
- •Учебно-методическое пособие исследование цифровых схем в лабораторном комплексе на базе настольной рабочей станции ni elvis II
- •1. Введение 1
- •2. Особенности построения и функционирования лабораторного комплекса на базе настольной рабочей станции ni elvis II 14
- •3. Принципы работы и инструкции по взаимодействию с виртуальными и реальными приборами 32
- •4. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Схемотехника» 61
- •5. Методические рекомендации по разработке курсового проекта с использованием среды ni Multisim и рабочей станции ni elvis II 136
- •1.Введение
- •1.1.Лабораторный комплекс для исследования цифровых схем как измерительная система и устройство сбора данных
- •1.2.Структура измерительной системы в методологии компании National Instruments (ni)
- •1.3.О принципах функционирования осциллографов
- •1.4.О частоте дискретизации
- •1.5.Типы источников сигналов и схемы измерений
- •1.4. Плавающий источник сигнала
- •2.Особенности построения и функционирования лабораторного комплекса на базе настольной рабочей станции ni elvis II
- •2.1.Общая характеристика и структура лабораторного комплекса
- •2.2.Аппаратная часть комплекса
- •2.3.Включение рабочей станции
- •3.Принципы работы и инструкции по взаимодействию с виртуальными и реальными приборами
- •3.1.Функциональный генератор (Functional Generator, fGen) – fgen.Exe
- •Порядок использования функционального генератора
- •3.2.Регулируемые источники питания (Variable Power Supplies, vps) – vps.Exe
- •Порядок использования регулируемых источников питания
- •3.3.Цифровой мультиметр (Digital MultiMeter, dmm) – dmm.Exe
- •Порядок использования цифрового мультиметра
- •3.4.Осциллографы, используемые в лаборатории «Схемотехника»
- •3.5.Встроенный цифровой осциллограф рабочей станции (ni scope) – scope.Exe
- •Порядок использования встроенного осциллографа ni scope
- •3.6.Модульный цифровой осциллограф ni pci-5114
- •Порядок использования
- •Курсорные вычисления
- •3.7.Аналоговый осциллограф с1-99
- •Порядок использования осциллографа с1-99
- •3.8.Краткие сведения о платах ni pci-6533 и cb-68lpr
- •3.9.Счетчики/таймеры (Counters/Timers)
- •3.10.Конфликты ресурсов
- •4.Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Схемотехника»
- •4.1.Лабораторная работа 1. Изучение рабочей станции, работы функционального генератора и осциллографов
- •Порядок выполнения работы
- •Варианты заданий
- •4.2.Лабораторная работа 2. Исследование работы формирователя логического сигнала 1-го типа
- •Варианты заданий
- •Порядок выполнения работы
- •1. Получение передаточной характеристики (хвв) для ненагруженной схемы (Рис. 4 .29).
- •4. Измерение динамических параметров сигнала при отсутствии нагрузки на выходе схемы (Рис. 4 .32).
- •5. Получение зависимости динамических параметров сигнала на выходе схемы от величины емкостной нагрузки (Рис. 4 .33).
- •Содержание отчета
- •Задание по уирс
- •4.3.Лабораторная работа 3. Исследование работы формирователя логического сигнала 2-го типа
- •Варианты заданий
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Задание по уирс
- •4.4.Лабораторная работа 4. Исследование работы инвертора ттл
- •Порядок выполнения работы
- •1. Получение передаточной характеристики (хвв) для ненагруженной схемы.
- •Содержание отчета
- •Варианты заданий
- •Задание по уирс
- •4.5.Лабораторная работа 5. Исследование работы инвертора кмоп
- •Краткое описание принципов работы элементов кмоп
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Задание по уирс
- •4.6.Лабораторная работа 6. Изучение виртуального датчика временных последовательностей (виртуального двп)
- •Порядок работы с виртуальным двп
- •4.7.Лабораторная работа 7. Изучение работы синхронных rs- и d-триггеров
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •4.8.Лабораторная работа 8. Изучение работы мультиплексоров
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •4.9.Лабораторная работа 9. Изучение работы регистров (сдвигателей)
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •4.10.Лабораторная работа 10. Изучение работы счетчиков
- •Варианты заданий для к155ие6
- •Варианты заданий для к155ие7
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •5.Методические рекомендации по разработке курсового проекта с использованием среды ni Multisim и рабочей станции ni elvis II
- •Порядок моделирования схем
- •Пример разработки курсового проекта
- •Литература, ссылки на источники информации по рабочей станции, дополнительному оборудованию и программному обеспечению
Порядок выполнения работы
Для собранной схемы с параметрами: n-p-n транзистор, +ЕП = +5В, -ЕБ = -5В в дальнейшем предлагается воспользоваться алгоритмами выполнения лабораторной работы 2.
1. Получение передаточной характеристики (ХВВ) для ненагруженной схемы.
Повторите все пункты части 1 лабораторной работы 2.
2. Получение входной характеристики IВХ = f(UВХ).
Повторите все пункты части 2 лабораторной работы 2.
3. Получение выходной (нагрузочной) характеристики U1ВЫХ = f(IНАГР).
Повторите все пункты части 3 лабораторной работы 2.
4. Получение выходной (нагрузочной) характеристики U0ВЫХ = f(IНАГР).
Повторите все пункты части 3 лабораторной работы 2. Примите во внимание изменения в схеме эксперимента:
В пункте 1: в части окна «питание+» приложения VPS установите значение UВХ=U1
В пункте 3: убедитесь в наличии на выходе схемы напряжения логического нуля, UВЫХ≤U0
В пункте 7: значение SUPPLY+ (UВХ) в этом эксперименте остается неизменным и равным U1.
5. Измерение динамических параметров сигнала при отсутствии нагрузки на выходе схемы.
Повторите все пункты части 4 лабораторной работы 2.
6. Получение зависимости динамических параметров сигнала на выходе схемы в зависимости от величины емкостной нагрузки.
Повторите все пункты части 5 лабораторной работы 2.
7. Исследование влияния антинасыщающих диодов в цепи обратной связи на динамические параметры схемы для различных значений R1.
Содержание отчета
Бригадное задание
По экспериментальной ХВВ определить величины U0ГР, U1ГР, вычислить U0П и U1П и результаты записать в табл. 3.3.2. Сравнить с вычисленными значениями помехоустойчивости.
По экспериментально снятым входным характеристикам определить I1ВХ и I0ВХ и вписать в табл. 3.3.1.
По экспериментальной выходной характеристике определить I0НАГРМАКС и I1НАГРМАКС. Вычислить п, полученное на основании экспериментальных данных. Вписать в табл. 3.3.1. Сравнить с вычисленными значениями.
Указать на экспериментально снятой осциллограмме величины замеренных динамических параметров схемы. Вписать в табл. 3.3.3.
Построить зависимости сигнала t01, t10, tp, tзр01, tзр10 от емкостной нагрузки и оценить ее влияние на максимальную частоту работы схемы.
Указать на осциллограмме влияние величины R1 на динамические параметры схемы (при наличии антинасыщающих диодов и без них).
Задание по уирс
Оформить результаты УИРС в соответствии с порядком выполнения УИРС, составленным при предварительной подготовке к работе. Сделать выводы по полученным результатам.
nмакc = f(R1).
nМАКС = f (R2).
nМАКС = f(RK).
ΔU°n =f(R1).
ΔU°n = f(R2).
t01 = f(R2) – в схеме с антинасыщающими диодами.
t01 = f(R2) – в схеме без антинасыщающих диодов.
t10 = f(Rl) – в схеме с антинасыщающими диодами.
t10 = f(Rl) – в схеме без антинасыщающих диодов.
tp = f(R1) – в схеме с антинасыщающими диодами и в схеме без этих диодов;
4.4.Лабораторная работа 4. Исследование работы инвертора ттл
Цель работы: экспериментальное изучение элементов транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).
Подготовка к лабораторной работе
Подготовка к работе состоит из изучения работы элементов ТТЛ и ознакомления с основными зависимостями и параметрами элементов ТТЛ.
В Табл. 4 .13 приведены параметры элементов ТТЛ различных серий. Подготовка к работе включает в себя составление отчета. На первом листе приводятся рисунок схемы модификации ТТЛ, которую предстоит исследовать (см. варианты заданий), и минимальный кодовый набор, необходимый для проверки правильности функционирования схемы.
Табл. 4.13. Параметры элементов ТТЛ различных серий
Параметр |
Серия (модификация) |
||||
|
К155 |
К131 |
К158 |
К531 |
К555 |
t10Змакс, нс |
15 |
10 |
100 |
5 |
2 |
t01Змакс, нс |
22 |
10 |
100 |
4,5 |
2 |
I0вх макс, мА |
1,6 |
2,3 |
0,18 |
2 |
0,4 |
I0н макс, мА |
16 |
23 |
1,8 |
20 |
4 |
I1вх макс, мА |
0,04 |
0,05 |
0,012 |
0.05 |
0,02 |
I1н макс, мА |
0,4 |
0,05 |
0,012 |
0,5 |
0,2 |
U0вых макс, В |
0,4 |
0,35 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
U1вых макс, В |
2,4 |
2,4 |
2,3 |
2,7 |
2,7 |
Pпотр.стат, мВт |
22 |
44 |
2 |
19 |
10 |
f раб.макс, мГц |
10 |
30 |
3 |
50 |
50 |
Сн.макс, пФ |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |