
- •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
1.4. Плавающий источник сигнала
Цифровые осциллографы используют аналого-цифровое преобразование (АЦП). При этом входной и выходной сигналы подаются на его входы в качестве аналоговых сигналов и для их подключения можно использовать один из двух способов: измерение сигналов по схеме с общим заземленным проводом (reference single ended, RSE) или же с дифференциальной схемой подключения (nonRSE, NRSE).
Табл. 1.1. Соответствие аналоговых входов
Разъемы макетной платы NI ELVIS II |
Дифференциальная схема (по умолчанию) |
Схемы RSE/NRSE |
AI0+ |
AI0 + |
AI 0 |
AI0– |
AI0 – |
AI 8 |
AI1+ |
AI1 + |
AI 1 |
AI1– |
AI1 – |
AI 9 |
AI2+ |
AI2 + |
AI 2 |
AI2– |
AI2 – |
AI 10 |
AI3+ |
AI3 + |
AI 3 |
AI3– |
AI3 – |
AI 11 |
AI4+ |
AI4 + |
AI 4 |
AI4– |
AI4 – |
AI 12 |
AI5+ |
AI5 + |
AI 5 |
AI5– |
AI5 – |
AI 13 |
AI6+ |
AI6 + |
AI 6 |
AI6– |
AI6 – |
AI 14 |
AI7+ |
AI7 + |
AI 7 |
AI7– |
AI7 – |
AI 15 |
AISENSE |
– |
AI SENSE |
AIGND |
AI GND |
AI GND |
При получении осциллограмм сигналов на входе и/или выходе логического ключа (вентиля) вход и выход ключа являются заземленными источниками сигналов, поэтому они подключаются к осциллографу по схеме с общим заземленным проводом, как показано в примере на Рис. 1 .3. Для этого вход (выход) ключа подсоединяется к сигнальному входу канала осциллографа BNC+, который соответствует центральному проводнику коаксиального кабеля или коаксиального разъема. Общая точка исследуемой схемы подсоединяется к входу BNC‑ канала осциллографа, который соответствует внешнему проводнику (оплетке) коаксиального кабеля или коаксиального разъема. Если используются гнезда аналоговых входов макетной платы, то вход (выход) ключа надо присоединить к одному из гнезд аналогового ввода AI+, а заземление сигнала – к гнезду AI‑.
Рис. 1.3. Подключение сигнала в схеме с общим заземленным проводом. Источник сигнала EСИГН привязан к земле
Если необходимо провести измерение броска тока от источника питания при переключении ключа, то мы имеем плавающий источник сигнала: разность потенциалов на резисторе небольшого сопротивления (10 Ом), включенного в коллекторную цепь или цепь стока (Рис. 4 .36 и Рис. 4 .43). Выходное напряжение на этом резисторе не связано с общей цепью заземления и надо произвести подключение источника сигнала по дифференциальной схеме, как показано в примере на Рис. 1 .4. Для этого выводы резистора подсоединяются ко входам BNC+ и BNC– канала осциллографа без заземления. Если используются гнезда аналоговых входов макетной платы, то выводы резистора надо присоединить к гнездам аналогового ввода AI+ и AI- (см вживую).
Рис. 1.4. Подключение сигналов в дифференциальной схеме. Источник сигнала EСИГН не привязан к земле