dtlab_t1 [Digitale Elektronik und Technische Informatik]

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====== 74HC00 Inbetriebnahme und Wahrheitstabelle ======

In diesem ersten Tutorial nehmen Sie den 74HC00 Baustein in Betrieb und vermessen die Wahrheitstabelle. Sie lernen das ZIF (Zero-Insertion-Force) Board, das Multimeter und das Netzteil kennen. [[dtlab_start|Zurück zur Themenübersicht]]

===== Aufgabenstellung =====

Der 74HC00 Baustein enthält vier NAND Gatter mit jeweils zwei Eingängen. Nehmen Sie den Baustein in Betrieb und vermessen Sie die Wahrheitstabelle mit dem Multimeter.

===== Vorbereitung =====

Beantworten Sie anhand des [[https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc00.pdf|Datenblatts des 74HC00 Bausteins]] folgende Fragen

  - Was ist eine geeignete Betriebsspannung für den Betrieb des Bausteins?
  - An welchem Pin muss der Pluspol der Betriebsspannung angeschlossen werden?
  - Was ist bei einer Betriebsspannung von 3,3V ein geeigneter Spannungspegel für eine logische 1?
  - Was ist bei einer Betriebsspannung von 3,3V ein geeigneter Spannungspegel für eine logische 0?
  - Wie kann man die Wahrheitstabelle des NAND Gates 1 mit den Eingängen 1A und 1B vermessen?
  - Wie kann man aus einem NAND Gatter einen Inverter bauen? Zeichnen Sie ein Schaltbild.
  - Skizzieren Sie die Reihenschaltung von vier Invertern, die aus NAND Gattern aufgebaut sind.
  - Wenn am Eingang der Inverterkette eine 0 ist, was erwarten Sie dann am Ausgang der Inverterkette?
  - Im Labor verwenden wir das 14 Pin Plastic Dual-In-Line (PDIP) Package. Welchen Abstand haben die Pins untereinander?

===== Labor =====

Für die folgenden Messungen benötigen Sie

  * Das ZIF Board
  * Einen 74HC00 Baustein
  * Kabel
  * Netzteil
  * Multimeter

Das ZIF Board hat vier Steckplätze. Die Anschlüsse der ICs sind auf Buchsen geführt.

{{ ::zifboard-oben.jpg | ZIF Board von oben}}
Abb. 1: ZIF Board von oben

In Abbildung 1 sieht man das Board von oben. Jeweils zwei kleine Buchsen sind an jedem Pin der Bausteine.

{{ ::zifboard-unten.jpg | ZIF Board von unten}}
Abb. 2: ZIF Board von unten

Auf der Rückseite des ZIF Boards in Abbildung 2 kann man den Kondensator sehen, der zwischen der +5V und GND Leitung liegt.

==== Wahrheitstabelle ====

  * Stellen Sie am Netzgerät eine Spannung ein, die als Betriebsspannung für den Baustein geeignet ist.
  * Messen Sie mit dem Multimeter die Betriebsspannung.
  * Legen Sie die Eingänge der Gatter 2, 3 und 4 auf Masse.
  * Schliessen Sie die Betriebsspannung an den Baustein an.
  * Legen Sie die Eingänge von Gatter 1 auf einen High- oder Lowpegel.
  * Messen Sie mit dem Multimeter den Spannungspegel am Ausgang des Gatters.
  * Überprüfen Sie alle möglichen Eingangskombinationen und stellen Sie so die Wahrheitstabelle des Gatters auf. Notieren Sie jeweils die gemessene Ausgangsspannung.
  * Vergleichen Sie Ihre Messungen mit dem Datenblatt und beurteilen Sie ob das NAND Gatter erwartungsgemäß funktioniert.

==== Highpegel ====

Ab welcher Spannung wird die Eingangsspannung als 1 bewertet?

  * Legen Sie den Eingang 1A permanent auf die Betriebsspannung
  * Finden Sie heraus ab welchem Spannungspegel am Eingang 1B der Eingang als 1 bewertet wird
  * Vergleichen Sie ihr Ergebnis mit den Werten im Datenblatt

==== Inverterkette ====

  * Verschalten Sie die vier NAND Gatter als Kette von Invertern
  * Legen Sie an den Eingang der Inverterkette eine 0 und eine 1
  * Messen Sie die Spannung am Ausgang des letzten Inverters der Inverterkette
  * Beurteilen Sie ob die Inverterkette erwartungsgemäß funktioniert