ELECTRONICA DIGITALA 2006/2007 1/4 ÎNTREBĂRILE PENTRU ...

ELECTRONICA DIGITALA 2006/2007
ÎNTREBĂRILE PENTRU EXAMENUL "ELECTRONICA DIGITALA"
anul III A, M, MM - 2006/2007
1. Prezentaţi caracteristica statică de transfer a unui inversor realizat cu un tranzistor
bipolar cu joncţiuni(TBJ) de tip npn, regiunile semnificative ale acesteia, nivelele
logice şi marginile de zgomot rezultate. Asociaţi acestei caracteristici evoluţia
regimurilor de funcţionare ale TBJ-ului.
2. Prezentaţi caracteristica statică de transfer (CST) pentru o poartă TTL standard
(normală) şi valorile limită garantate definite prin intermediul ei. Care sunt cei mai
importanţi factori de influenţă externi care afectează această CST?
3. Prezentaţi comparativ cele trei tipuri de etaje de intrare care se întâlnesc la circuitele
TTL (multi-emiter, DTL şi pnp). Ce se întâmplă dacă pe una din intrările acestor porţi
TTL se aplică direct o tensiune negativă Vin = –3V (faţă de masa circuitului)? Dar
dacă se aplică o tensiune pozitivă Vin=+12V? Justificaţi.
4. Aveţi la dispoziţie o poartă NAND8 (8 intrări) si o poartă NOR4 (4 intrări). Ambele
porţi sunt disponibile in următoarele variante, alimentate la Vcc=+5V:
- TTL LS sau ALS (seriile 74LS, 74ALS)
- CMOS (seriile 4000 sau 74HC)
Cum se conectează corect intrările celor 2 porţi pentru a obţine o poartă
NAND4 pe baza porţii NAND8 si respectiv o poarta NOR2 pe baza porţii NOR4 (in
total 4 scheme). Se vor pune in evidenţă bornele de alimentare ale porţilor (Vcc si
Masa-Gnd). Justificaţi fiecare din conexiunile utilizate.
5. Care sunt consecinţele scurtcircuitării ieşirii: a. în “1” logic la masă (Gnd) sau b. a
ieşirii în “0” logic la Vcc (tensiunea de alimentare):
- pentru o poartă TTL oarecare, cu etaj de ieşire normal (“totem-pole”)
- pentru o poartă TTL oarecare, cu etaj de ieşire de tip colector in gol (“open
collector”)
- pentru o poartă CMOS cu etaj de ieşire normal
- pentru o poartă CMOS oarecare, cu etaj de ieşire de tip drenă in gol (“open
drain”)
Justificaţi.
6. Aveţi de conectat la ieşirea unui inversor TTL (alimentat la Vcc=5V) de tip cu ieşire
de tip colector in gol (open-collector) de putere (ex. 7406 cu V OH max = 30V si
I OL max = 48mA) un LED (o diodă electro luminiscentă cu V F =1.8V si I F =20mA)
pentru a semnaliza starea ieşirii acestuia. Sunteţi obligaţi să folosiţi o altă sursă decât
sursa de alimentare Vcc si anume o sursă V+=+12V. Desenaţi o schemă completă (cu
ambele surse) şi corectă (justificaţi corectitudinea) de conectare. Calculaţi elementele
auxiliare de circuit necesare.
7. Aveţi la dispoziţie următoarele elemente pentru a realiza un montaj care sa ilustreze
funcţionarea (tabelul de adevăr) unei porţi NOR2 (2 intrări):
- 2 comutatoare electromecanice cu o singură cale (simbolizare )
- rezistoare
- o sursă de alimentare +5V cc
1/4

ELECTRONICA DIGITALA 2006/2007
- un LED (o diodă electroluminiscentă)
- o poartă NOR2 (in variantele TTL-74LS02 şi respectiv CMOS-74HC02).
Conectaţi corespunzător elementele respective pentru cele 2 montaje şi indicaţi cum se
dimensionează rezistoarele utilizaţi (se vor pune in evidenţă şi bornele de alimentare ale
porţilor). Scrieţi tabelul de adevăr astfel incat la intrări sa apară starea comutatoarelor
(închis-ON / deschis- OFF), iar la ieşire starea LED-ului (aprins/stins).
8. Ilustraţi cu o diagramă temporală corespunzătoare cum se definesc (şi se măsoară)
timpul de creştere (tr) şi respectiv de cădere (tf) pentru un impuls numeric de
tensiune? Dacă forma de undă numerică este periodică, ilustraţi pe o diagramă
temporală corespunzătoare cum se defineşte (şi se măsoară) perioada T, frecvenţa f şi
factorul de umplere (F.U. [%]) al acesteia? Prezentaţi o formă de undă numerică cu
factor de umplere de cca. 10% şi una cu un factor de umplere de cca. 90% (intr-o
reprezentare aproximativă).
9. Ilustraţi cu o schemă şi o diagramă temporală corespunzătoare cum se definesc şi se
măsoară timpii de propagare (tp HL şi tp LH ) ai unei porţi AND2 (o poartă cu caracter
neinversor).
10. Care sunt diferenţele principiale şi de utilizare, între un circuit TTL cu etaj de ieşire
normală ("totem pole") şi unul cu etaj de ieşire de tip colector in gol ("open
collector")?
11. Prezentaţi, principial şi comparativ (avantaje, dezavantaje), o magistrală (bus) de tip
colector in gol (open collector) şi una de tip tri-state (3-S).
12. Desenaţi caracteristica statică de transfer a unui inversor (de ex. TTL) cu intrare de tip
trigger Schmitt la care V P + = 2V, V P -- =1V , V OH = 3.5V, V OL = 0.2V. Ilustraţi cu o
diagramă temporală comutarea acestuia, atunci când la intrare se aplică un semnal
trapezoidal, cu timpi mari de creştere şi cădere (cu fronturi lente), având V IL =0.2V şi
V IH =3V (raportat la intrare). Consideraţi că timpii de propagare (tp HL şi tp LH ) sunt
nesemnificativi fată de timpul de creştere/descreştere al impulsului aplicat la intrare.
13. Cum se poate utiliza o poartă (un inversor) cu intrare de tip trigger Schmitt pentru
eliminarea efectului vibraţiilor proprii ("deparazitarea") ale unui contact (comutator
electromecanic, contact releu)? Ilustraţi cu o schemă şi o diagramă temporală
adecvată (puteţi utiliza caracteristica statică de la întrebarea 12).
14. Aveţi de trecut un semnal numeric V 1 , compatibil TTL, intre două secţiuni ale unui
sistem numeric care trebuie sa fie izolate galvanic intre ele (au mase diferite, cu
surse de alimentare diferite Vcc1=+5V şi
Vcc2=+5V), cu ajutorul unui optocuplor (barieră de
izolare optică). Aveţi la dispoziţie un optocuplor
(LED: V F =1.8V şi I F =8mA, fototranzistor: I C sat
=5mA la V CE sat =0.2V, V CE max > 5V), un inversor
TTL LS cu ieşire normală (ex. 74LS04), un
inversor TTL cu intrare trigger Schmitt (ex.
74LS14) şi rezistoare. Desenaţi o schemă completă (inclusiv sursele!) şi corectă
(justificaţi!) care sa ofere semnalul de ieşire V 2 pentru cea de a doua secţiune,
dimensionaţi rezistoarele utilizate.
2/4

ELECTRONICA DIGITALA 2006/2007
15. Descrieţi şi analizaţi funcţionarea unui inversor CMOS, punând în evidenţă
modificarea regimurilor de funcţionare a celor două tranzistoare (NMOS şi PMOS).
16. Cum este implementată o poartă NOR3 (cu 3 intrări) şi respectiv o poartă NAND2
(cu 2 intrări) în tehnologie CMOS? Ce înseamnă o poartă CMOS buferată (cu etaje de
separare) şi de ce practic toate sunt realizate astfel?
17. Prezentaţi comparativ caracteristicile statice de transfer pentru circuitele CMOS din
seriile 4000/74C, 74HC(74AC) şi 74HCT(74ACT); pentru fiecare din aceste serii
explicitaţi nivelele logice de intrare şi ieşire asociate.
18. De ce şi cum (circuitul de protecţie) se realizează protecţia la descărcări electrostatice
(ESD) pentru un circuit numeric CMOS? Ce se întâmplă dacă pe una din intrările unui
astfel de circuit, alimentat de exemplu la Vcc=+5V, se aplică direct o tensiune
negativă Vin = –1V (faţă de masa circuitului)? Dar dacă se aplică o tensiune pozitivă
Vin=+6V? Justificaţi.
19. Cum se evaluează puterea consumată (disipată) de o poartă CMOS ? Descrieţi şi
justificaţi care ar fi efectul oricărei intrări neconectate (in gol, flotantă) la o poartă
CMOS.
20. Cum este realizat un inversor “generic” în tehnologie BiCMOS? Care ar fi avantajele
şi dezavantajele acestei tehnologii?
21. Descrieţi pe scurt problematica migraţiei familiilor de circuite numerice CMOS către
tensiuni de alimentare mai scăzute (Low Voltage CMOS). Prezentaţi pe scurt două
familii LVCMOS, una cu nivele de intrare compatibile CMOS şi una cu nivele de
intrare compatibile TTL.
22. Prezentaţi standardul EIA RS-232 (caracteristici, nivele logice); prezentaţi o
conexiune cu translaţie de nivel de tip RS-232: TTL/RS232 -> RS-232/TTL (circuite,
probleme specifice)
23. Prezentaţi standardul EIA RS-422/485 (caracteristici, nivele logice); prezentaţi o
conexiune cu translaţie de nivel de tip RS-485: TTL/RS485 -> RS-485/TTL (circuite,
probleme specifice)
24. Pentru un CBB de tip D cu comutare pe front ("edge triggered") descrescător,
definiţi, explicaţi şi ilustraţi cu ajutorul unei singure diagrame temporale timpii de
propagare (tp HL şi tp LH ) de la intrarea de date D la ieşirea directă (Q), timpul de
setup (tsu) şi timpul de hold (th) ?
25. Ce se înţelege prin metastabilitate şi care sunt consecinţele acesteia? Cum ar arăta un
circuit de sincronizare care reduce probabilitatea apariţiei acestui fenomen?
26. Prezentaţi un circuit de memorie RAM static (SRAM) având organizarea N cuvinte x
8 biţi, cu intrări/ieşiri de date comune; prezentaţi ciclurile de citire (READ) şi de
scriere (WRITE) posibile pentru acesta.
3/4

ELECTRONICA DIGITALA 2006/2007
27. Prezentaţi comparativ celulele de memorare utilizate într-un circuit de memorie
SRAM (RAM static) şi unul DRAM (RAM dinamic).
28. Care sunt principalele diferenţe funcţionale între un circuit de memorie SRAM
(RAM static) şi unul DRAM (RAM dinamic) convenţional?
29. Prezentaţi un ciclu de citire tipic (READ) pentru un circuit DRAM convenţional.
30. Prezentaţi ciclurile de scriere (WRITE) posibile pentru un circuit DRAM
convenţional.
31. Prezentaţi cel puţin 4 (patru) aspecte specifice ale tehnologiei SDRAM (DRAM
sincron) prin raportare la tehnologia DRAM convenţional.
32. Prezentaţi un circuit EPROM împreună cu un ciclu de citire (READ) tipic pentru
acesta. Ce este un EPROM OTP ?
33. Prezentaţi cel puţin 5(cinci) aspecte specifice ale tehnologiei NAND FLASH, prin
raportare la tehnologia NOR FLASH.
34. Prezentaţi cel puţin 5(cinci) aspecte specifice ale tehnologiei FRAM (RAM
Feroelectric).
35. Ce sunt condensatorii (capacitorii) de decuplare, de ce şi cum se utilizează intr-un
sistem cu circuite integrate numerice?
36. Cum trebuie realizată legarea la masă în cazul unui sistem numeric propriu-zis sau
mixt (numeric şi analogic)?
37. Ce este diafonia (crosstalk), cum apare şi care sunt căile de reducere a acesteia?
38. Ce sunt terminatorii de linie, ce variante cunoaşteţi, de ce, cum şi când se
utilizează?
39. Ce sunt limbajele de descriere hardware (Hardware Description Languages)? Ce loc
ocupă limbajul VHDL între acestea?
40. Care sunt etapele care trebuiesc parcurse în implementarea unei aplicaţii (a unui
circuit logic) cu ajutorul unui circuit FPGA (VHDL & FPGA design flow)?
41. Prezentaţi principial un afişor 7 segmente in tehnologie LED (pentru o cifră),
precum şi tabela de adevăr a unui decodificator zecimal (Cod Binar Zecimal 8421) –
7 segmente care sa permită afişarea informaţiei numerice zecimale(CBZ 8421) cu
ajutorul lui.
OBSERVAŢII
Singurul material bibliografic admis şi în acelaşi timp obligatoriu este lista prezentă de subiecte, fără
nici un fel de adnotări !!
Lista respectivă este personală, în absenţa ei, studentul nu este admis pentru susţinerea
examenului scris. Tratarea tuturor subiectelor NU este obligatorie, în schimb trebuie obţinută nota 5 din
subiectele tratate pentru a se putea calcula nota finala.
4/4