Výukové moduly logických obvodů s nízkou napěťovou úrovní

Lukáš Ryba

Bakalářská práce

Education modules with Low-voltage logic gates

Anotace:

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací modulů s nízkou napěťovou úrovní, které jsou kompatibilní se stavebnicí RC didactic (Domino). Moduly slouží k výuce předmětů, zabývající se především číslicovou elektronikou. Práce je rozdělena do osmi základních kapitol. Druhá kapitola "Výběr IO pro realizaci modulů" obsahuje historii logických obvodů, přehled řad vyráběných technologiemi TTL a CMOS včetně komentářů. Kapitola třetí s názvem "Použité napěťové úrovně v modulech" popisuje napěťové úrovně využívané v číslicové elektronice a možnosti převodu určitých napěťových úrovní nejen mezi výrobními technologiemi TTL a CMOS, ale i v systémech obsahující jednu technologii. Čtvrtá kapitola "Software použitý k návrhu modulů" popisuje program Eagle, ve kterém byly navrženy schémata a desky plošných spojů modulů realizovaných v rámci této bakalářské práce a simulátor elektronických obvodů Tina-TI. Kapitola pátá pod názvem "Přehled a popis výukových modulů" popisuje schémata zapojení, realizaci a funkci modulů, včetně příkladu možné realizace ve výuce. Šestá kapitola "Výroba a realizace navržených modulů" komentuje výrobu modulů, od návrhu v softwaru Eagle přes osazení, pájení až po finální produkt. Kapitola sedmá "Ověření funkčnosti, měření a vyhodnocení modulů" obsahuje postup měření modulů s daným zapojením logické funkce včetně grafů a vyhodnocení daného měření. Poslední osmou kapitolu je "Závěr", kde jsou zmíněny výsledky této bakalářské práce. V přílohách je umístěn seznam použitých součástek, schémata a návrhy desek plošných spojů navržených modulů a možnosti zapojení logických funkcí hlavních součástek.

Abstract:

This thesis describes the design and implementation of modules with low voltage levels that are compatible with RC didactic kit (Domino). The modules are used for teaching purposes, mainly dealing with digital electronics. The work is divided into eight chapters. The second chapter, "Selection of IC Modules for the Implementation" contains the history of logic circuits, overview of series produced by TTL and CMOS technologies, including comments. The third chapter entitled "Applied Voltage Levels in the Modules" describes the voltage levels used in digital electronics and the possibility of transferring certain voltage levels, not only between production TTL and CMOS technologies, but also in systems containing just one technology. The fourth chapter "Software used for the Design of Modules" describes the Eagle program, in which was designed electric diagrams and PCBs, which were realized in this thesis. And also simulator of electronic circuits Tina-TI. The fifth chapter entitled "Overview and Description of Teaching Modules" describes diagrams, implementation and function of modules, including an example for possible implementation in the school lessons. The sixth chapter "Production and Implementation of the Proposed Modules" comments production of modules, from the design software Eagle over mounting, soldering to the final product. Chapter seven "Measurement and Evaluation" contain measuring modules procedure, with that logic functions, including charts and evaluation of the measurement. The last eighth chapter is "The Conclusion", where are discussed the results of this work. In the appendix is bill of material, electric drawings and designs of module PCBs and the possible connections of the main components.

Klíčová slova

RC didactic (Domino), Eagle, TTL, CMOS, IO (integrovaný obvod)

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 5. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 16. 6. 2015
• Vedoucí: Ing. Leoš Petržílka

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Bakalářský studijní program / obor:
Elektrotechnika a informatika / Elektronické informační a řídicí systémy