методичка. методичка по лабам Основы электроники. Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине Основы электроники
 Скачать 2.57 Mb.
|
Контрольные вопросы:Какова величина напряжения питания элемента ТТЛ логики? Какова величина напряжения питания элемента ЭСЛ логики? Какая характерная особенность ТТЛ логики? Что является основой базового логического элемента ЭСЛ? Чему равно напряжение логической единицы? Чему равно напряжение логического нуля? СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Электротехника / Под ред. проф. В.Г.Герасимова, - М: Высшая школа, 1985. 2. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., шатерников В.Е. Электротехника. – М: Энергоатомиздат, 1987. 3. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. - М: Энергоатомиздат, 1985. 4. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М.: Высшая школа, 2003. 5. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / Под ред. проф. В. Г. Герасимова.- М: Высшая школа, 1987. 6. Рекус Г.Г., Белоусов А.И. Сборник задач по электротехнике и основам электроники.- М: Высшая школа, 1991. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника. Ростов-на Дону, Феникс, 2000. Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций. Санкт-Петербург, “Корона принт” 1998. Перельман Б.Л. Справочник по полупроводниковым приборам. М.: Микротех. 1996. Шихин А.Я. Электротехника. М.: Высшая школа, 2001. Завадский В.А. Компьютерная электроника, ТОО ВЕК, Киев, 1996. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника. Горячая линия- Телеком, М. 1999. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC (Electronic Workbench). М.: Солон Р, 2000. Резников Б.Л. Виртуальное исследование полупроводниковых приборов и аналоговых схем на IBM PC. М., МГТУ ГА, 2001. Резников Б.Л., Зотов А.Б., Компьютерное моделирование устройств электроники, М., МГТУ ГА, 2001. Резников Б.Л., Журавлев А.А. Пособие к выполнению лабораторной работы №4. М., МГТУ ГА, 2002. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7.0. M.: Горячая линия – Телеком, 2003. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9исследование логических элементов Цель работы: приобретение основных навыков работы с моделирующими программными пакетам ELEKTRONICS WORKBENCH и исследование логических элементов. Основные сведенияELEKTRONICS WORKBENCH (EBw) – система для схемотехнического моделирования аналоговых и цифровых радиоэлектронных устройств различного уровня сложности исследования процессов в них. Программа EBw использует стандартный интерфейс Windows. Окно программы EBw содержит поле меню, полосы инструментов, библиотеки компонентов и контрольно-измерительных приборов. Все кнопки имеют подсвечивающие подсказки. В рабочем поле окна располагают моделируемую схему с подключёнными к ней иконками контрольно-измерительных приборов и краткое описание схемы (Description) на английском языке. Каждый из приборов в рабочем окне может быть развёрнут для установки режимов его работы и рассмотрения измеряемых данных. В программе EBW представлены модели цифровых микросхем серий SN74 и CD 4000. Для конкретных ИМС вместо символов хх ставятся соответствующие номера, например, SN7407 или CD4084 и т.д. Эти серии содержат ИМС различных логических элементов, триггеров, разнообразных комбинационных и последовательностных устройств. Каждая серия обозначена пиктограммами с соответствующими номерами серий. Чтобы выбрать ИМС определённой серии необходимо вытащить соответствующую пиктограмму в окно сборки схемы. При этом появляется список микросхем этой серии, из которых выбирают нужную. Основные принципы работы и моделированияЛогические элементы представлены условно-графическими обозначениями, а также наборами конкретных микросхем этих элементов. Число входов логических элементов, представленных графическими символическими обозначениями можно установить в разделе Number of Inputs диалога соответствующего элемента. Каждый набор ИМС, представленный в нижней части, содержит микросхемы соответствующих элементов из различных серий. Основные и универсальные логические элементы: AND gate – элемент И (конъюнктор), OR gate- элемент ИЛИ (дизъюнктор), NOT gate - элемент НЕ (инвертор), NOR gate - элемент ИЛИ-НЕ, NAND gate - элемент И-НЕ, XOR gate – сумматор по модулю 2 (элемент неравнозначности), XNOR gate - элемент равнозначности. Цифровые устройства: Half Adder – одноразрядный полусумматор, Full Adder - одноразрядный полный сумматор, Multiplexers – мультиплексоры, Demultiplexers – демультиплексоры, Encoders –декодеры, Coders –кодеры, Arithmetic – арифметико-логические устройства, Counters – счётчики, Shift Registers – регистры сдвига, Flip-Flop – триггеры типов RS, JK, D. Индикаторы: измерители непрерывных величин (вольтметры, амперметры), для исследования цифровых схем указанные приборы являются не удобными. В цифровых схемах требуется индикация логических уровней Лог. «0» и Лог. «1». Для этого служит Bulb – контрольная лампочка, она светится при подаче на неё Лог. «1» и гаснет при подаче Лог. «0». Переключатели: Switch служат для подачи сигналов Лог. «0» и Лог. «1» на входы разнообразных комбинационных и последовательностных цифровых устройств при исследовании законов их функционирования. К каждому переключателю в цепи через диалог назначается специфическое имя в виде одного символа. При нажатии на клавишу «Кеу» с этим символом меняет он меняет своё состояние, замыкая или размыкая цепь, в которой он включён. Функциональный генератор Function Generator служит для исследования законов функционирования последовательностных цифровых устройств. Функциональный генератор снабжён следующими возможностями управления: выбор формы входного сигнала (синусоидальной, треугольной и прямоугольной); Frequency – установка частоты выходного сигнала, Duty cycle – установка коэффициента заполнения (для прямоугольных сигналов, используемых в цифровых устройствах, это отношение длительности импульса к периоду повторения); Amplitude – установка амплитуды выходного сигнала; Offset – установка постоянной составляющей выходного сигнала, при исследовании цифровых схем постоянной составляющей подавать не нужно. Что касается других приборов для работы с цифровыми сигналами: генератор слов, логический анализатор, логический преобразователь, то они будут рассмотрены в описаниях тех лабораторных работ, где они будут использоваться. 1.3 Таблицы истинности логических элементов Таблицы истинности служат для табличного способа задания логических функций. В таблице истинности приводятся все возможные сочетания значений аргументов и соответствующие им значения логической функции. Если число аргументов функции равно п то число различных сочетаний значений аргументов составляет (2)п, а число различных функций п аргументов (2)(2)п. Так при п = 2 число наборов значений аргументов равно (2)2=4, а число функций (2)4 = 16. Таблица истинности для логических функций одного аргумента приведена в табл.1.1. Табл. 1.1
Существуют всего четыре функции одного аргумента. Из них интерес представляет только функция F2, называемая функцией инверсии, т.е. значение функции обратно значению аргумента. Логический элемент, реализующий функцию инверсии называется инвертором (функция НЕ). Его условное обозначение таково:  Кружочек справа от прямоугольника символизирует операцию инверсии. Таблицы истинности функции двух аргументов представлена табл. 1.2 табл. 1.2
F1 – логическое умножение (конъюнкция), функция И, F6 – сложение по модулю 2 (неравнозначность), исключительное ИЛИ, F7 – логическое сложение (дизъюнкция), функция ИЛИ, F8 - логическое сложение с инверсией, функция ИЛИ-НЕ, F9 - сложение по модулю 2 с инверсией (равнозначность), F14 - логическое умножение с инверсией, функция И-НЕ. Логические элементы, реализующие указанные функции, имеют следующие условные обозначения: логическое умножение (конъюнкция), функция И, AND gate  логическое умножение с инверсией, функция И-НЕ, NAND gate  логическое сложение (дизъюнкция), функция ИЛИ, OR gate  логическое сложение с инверсией, функция ИЛИ-НЕ, NOR gate  сложение по модулю 2 (неравнозначность), исключительное ИЛИ, XOR gate  сложение по модулю 2 с инверсией (равнозначность), XNOR gate  Уровни напряжений Лог. «0» и Лог. «1», подаваемых на входы логических элементов зависят от используемой серии ИМС. Так, для серий транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) серии SN74 уровень Лог.«0» составляет от 0 до 0,5В, а уровень Лог.«1» составляет от 2,5 до 5,0В. Для ИМС CD 4000 уровень Лог.«0» составляет от 0В, а уровень Лог.«1» составляет 9В. 1.4 Порядок выполнения лабораторной работы №11.4.1 Собрать схему для исследования двухвходовых логических элементов И и И-НЕ, показанную на рис. 1 Входы логических элементов через переключатели 1, 2, 3, 4 (переключатели должны обозначаться одним символом) подключить к шинам Лог.«1» с напряжением +4В и Лог.«0» с напряжением 0В. Коммутируя различные шины с входами логических элементов Х1 и Х2 в соответствии табл. 1.1, необходимо регистрировать уровни выходных напряжений на выходах Yлогических элементов И и И-НЕ с помощью индикаторных лампочек Bulb1 и Bulb2.  Рисунок 1.1 – схемы И и И-НЕ.1.4.2 Собрать схему для исследования двухвходовых логических элементов ИЛИ и ИЛИ-НЕ. Схема собирается аналогично предыдущей, но с заменой элементов И и И-НЕ на элементы ИЛИ и ИЛИ-НЕ.  Рисунок 1.2 - схемы ИЛИ, ИЛИ-НЕ.Коммутируя различные шины с входами логических элементов Х1 и Х2 в соответствии табл. 1.1, необходимо регистрировать уровни выходных напряжений на выходах Yлогических элементов с помощью индикаторных лампочек Bulb1 и Bulb2. 1.4.3 Собрать схему для исследования двухвходовых логических элементов равнозначности и неравнозначности. Схема собирается аналогично предыдущей, но с заменой элементов ИЛИ и ИЛИ-НЕ на элементы равнозначности и неравнозначности.  Рисунок 1.3Коммутируя различные шины с входами логических элементов Х1 и Х2 в соответствии табл. 1.1, необходимо регистрировать уровни выходных напряжений на выходах Yлогических элементов с помощью индикаторных лампочек Bulb1 и Bulb2. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||