Пензенский государственный университет

Схемотехника цифровых устройств

Учебно-методическое пособие

ПЕНЗА

УДК 621.382:621.396.6

Изложены сведения о принципах функционирования основных узлов цифровых устройств, методика выполнения лабораторных работ, целью которых является не только практическое знакомство с узлами цифровой техники, но и выработка практических навыков инженерного проектирования и наладки устройств на микросхемах малой и средней интеграции. Методика рассчитана как на применение универсальных стендов-конструкторов, так и на компьютерное моделирование.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре “Вычислительная техника” и предназначено для студентов, обучающихся по направлению 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» с разными профилями подготовки., в которых предусмотрено изучение схемотехники современных устройств.

С о с т а в и т е л ь Л.А.Брякин

Введение

В данной работе изучаются принципы функционирования и применения основных узлов цифровых устройств, реализованных в виде микросхем малой и средней степени интеграции и их компьютерных моделей. В каждой лабораторной работе приводятся условные обозначения и описания работы отечественных микросхем и их иностранных аналогов или пригодных для решения поставленных задач иностранных микросхем. Таблица соответствия используемых в стендах отечественных микросхем и иностранных аналогов предложена в приложении 1. Первые пять лабораторных работ посвящены изучению конкретных микросхем и их возможных применений, а шестая работа предполагает разработку простейших цифровых устройств с моделированием их на компьютере.

Приведённый теоретический материал в данной работе может быть пропущен, если суть решаемых задач и способы их решения известны или понятны студенту.

Методические указания учитывают возможность выполнения лабораторных работ как на универсальных стендах – конструкторах с набором сменных модулей, каждый из которых содержит набор определённых микросхем, так и на использовании пятой версии «Electronics Workbench» [2]. Возможно применение и других программных продуктов моделирования цифровых схем. В методическом плане выполнение лабораторных работ на универсальных стендах с реальными цифровыми элементами, генераторами и осциллографами ближе к практике, но компьютерное моделирование позволяет анализировать работу сложных устройств, моделирование которых на стендах затруднено. В отчёте можно приводить схемы как с отечественными обозначениями элементов, так и приведённые в выбранной системе моделирования условные обозначения.

При проведении лабораторных работ следует руководствоваться следующими положениями:

1.Лабораторные занятия проводятся фронтально во всей группе. Объём задания определяет ведущий преподаватель.

2. К каждой лабораторной работе необходима самостоятельная подготовка, включающая:

а) изучение теоретического материала [1, 3, 4];

б) выполнение необходимых проектных работ: логический синтез схем, разработка принципиальной или функциональной схем устройств;

в) теоретический анализ разработанных схем, построение временных диаграмм, тестовых последовательностей, таблиц истинности.

3. В ходе выполнения лабораторной работы студенты должны собрать на универсальном стенде-конструкторе или компьютере спроектированную схему, настроить её и исследовать. Для этого контролируют временные диаграммы в характерных точках схемы, добиваясь их совпадения с ранее построенными теоретически диаграммами, или проверяют работоспособность с помощью таблиц истинности, перебирая все возможные комбинации входных двоичных переменных.