Лабораторная работа 4. Комбинационные логические цепи. Измерительные приборы.

  Цель работы: ознакомиться с методикой синтеза комбинационных логических цепей (КЛЦ), моделированием дискретных интегральных схем (ИС) в ППП МСАР-5; имитацией измерительных приборов в ПППWorkBenchи определением погрешностей измерений.

1. Задание к работе

1. Провести синтез КЛЦ с помощью карт Карно: 1) уровни интегральных схем ТТЛ; 2) частота входного сигнала 10 МГц; 3) вид логической функции: ;

4) базис 2И-НЕ, 4И-НЕ.

45

стабилизатора провести при входном напряжении u₁ равном 15 В и его нестабильности равной  0,5 В. Выходное напряжение стабилизатора u₂ = 5,6 В при нестабильности 0,5 %. Максимальный ток нагрузки стабилизатора I_н = 5 мА.

Принцип работы параметрического стабилизатора по схеме на рис. 1 заключается в постоянстве тока I через резистор R₀ согласно выражению

I = (u₁ - u₂) / R₀ = I_ст + I_н = const. (2.2.1.)

Рис. 2.2.1.

Ф

18

изически этот принцип основан на наличии участка электрического (зенеровского) пробоя на обратной ветви ВАХ диода, ограниченного максимальным I_{ст max} и минимальным I_{ст min} токами стабилизации при соответствующих им напряжениях U_{ст max} и U_{ст min}. Крутизна этого участка определяет дифференциальное сопротивление стабилитрона. Для работы стабилизатора должны быть соблюдены условия: I_ст  I_{ст min} при

I_н = I_{н max} и u₁ = u_{1 min}, а также I_ст < I_{ст max} при I_н = 0 и u₁ = u_{1 max}. Величина резистора

R₀ = (u_{1 min} - u_{2 min}) / (I_{ст min} + I_{н max}) . (2.2.2.)

Коэффициент стабилизации стабилизатора K_ст, его выходное сопротивление R_вых и коэффициент полезного действия (КПД) в номинальном режиме  рассчитываются по выражениям

K_ст=(u₁/u₁)/(u₂/u₂) =u₂R₀ / r_дu₁; (2.2.3.)

R_вых= r_д; (2.2.4.)

=[(u₂I_н)/(u₁I)]100 %. (2.2.5.)

Для проведения расчётов необходимо выбрать соответствующий стабилитрон, выписать его справочные параметры.

2

19

.3. К п. 1.3 изучить ограничитель напряжения - простейший функциональный узел, формирующий на выходе сигнал, совпадающий по форме с входным, если мгновенное значение последнего не выходит за пределы заданных порогов ограничения. При выходе сигнала за порог ограничения выходное напряжение фиксируется на постоянном уровне ограничения [5, с. 82-87]. Диод в составе ограничителя рассматривается как вентильный элемент, который в открытом состоянии представляет линейное сопротивление. Вольтамперная характеристика диода в открытом состоянии принята в виде: i_д = f(u_д) = 1,5u_д . Сопротивление закрытого диода представляется равным бесконечности. При построении характеристик не

4.5. Уяснить, какие элементы схемы усилителя определяют работу на переменном токе и каким образом.

Контрольные вопросы

1. Опишите основное назначение диодов и приведите основные категории их классификации.

2. Приведите качественное и количественное отличие токов через диод на прямой обратной ветви ВАХ.

3. Изложите способ использования участка зенеровского пробоя ВАХ диода в стабилизаторе напряжения.

4. Поясните понятие “дифференциальное сопротивление” диода..

5. В чём заключается принцип работы ПСН?

6. Назовите основные узлы нелинейного ПрЧ.

7. Почему в нелинейном ПрЧ используется диод в качестве элемента, который должен иметь нелинейную амплитудную характеристику?

8. Почему усилитель, исследуемый в работе, считается выполненным по схеме “с общим эмиттером”?

9. Что понимается под термином “режим по постоянному току” БПТ, ПТ?

10. Каким образом Вы введёте в ППП MCAP параметры транзисторов и ОУ?

44

В режиме анализа по переменному току установить режим транзисторов по постоянному току. Величина базового тока, определяющего ток коллектора, устанавливается резистором R₁ (символ "*" показывает, что величина элемента подбирается при настройке).

Для установки значения I_C использовать резистор R_И.

3.3. Для выполнения задания по п. 1.4, в ППП MCAР в режиме временного анализа исследовать схемы усилителей:

а) рассмотреть диаграммы сигналов на всех электродах БПТ, ПТ на участке времени от момента включения до 250-400 мс;

б) определить параметры усилителей в установившемся режиме. Величина резистора R (рис. 2.2.1.2.) выбирается произвольно в интервале от 200 Ом до 2 кОм;