3 UB, ale napětí UR a ˝ UR.
Obr. 15: Zjednodušené vnitřní schéma obvodu 555
Tento obvod lze použít jako monostabilní klopný obvod, zpožďovač, generátor obdélníkového průběhu o konstantním kmitočtu, generátor řízený napětím atd. Na obr. 16 je schéma generátoru s obvodem 555, jehož výstupní kmitočet je řízen napětím na vstupu RF.
Obr. 16: Schéma generátoru pravoúhlých kmitů s obvodem 555 řízeného napětím
V případě, že by odporový dělič realizovaný trimrem RR nebyl do obvodu zapojen, získáme generátor, jehož výstupní kmitočet je dán odpory rezistorů RA, RB a kapacitoru C. Vztahy pro výpočet kdy, je na výstupu H (t1) a kdy je L (t2) jsou následující.
Většinou postupujeme tak, že si zvolíme C a pak dopočítáme RA a RB.
Další možnost, jak navrhnout generátor obdélníkového průběhu, je použití dvou monostabilních klopných obvodů podle obr. 17.

Obr. 17: Schéma generátoru s monostabilními klopnými obvody 74HCT123
Klopný obvod 1 generuje impulzy s dobou trvání danou vztahem
T1 je doba trvání H na výstupu Q1. Sestupnou hranou těchto impulzů se spouští klopný obvod 2, který generuje pulzy s dobou trvání
T2 je doba trvání L na výstupu Q1. Sestupná hrana tohoto impulzu zase spouští klopný obvod 1. Celková doba periody je dána vztahem
Člen R3 C3 zajišťuje bezpečný rozběh po zapnutí napájení. Generátor generuje pulzy pouze je-li sepnuté tlačítko start
NAMĚŘENÉ GRAFY
Generátor s derivačními články
Změřený průběh Teoretický průběh
Generátor s obvodem 555
Změřený průběh Teoretický průběh
Generátor s MKO
Změřený průběh Teoretický průběh
V. ZADANÉ A VYPOČTENÉ HODNOTY
Pro 2. a 3. část úlohy byly zadány následující hodnoty: kmitočet f=8kHz (T=125µs).
Generátor s derivačními články
Zadané hodnoty:
Hodnota vypočtené frekvence f=13,77kHz, hodnota naměřené frekvence f=8,8kHz. Rozdíl je způsoben zřejmě tolerancí použitých součástek.
Generátor s 555
Zadaná hodnota: Vypočtené hodnoty:
Zvolená střída:
Vypočtené hodnoty :
Volím:
Hodnota zadané frekvence f=50kHz, hodnota naměřené frekvence f=37kHz. Rozdíl zřejmě způsoben větším množstvím použitých součástek a tudíž i více způsobenými odchylkami. A též taky zaokrouhlouváním vypočtených odporů do řad.
Generátor s monostabilním klopným obvodem – střída 1:1
Zadaná hodnota: Vypočtené hodnoty:
Volím:
Hodnota zadané frekvence f=50kHz, hodnota naměřené frekvence f=66,25 kHz
Závislost frekvence výstupního signálu na velikosti řídícího napětí
Uř[V]
f[kHz]
0,5
34,24
1
49,5
1,5
60,9
2
55,5
2,5
46,3
3
37,6
3,5
28,25
4
22,6
4,5
16,3
5
14,2
Z grafické závislosti vyplývá, řídící napětí je vhodné využít v rozmezí 1.5 až 4V. Pro tento rozsah řídících napětí je charakteristika lineární.
KONTROLNÍ OTÁZKY
Jak byste realizovali generátor obdélníkového průběhu s obvodem 555, aby měl střídu 1:1?
Klasické zapojení generátoru, které jsme realizovali se vyznačuje tím, že nelze nastavit střída 1:1 protože vybíjecí proud je vždy větší, než nabíjecí. Pro střídu 1:1 bychom museli oddělit cestu nabíjecího proudu od cesty vybíjecího proudu. Jednodušší variantou je generovat signál s dvojnásobným kmitočtem a výstup 555 připojit na vstup KO-D, kde je zavedena zpětná vazba z negovaného výstupu na vstup D. Tento obvod reaguje na náběžné hrany a s každou mění stav výstupu na opačný. Musíme si však uvědomit to, že výstupní signál má poloviční kmitočet. Proto musíme pomocí 555 generovat dvojnásobný kmitočet, než ten, který chceme odebírat na výstupu.
Vysvětlete pojmy monostabilní klopný obvod, bistabilní klopný obvod a astabilní klopný obvod.
Klopné obvody jsou sekvenční (jejich stav závisí na log. hodnotách na vstupu a na log. hodnotě vnitřní paměti) logické obvody, které mají dva stavy. Podle typu jsou tyto stavy stabilní.
Bistabilní klopný obvod - má dva stabilní stavy. Příkladem takovéhoto obvodu je například KO R-S, J-K, T, D. Tyto obvody se dají nastavit do určitého výstupního stavu a v tomto stavu setrvávají až do doby, kdy vnějším signálem jejich stav změníme. Na obrázku je uveden klopný obvod R-S,kdy signálem na set nastavíme obvod do stavu H a signálem na rest nastavíme klopný obvod do stavu log 0 na výstupu.
Monostabilní klopný obvod - má jeden stabilní stav. Používá se pro časování určité dané doby. Obvod setrvává ve svém stabilním stavu. Po přivedení vnějšího podnětu, přejde do stavu, ve kterém vydrží předem daný čas a poté se opět navrátí do svého stabilního stavu.
Astabilní klopný obvod - nemá žádný stabilní s