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74HC00 Verz枚gerungszeiten
Sie benutzen das Oszilloskop und den Funktionsgenerator um die Verz枚gerungszeiten der NAND Gatter des 74HC00 zu messen. Zur眉ck zur Themen眉bersicht
Aufgabenstellung
Im letzten Versuch haben Sie die statischen Eigenschaften des 74HC00 Gatter vermessen. Jetzt vermessen Sie die dynamischen Eingeschaften, d.h. die Verz枚gerungszeiten.
Vorbereitung
Beantworten Sie anhand des Datenblatts des 74HC00 Bausteins aus T1 folgende Fragen
- Wie ist die Verz枚gerungszeit (Propagationdelay) definiert? Erl盲utern Sie die Verz枚gerungszeit mit einer Skizze.
- Wie ist die Anstiegs- und die Abfallzeit (Transitiontime) definiert? Erl盲utern Sie die Transitiontime mit einer Skizze
- Welche Verz枚gerungszeit f眉r ein NAND Gatter erwarten Sie f眉r eine Betriebsspannung von 4,5V?
- Wie h盲ngt die Verz枚gerungszeit von der Betriebsspannung und der Temperatur ab?
- Welche Verz枚gerungszeit erwarten Sie f眉r eine Kettenschaltung von vier NAND Gattern, die als Inverter betrieben werden?
Beantworten Sie die Fragen auf dem Vorbereitungsblatt Verz枚gerungszeiten und bringen Sie das Blatt in Papier oder elektronisch mit.
Labor
Sie ben枚tigen
- Das ZIF Board
- Einen 74HC00 Baustein
- Kabel zum Verdrahten des ZIF Boards
- BNC Kabel zum direkten Anschluss des Funktionsgenerators an das Oszilloskop
- Kabel BNC auf Bananenstecker klein zum Anschluss des Funktionsgenerators an das Board
- Oszilloskop mit Probes
- Netzteil
- Multimeter
Einf眉hrung Labortechnik
Die Messungen werden in mehreren Laboren parallel durchgef眉hrt. Da es nicht m枚glich ist, jedes Labor mit der exakt gleichen Messtechnik auszustatten, sind von den anderen Laboren abweichende Anweisungen f眉r das Labor Nachrichtentechnik E6.01 in eckige Klammern [xxx] gefasst.
Einf眉hrung Oszilloskop
Mit dem Oszilloskop k枚nnen Sie den zeitlichen Verlauf von Signalen darstellen. DasBenutzerhandbuch f眉r das Agilent (Keysight) MSO-X-4034A [ ] erl盲utert die Bedienung.
Starten Sie das Oszilloskop und schlie脽en Sie eine Analogprobe an. Am Scope wird ein Testsignal 鈥淒emo2鈥� [鈥淒emo鈥漖 ausgegeben. Messen Sie das Testsignal 鈥淒emo2鈥� [鈥淒emo鈥漖 mit der Probe und stellen Sie das Signal auf dem Scope dar. Gehen Sie dazu so vor, wie im Handbuch des Oszilloskops beschrieben. [R&S Menu - Apps - Demo - 10鈥� Display]
- Welchen Einfluss hat der gro脽e Drehknopf im Feld 鈥淗orizontal鈥� auf die Darstellung?
- Welchen Einfluss hat der kleine Drehknopf im Feld 鈥淗orizontal鈥�?
- Welchen Einfluss hat der kleine Drehknopf im Feld 鈥淭rigger鈥�?
- Welchen Einfluss hat der gro脽e Drehknopf bei Kanal 1 im Feld 鈥淰ertical鈥�?
- Welchen Einfluss hat der kleine Drehknopf bei Kanal 1 im Feld 鈥淰ertical鈥�?
- Messen Sie die Frequenz des Rechtecksignals mit dem Scope.
- Messen Sie die Risetime und die Falltime des Rechtecksignals. An welchen Punkten im Signalverlauf messen Sie?
F眉r die Dokumentation der Messungen k枚nnen Sie Bilder vom Webserver des Oszilloskops herunterladen. Die IP Adresse des Webservers finden sie unter Tools鈫扷tility鈫扞/O. Der Webserver des Oszilloskops l盲sst sich nur vom Laborrechner erreichen.
Einf眉hrung Funktionsgenerator
Mit dem Funktionsgenerator HMF2550 [integrierten Funktionsgenerator im RTM3000 Scope] k枚nnen periodische Signale wie Rechteck- oder Sinussignale erzeugt werden. Im Handbuch des Funktionsgenerators HMF2550 [ siehe RTM3000 ] ist die Funktion beschrieben.
Starten Sie den Funktionsgenerator HMF2550 [im RTM3000 integrierten Generator 眉ber das R&S Menu] und erzeugen Sie ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 10 MHz. Die niedrigste Spannung soll 0V und die h枚chste Spannung sollen 5V sein. Stellen Sie den zeitlichen Verlauf des Signals auf dem Oszilloskop 眉ber Kanal 1 dar.
Messung Verz枚gerungszeit 74HC00
Die Schaltung 74HC00 enth盲lt insgesamt 4 NAND Gatter. Es soll nicht die Verz枚gerungszeit eines einzelnen Gatters, sondern die Gesamtverz枚gerungszeit einer Kettenschaltung von vier NAND Gattern gemessen werden. Die Gatter sind als Inverter geschaltet.
- Verdrahten Sie den 74HC00 Baustein als Kettenschaltung von vier Invertern wie in T1
- Stellen Sie eine Betriebsspannung von 5 Volt ein
- Pr眉fen Sie mit dem Multimeter die Betriebsspannung am IC
- Pr眉fen Sie statisch mit dem Multimeter die Funktion der Inverterkette
- Erzeugen Sie mit dem Funktionsgenerator ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 1 MHz und geeigneten Low- und Highpegeln.
- Stellen Sie das Signal des Funktionsgenerators auf dem Oszilloskop auf Kanal 1 dar
- Schliessen Sie den Funktionsgenerator an den Eingang ihrer Inverterkette an.
- Messen Sie tplh (Propagation Delay low high transition) f眉r die Inverterkette
- Wiederholen Sie die Messung tplh f眉r eine Betriebsspannung von 2V. Vergessen Sie nicht den Highpegel des Funktionsgenerators anzupassen.
- Stellen Sie die Betriebsspannung zur眉ck auf 5V und passen Sie den Highpegel des Funktionsgenerators an
- Messen Sie tphl (Propagation Delay high low transition) f眉r die Inverterkette
- Messen Sie tr (Risetime) des Ausgangs der Inverterkette
- Messen Sie tf (Falltime) des Ausgangs der Inverterkette
- Vergleichen Ihre Messergebnisse mit den Datenblattwerten
Einfluss der Betriebsspannung
- F眉hren Sie die restlichen Messungen tphl, tr, tf mit einer Betriebsspannung von 2V durch. Passen Sie die Pegel des Funktionsgenerators an.
- Vergleichen Sie Ihre Messergebnisse mit den Werten im Datenblatt
Versuchsbericht
Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse in einem Untersuchungsbericht und als pdf hoch.
Inhalt des Berichts
Der Bericht soll f眉r andere nachvollziehbar die Messungen dokumentieren. F眉r die Verz枚gerungszeiten m眉ssen Sie dazu vom Oszilloskop ein Bildschirmfoto runterladen und in den Bericht als Abbildung integrieren. Der Bericht soll nur einen Teil der Messungen enthalten. Beschreiben Sie die Ergebnisse der folgenden zwei Messungen
- tplh der Inverterkette bei 5 Volt Betriebsspannung
- tplh der Inverterkette bei 2 Volt Betriebsspannung
Neben den beiden Messungen m眉ssen Sie den Messaufbau mit Skizzen und Fotos dokumentieren. Es soll sp盲ter ersichtlich sein
- Wie haben Sie die Inverter verschaltet?
- Wo ist der Funktionsgenerator angeschlossen?
- Was ist auf dem Funktionsgenerator eingestellt?
- Welche Betriebsspannung ist eingestellt?
- Wo ist die Betriebsspannung angeschlossen?
- Welche Probe vom Oszilloskop ist wo angeschlossen?
- Welcher Messpunkt geh枚rt zu welcher Probe und welchem Kanal auf dem Oszilloskop?
- Welche Laborger盲te haben Sie verwendet?
- Was ist die genaue Bezeichnung des 74HC00 Bausteins, den Sie vermessen?
Vergleichen Sie im Bericht die gemessenen Werte mit den Werten aus dem Datenblatt.
Form des Berichts
Der Bericht muss folgende formale Elemente enthalten
- Autor oder Autoren
- Datum
- Titel
- Zusammenfassung
- Abbildungen und Tabellen sind numeriert
- Abbildungen haben eine Unterschrift
- Tabellen haben eine 脺berschrift
- Alle Tabellen und Abbildungen werden im Text referenziert und es wird beschrieben was dort zu sehen ist
Die formalen Elemente finden Sie als Beispiel in .