Федеральное агентство по образованию

Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М. Ф. Решетнева

Кафедра ПНК

Отчёт по электромонтажной практике

Выполнили: студенты группы СП-51:

Ли К.,

Карасёв М.,

Смаль Д.

Проверил: Мусонов В. М.

Красноярск, 2006 г.

Содержание

Введение

Общий ход работы

Вывод

Введение

С 31 июля по 11 августа наша группа проходила практические занятия по электромонтажу. Мы поставили себе цель создать микросхему формирования импульсов. Для проверки микросхемы мы использовали генератор и осциллограф, на экране которого мы прослеживали преобразование сигналов в импульсы.

Для начала мы спланировали общий ход работы, продумали размещение резисторов, транзисторов, конденсаторов и др. элементов на плате. После этого мы непосредственно приступили к электромонтажу.

К пятнице 4 августа мы закончили общее конструирование платы и приступили к фиксированию показаний осциллографа.

Общий ход работы

В самом начале практики мы кратко ознакомились с техникой безопасности. Некоторые из нас раньше не сталкивались с электромонтажом, поэтому это было необходимо.

Техника безопасности включает в себя: во-первых, правила использования паяльника и паяльных средств; во-вторых, правила эксплуатации электроприборов, таких как генератор, осциллограф, Р/С «Баклан» и т. п. Внимательно ознакомившись с данными правилами, мы перешли к осмотру приборов.

Большое внимание мы уделили осциллографу, научились синхронизировать импульс, менять масштаб, сдвигать график по координатам и т. п. После всего этого мы перешли к электромонтажу.

Весь электромонтаж осуществлялся универсальной монтажной плате. Всего в работе было использовано 9 резисторов (среди них резисторы с сопротивлением на 5.6, 30, 0.72 кОм, а также один потенциометр), 3 конденсатора, 2 транзистора и несколько логических элементов.

Сначала мы смонтировали часть схемы (рис. 1), при этом еще до соединения всей схемы с триггером логическим, мы проверили работу потенциометра (рис. 2а, 2б).

Рис. 1

На рисунках 2 а, б приведены диаграммы, отображенные на экране осциллографа.

Диаграмма импульса до смещения:

Рис. 2 а

Диаграмма импульса после смещения:

Рис. 2 б

После этого мы подсоединили триггер (как показано на рисунке 1) и снова зафиксировали показания осциллографа.

Триггер логический предназначен для формирования синусоидальных сигналов в прямоугольные импульсы (рис. 3 а, б).

Рис.3 а

Рис. 3 б

Как мы видим, при крайних значениях графика синуса триггер меняет «единицу» на «0». Закончив с работой над триггером, мы приступили к монтажу ждущих мультивибраторов.

Мультивибратор – это своеобразный логический элемент, с помощью которого мы можем изменять длительность импульса. Этот интервал времени рассчитывается по формуле с прямо пропорциональной зависимостью от сопротивления резистора и ёмкости конденсатора:

t_имп=0,45*R*C

В нашем случае используется резистор с сопротивлением 15 кОм и конденсатор с ёмкостью 240 пФ. Таким образом, длительность импульса t_имп=0,45*15*10³*240*10^-12=1,62 мкс

На рисунке 4 изображена схема мультивибратора.

Рис. 4

Далее мы перешли к монтажу логических элементов. Так как их у нас было 2 (ЛА3 и ЛИ1), то мы припаяли специальную платформу для микросхем при необходимости их замены (рис. 5).

Рис. 5

Более подробно мы изучили микросхему ЛИ1, позволяющую выполнить логическую операцию «И». Свойство её таково, что при поступлении в неё двух импульсов (одного нормального, другого смещенного), микросхема выдаёт «единичный» импульс, который образуется перекрыванием «единиц» двух входящих импульсов (рис 6.)

Рис. 6

Такое преобразование называется логическим умножением (или операцией «И»). Для того чтобы ближе познакомиться с подобными операциями, мы кратко ознакомились с основами булевой алгебры.

Джордж БУЛЬ (2 ноября 1815, Линкольн, Великобритания — 8 декабря 1864, Баллинтемпль, Ирландия), английский математик и логик, один из основоположников математической логики. Разработал алгебру логики (булеву алгебру) («Исследование законов мышления», 1854), основу функционирования цифровых компьютеров.

Алгебра логики опирается на три основных операции: логическое сложение, логическое умножение и отрицание (инверсия). Все эти операции отражены в таблице 1.

Последний столбец отображает исключающую операцию «или». Эта операция контролирует четность и нечетность входящих импульсов. На выходе логического элемента с такой операцией «единица» будет лишь в том случае, если только один из входящих импульсов единичный. В других случаях на выходе будет «0».

X1	X2	X1+X2	X1*X2
0	0	0	0	1	1	1	1	0
0	1	1	0	0	1	1	0	1
1	0	1	0	0	1	1	0	1
1	1	1	1	0	0	0	0	0

Табл. 1 (таблица истинности)

После ознакомления с этой таблицей мы перешли к изучению основных комбинаций булевой алгебры.

1. Сложение X: 2. Умножение X: 3. Инверсия (одинарная и двойная)

X+1=1 X*1=X

X+X=X X*X=X

X+X+X+…+X=X X*X*X*…*X=X

X+0=X X*0=0

X₁+X₂=X₂+X₁ X₁*X₂=X₂*X₁

«Закон поглощения»:

X₁*(X₁+X₂)=X₁ или (если раскроем скобки) X₁+ X₁*X₂=X₁

Докажем этот закон.

Представим X₁ как X₁*1, тогда получим:

X₁*1+ X₁*X₂=X₁*1

Вынесем X₁ за скобку:

X₁*(1+X₂)=X₁*1

В результате получим тождество X₁*1= X₁*1.

Доказано.

Законы Де Моргана:

,

Можно убедиться в верности этих равенств, проверив их по таблице 1. (В таблице пятый и восьмой столбцы одинаковы, как и шестой с седьмым).

После этого мы познакомились с устройством ячейки памяти. Ячейка памяти состоит из двух взаимосвязанных логических элементов (рис. 7). Такая ячейка способна хранить один бит информации.

Если при таком включении мы подадим «ноль» на вход верхнего ЛЭ, то на выходе Q будет «1», а на выходе P будет «0», и, наоборот, если мы подадим «ноль» на вход нижнего ЛЭ, то на выходе P будет «1», на выходе Q будет «0». Такая схема будет хранить любое из двух состояний сколь угодно долго, пока на входах ЛЭ будет «1».

Рис. 7

Когда мы закончили изучать теоретическую часть, мы начали фиксировать показания осциллографа на восьми контрольных точках стенда. Для увеличения объёма данных мы сняли показания при крайних положениях потенциометра (на максимуме и на минимуме).

При максимальном положении:

Первая контрольная точка: Вторая контрольная точка:

Третья контрольная точка: Четвертая контрольная точка:

Пятая контрольная точка: Шестая контрольная точка:

Седьмая контрольная точка: Восьмая контрольная точка:

При минимальном положении потенциометра осциллограф выдавал следующие показания:

Первая контрольная точка: Вторая контрольная точка:

Третья контрольная точка: Четвертая контрольная точка:

Пятая контрольная точка: Шестая контрольная точка:

Седьмая контрольная точка: Восьмая контрольная точка:

Более всего нас интересовали показания на 8-й контрольной точке. На ней мы замерили максимальное и минимальное расстояния между соседними импульсами. Максимальное расстояние составило 80 микросекунд. Минимальное – стремилось к 0. Длительность импульса была равна 3-м микросекундам.

П осле снятия показаний мы приступили к монтажу триггера К155ТМ2 (иначе он называется D-триггер). D-триггер предназначен для уменьшения частоты импульсов. Он содержит 4 входа (S, C, D, R) и 2 выхода (Q и ). (Рис. 8)

C	D	Q
	0	0
	1	1

Табл. 2

Рис. 8

Схема работы D-триггера показана в таблице 2.

Если несколько таких триггеров объединить вместе, то мы получим устройство, называемое регистром. Регистры предназначены для хранения информации и последующей её выдачи.

На практике мы ознакомились со сдвиговым регистром. Благодаря сдвигам, регистр может изменять полученную информацию о числах десятичной кодировки. Например, пусть регистр получил импульс «1 0 0 1 0». В двоичной системе кодировки он имеет численное значение «18». Тогда после сдвига вправо на выходе будет импульс «1 0 0 1», имеющий значение «9». А после сдвига влево будет импульс «1 0 0 1 0 0» со значением «36». Таким образом, сдвиг вправо делит число в 2 раза, а сдвиг влево умножает это число в 2 раза.

Кроме регистров существуют ещё арифметическо-логические устройства (АЛУ), которые способны выполнять простейшие арифметические операции.

После того, как был подключен триггер, мы с помощью коммутатора проследили на осциллографе уменьшение в два раза частоты импульсов.

На первой позиции (поз. 9) осциллограф выдавал следующее изображение:

На второй позиции (поз.10):

Мы видим, что период увеличился в 2 раза, а, следовательно, частота сократилась также в 2 раза.

И на последней позиции (поз.11):

Здесь также частота сократилась в 2 раза.

Н а рисунке 9 приведена схема формирования видеоимпульсов, собранная с использованием D-триггера.

Рис. 9

После этого мы произвели некоторые изменения на платформе

под D-триггером с целью замены этого триггера на новый

JK-триггер. Схема с JK-триггером отображена на рисунке 10.

Рис. 10

В результате, подключив «землю» к входам 3, 4, 5 мы получили на выходе напряжение логической единицы: до присоединения «земли»: