ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ SAYISAL TASARIM LABORATUVARI DENEY RAPORU. Deney No: 3 TTL Entegre Karakteristiği

Transkript

1 TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ SAYISAL TASARIM LABORATUVARI DENEY RAPORU Deney No: 3 TTL Entegre Karakteristiği Yrd.Doç. Dr. Ünal KURT Arş. Gör. Ayşe AYDIN YURDUSEV Öğrenci: Adı Soyadı Numarası Rapor Teslim Tarihi Hazırlık Çalışması %20 Laboratuvar Çalışması %30 Çalışma Soruları %30 Düzen %20 Toplam Deney raporu puanlandırılırken dikkat edilecek noktalar: Hazırlık Çalışması: Hazırlık sorularıyla beraber tüm deney raporunu okuyup inceleyiniz. Benzetim programında devreyi tasarlayınız. Sonuçları ve varsa soruları not alınız. Laboratuvar Çalışması: Deneyi laboratuvarda gerçekleştirirken cihazları ve elemanları doğru şekilde kullanmaya özen gösteriniz. Devreyi çalıştırınız. Devre çalışmıyorsa sorunun kaynağını bulunuz ve devreyi onarınız. Çalışma Soruları: Tamamıyla kişisel araştırma ve çalışma ile soruları yeterince detaylandırarak cevaplayınız. Düzen: Deney raporundaki kapağı kullanınız. Sayfa sırasına dikkat edeniz. Tüm sayfaları sol üst köşeden zımbalayınız. İmla kurallarına ve üsluba dikkat ediniz. Resimlerin (devre şeması/dalga formu vb.) ayırt edilebilir olmasına dikkat ediniz. Raporun temiz kalmasını sağlayınız.

2 Ön Bilgi STANDART TTL ENTEGRELER Standart TTL entegreler 74 veya 54 ile kodlanırlar. Her bir kapı iiçin 10mW güç tüketimine sahiptirler. Ortalama yayılım gecikmesi 9ns ve hızı 35MHz dir. SSI (kapı devreleri ve FF olarak) ve MSI devrelerinde (kaymalı kaydedici, sayıcı, kod çözücü olarak) kullanılırlar. DÜŞÜK GÜÇ TÜKETİMLİ TTL (LOW POWER TTL-LTTL) Bu TTL standart TTL ile aynı devre yapısına sahip olmasına rağmen devredeki direnç değerleri artırıldığı için, devredeki akım dolayısıyla güç küçültülmüştür. Güç kaybı her bir kapı için 1mW a kadar düşürülmüştür fakat yayılım gecikmesi 33ns ye çıkmış, hızı 3MHz e kadar yavaşlamıştır. Bu seri 74LXXXX ile adlandırılır. YÜKSEK HIZLI TTL (HTTL- HIGH SPEED TTL) Standart TTL serisindeki diren. Değerleri düşürülmüş ve çıkış transistörü darlington bağlanmıştır. Yayılım gecikmesi 6ns ve hızı 50MHz dir. Hızlı olmasına karşın güç tüketimi çok yüksek olduğu için (20mW), çok fazla kapının bulunduğu devrelerde çok tercih edilmezler. Bu seri 74HXXXX ile adlandırılır. SCHOTTKY (ŞOTKİ)TTL (STTL) Standart TTL ailesinde transistörlerin doyum-kesim durumuna geçişleri gecikmeye neden olur. Şoyki TTL de ise transistörlerin tam olarak kesime gitmesi B-C arasına bir şotki diyot bağlanarak engellenmiştir. Buna şotki engelleme diyotu (Schottky barier diode- SBD) denir. bu diyot 0,25V ileri polarizasyon gerilimine sahiptir. Transistörün beyz akımından üzerlerine akım çekerek transistörün kesime gitme hızını artırır. 74H serisi ile aynı güç tüketimine sahip olmasına karşın iki kat hızlı olduğu için daha avantajlıdır. Bu seri 74SXXXX ile adlandırılır. DÜŞÜK GÜÇLÜ ŞOTKİ TTL (LOW POWER SCHOTTKY TTL-LSTTL) Şotki TTL devresinde direnç değerleri büyülterek, devrenin düşük akım çekmesini dolayısıyla düşük güç tüketmesini sağlayan TTL tipidir. 74LSXXXX ile adlandırılır. Yayılım gecikmesi 9ns ve güç tüketimi 2mW tır. Bu seri 74LSXXXX ile adlandırılır. GERLİŞTİRİLMİŞ ŞOTKİ TTL (ADVANCED SCHOTTKY TTL-ASTTL) VE GELİŞTİRİLMİŞ DÜŞÜK GÜÇLÜ ŞOTKİ TTL (ADVANCED LOW POWER SCHOTTKY TTL-ALSTTL) Şotki TTL lerin geliştirilmesiyle ALS ve AS tipi TTL ler oluşturulmuştur. ALS tipi TTL ler ASTTL lere göre daha hızlıdır ve daha az güç harcarlar. Bu avantajlarından dolayı

3 günümüzde yaygın şekilde kullanılmaktadır. Sadece fiyatları TTL tipine göre daha yüksektir. 74ALSXXXX şeklinde adlandırılırlar. Parametre 74 74L 74H 74S 74AS 74ALS Yayılım Gecikmesi (ns) ,7 4 Güç Tüketimi (mw) ,6 4,8 Hız-Güç Üretimi (pj) Max. Tetikleme Hızı Fan Out Deneyde 74LS00 (4 adet NAND kapısı) entegresi kullanılarak TTL entegrelerin karakteristiği incelenecektir. Aşağıda entegrelere parametrelerini açıklayınız ve entegre kullanma kılavuzundan bulunan değerleri karşılarına yazınız. Parametre Açıklama Veri (Datasheet) VIL(MAX) Girişin 0 olması için olabilecek en yüksek gerilim seviyesi 0.8V VIH(MIN) VOL(MAX) VOH(MIN) IOH IOL IIH IIL Fan Out TPD-HL TPD-LH VN

4 Deney a) Boşta çalışma karakteristiği Kapının çıkışında herhangi bir yük bağlı değilken giriş-çıkış gerilimleri arasındaki ilişkidir. Aşağıdaki devreyi kurunuz ve giriş gerilimini artırarak çıkış gerilimini gözlemleyiniz. VGiriş VÇıkış b) Yüklü çalışma karakteristiği Kapının çıkışında yük bağlı iken oluşan değilken giriş-çıkış gerilimleri arasındaki ilişkidir. Aşağıdaki devreyi kurunuz ve giriş gerilimini artırarak çıkış gerilimini gözlemleyiniz. VGiriş VÇıkış

5 c) VOH - IOH karakteristiği Kapının çıkışı lojik 1 olması durumunda, çıkışı lojik 0 durumuna getirmek için zorlanması halinde oluşan V-I fonksiyonudur. Aşağıdaki devreyi kurunuz ve ayarlı gerilim kaynağının gerilimini, kapı çıkışındaki gerilim ve kapıdan akan akımı ölçünüz. Ayarlı güç kaynağı VOH IOH d) VOL - IOL karakteristiği Kapının çıkışını lojik 0 düzeyde tutmak isteyen giriş koşulları oluşmuş iken çıkışın lojik 1 düzeyine zorlanması halinde elde edilen V-I bağıntısıdır. Aşağıdaki devreyi kurunuz. Ayarlı gerilim kaynağının gerilimini, kapı çıkışındaki gerilim ve kapıdan akan akımı ölçünüz. Ayarlı güç kaynağı VOL IOL

6 e) VGiriş IGiriş Karakteristiği V I karakteristiği, çıkış yüksüz iken giriş gerilimi ile akımı arasındaki bağıntıdır. Aşağıdaki devreyi kurarak Ayarlı güç kaynağını, Vgiriş ve I giriş değerlerini gözlemleyiniz. Ayarlı güç kaynağı VGiriş IGiriş Çalışma Soruları 1) Deneyde bulduğunuz değerler entegre kullanım kılavuzundaki değerlerle aynı mıdır? Her bir parametre için tek tek karşılaştırarak açıklayınız. 2) a,b,c,d ve e basamakları için karakteristikleri çiziniz. 3) Deneyde incelediğiniz parametreler için TTL-CMOS (CMOs Kapı-74HCT00) ailelerini karşılaştırınız.