高根町

実験

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\begin{document}
\begin{titlepage}

\begin{center}
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{\Huge}

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{\Huge 情報科学実験1(ハードウエア実験)\\}
{\Large 情報科学科 2年A組\\}
{\Large 学籍番号 200303449\\}
{\Large 氏名 大柴慶一\\}
{\Large 実験番号 ６： 実験題目：TTL論理素子\\}
{\Large 共同実験者 奥津慶一\\}
{\Large テーブル番号 ５\\}
{\Large 実験日: 平成１６年１２月９日\\}

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\end{titlepage}
\section{目的}
TTL論理素子の基本特性を確認する。

\section{課題}
TTL素子の入出力を計測し、ファンアウト数を求める。\\

１つの論理ゲートの出力が、他の複数の論理素子ゲートの入力に接続せれている場合を考えると、この接続できるゲートの数をファンアウト数という。\\
一般に、ゲートの入力をHレベル(2.5V以上)に保つためには、その入力にある電流を流し込まなければならない。この電流を小さくしていく場合を考えると、ある特定の電流よりちいさくなると、入力は2.5V未満になり、Hレベルとんあせなくなる。この電流を、Hレベル出力電流(Iih)という。\\
また、ゲートの出力がHレベルである場合、出力から電流が流れ出すと出力電圧が低下し、ある電流をこえると2.5V未満となり、Hレベルとみなせなくなる。この電流を、Hレベル出力電流(Ioh)という。\\
したがって、Hレベルの場合のファンアウト数は、Ioh/Iihとなる。\\

同様に、Lレベルの場合も、入力をLレベル(0.5V以下)に保つためには、Lレベル入力電流((Iil)以上の電流を流し出さなければならず、出力をLレベルに保つためには、Lレベル出力電流(Iol)以上の電流をながしこむことはできない。\\
したがて、Lレベルの場合のファンアウト数は、Iol/Iilとなる。\\

一般に、ファンアウト数とは、このLとHの場合のファンアウト数の小さいほうをいう。\\
（１）入出力特性の測定\\
図６.３の回路は、入力端子にある入力電圧が加わったとき、それに対する出力端子の出力電圧(出力特性)を計測するための回路である。ブレッドボードのボリュームを回すことで、入力電圧Viを変化させることができる。図６.３の回路を構成し、入力電圧Viに対する出力電圧Voを計測し、入出力特性のグラフを作れ。\\
ただし、インバータ回路は、片側の入力を１KΩの抵抗を介して＋５ＶへつないだＮＡＮＤを用いよ（図６．４）\\
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図：６．３
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図：６．４
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（２）入力特性の測定\\
図６．５の回路は、入力端子にある電圧が加わったとき、流れ込むまたは流れ出す電流を測定するためのものである。
図６．５により入力電圧Viに対する入力電流Iiを測定し、入力特性のグラフを完成せよ。
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図：６．５\\

図６．５では、Iiは次の式で得られる。\\
Ii=Is-Iv\\
=(Vs-Vi/Rs)-Iv (1)\\

式（１）のIvが無視できる場合は、次式となる。
Ii=Vs-Vi/Rs (2)\\

この式（２）を用いる場合には、電圧計に流れ込む電流Ivが無視できるぐらい小さい（この状態をインピーダンスが高い状態であるという）電圧計をViの測定用に配置する必要がある。
今回の実験装置ではデジタルマルチテスタの入力インピーダンスが最も高い。
したがって、これをこの部分に用いる。\\

測定は、Rsを大きいものから順に取り替えていき、Vsをボリュームで変化させ、Vs,Viを測定することでIiを求める。\\
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（３）出力特性の測定\\
図６．６、図６．７の回路は、出力回路からある電流が流れ出したときまたは流れ込んだとき、出力端子の出力を測定する回路である。
図６．６、図６．７により出力電流Ioに対する出力電圧Voを測定し、出力特性のグラフを完成せよ。
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図：６．６
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図：６．７
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測定は、出力がＨの場合（図６．６）と出力がＬの場合（図６．７）とに分けて行う。
測定は、Voが、ＴＴＬ素子の出力規格である０．５Ｖ以下と２．５Ｖ以上について行えばよい。\\
出力がＨの場合（図６．６）については、RLを大きいものから順に取り替えていき、それぞれのVoを測定する。\\
出力がＬの場合（図６．７）はRLを、測定誤差が最も小さくなるように、大きいものから順に取り替えていき、圧力VLをボリュームで変化させながら、VL,Voをそれぞれ測定する。\\

Ioの計算式は次のようになる。
出力がＨの測定回路（図６．６）において、Ivが無視できるほど小さい場合にはIo=ILとなる。
したがってIoは式（３）となる。
Io=Vo/RL (3)\\

出力がＬの回路（図６．７）でも、Ivが無視できるほど小さい場合にはIo=ILとなる。
したがってIoは式（４）となる。\\
Io=(Vo-VL)/RL (4)\\

（４）ファンアウト数の計算\\
（２）で求めた入力特性の入力電圧が０．５Ｖの場合の電流が、Ｌレベル入力電流（IiL)である。
また、２．５Ｖの場合の電流が、Ｈレベル入力電流（IiH)である。\\
（３）で求めた出力特性の出力電圧が０．５Ｖの場合の電流がＬレベル出力電流（IoL)である。
また、２．５Ｖの場合の電流がＨレベル出力電流（IoH)である。\\
これより、ファンアウト数を計算せよ。
ファンアウト数は、出力がＨレベルの場合とＬレベルの場合を別々に計算し、その小さいほうを採用する。

\section{理論的背景と解放}



\section{実験器具および装置}
ブレッドボード、直流電源装置、直流電圧計、電子式電圧計、デジタルマルチテスター、ＳＮ７４ＬＳ００（ＴＴＬ論理ゲート素子）、抵抗器、コンデンサ、結線用ワイヤー各種


\section{考察および検討}