Методическое пособие 57

который в виде сигналов 0,1 и одной из переменных Xi подается на настроечные входы мультиплексора. Эту функцию от остальных аргументов называют остаточной функцией Focт. При настройке устройства с алфавитом (0, 1, Xi,) в качестве сигнала настройки принимаем аргумент исходной функции с самым младшим индексом Xi. Такой выбор облегчает определение значений остаточной функции трех аргументов, Х4, Хз, Х2 (поскольку для этого алфавита Х1 является параметром) путем последовательного попарного просмотра строк, табл. 1. Просмотр проводится для определения значений остаточной функции Fост.

9

Для первой и второй строк Х4 = Х3 = Х2 = 0, функция у- 0 для Xi = 0 и для Xi = 1, т.е. Y не зависит от Xi, поэтому FOCT в этом случае = 0. Заносим это значение в табл.2.

Для третьей и четвертой строк Х4 = Х3 = 0, Х2 = 1, функция у = 0 Xi = 0 и у = 1 для Xi = 1, т.е. у = Xi. Поэтому во вторую строку табл. 2 заносим Foct = Xj.

Для пятой и шестой строк Х4 - Х2 = 0, Х3 =1, для Xi = 0 и Xi = 1, функция у = 1, т.е. не зависит от Xi поэтому Foct в этом случае = 1. Заносим это значение в таб.2.

Просмотр оставшихся пар строк таб. 1 проводится аналогично. В результате просмотра определяются значения остаточной функции для всех 8 комбинаций символов Х4, Х3, Х2.

Схема синтезированного устройства изображена на рис.1 В схеме используется инвертор.

Рис.1

10

3. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

3.1.Исследовать работу мультиплексора. Собрать схему мультиплексора на 8 информационных входов полученную при выполнении пункта 2.1 домашнего задания. Используя генератор слова и логический анализатор убедиться в правильности его работы. Зарисовать временные диаграммы напряжений на входах и выходах схемы.

3.2.Собрать схему, реализующую логическую функцию на основе мультиплексора 155 КП1 (74151) в соответствии с пунктом 2.2 домашнего задания.

Используя генератор слова и логический анализатор убедиться в правильности его работы. Зарисовать временные диаграммы напряжений на входах и выходах схемы.

3.3.Собрать схему, реализующую логическую функцию на основе мультиплексора 155 КП7 (74151) в соответствии с пунктом 2.3 домашнего задания.

Используя генератор слова и логический анализатор убедиться в правильности его работы. Зарисовать временные диаграммы напряжений на входах и выходах схемы.

4. Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1.Электрическую схему мультиплексора 8 - 1 и временные диаграммы, подтверждающие правильность ее работы.

2.Результаты синтеза логических функций на основе мультиплексора 155КП1(74151).

3.Электрические схемы, реализующие логические функции на мультиплексорах 155 серий и временные диаграммы, подтверждающие правильность их работы.

4.Выводы

11

Вопросы для самопроверки

1.Какие устройства называются мультиплексорами?

2.Сколько информационных входов имеет мультиплексор с 5 адресными входами?

3.Какой вид имеет структурная формула мультиплексора с тремя адресными входами?

4.Изобразите схему мультиплексора 4 - 1 на элементах

И-НЕ.

5.Что такое настроечные функции?

6.Поясните методику синтеза комбинационных устройств на основе мультиплексора, когда настройка осуществляется с помощью констант 0 и 1.

7.В каком случае используют методику настройки мультиплексора с расширенным алфавитом?

12

Лабораторная работа № 6

Асинхронные триггеры на интегральных логических схемах

Общие указания

Цель работы: изучение принципов построения и функционирования основных типов асинхронных триггеров на интегральных логических схемах (ИЛС). Приобретение опыта практической работы с триггерами на ИЛС.

В работе с использованием моделирующей программы EWB исследуются асинхронные RS-триггеры с прямыми и инверсными входами, на элементах И-НЕ (ИЛИ-HE) и универсальный JK-триггер на элементах И-НЕ.

1. Домашние задания и методические указания по их выполнению

2.1.Ознакомиться с лабораторными заданиями и методическими указаниями по их выполнению (см. пункт 3 настоящего руководства). Изучить принципы построения и функционирования асинхронных RS-триггеров, выполненных на логических элементах (ЛЭ) [1,2] .

2.2.Составить для каждого триггера таблицу функционирования и характеристическое уравнение.

2.3.Изобразить схемы исследуемых триггеров на

динамическом режиме разрабатывается схема генерирующая две последовательности импульсов, сдвинутых во времени на время большее времени переключения триггера. (СПИ)

13

Для выполнения данного задания можно использовать две последовательности импульсов (ПИ) с функционального генератора (FG) и логические элементы И-НЕ [155ЛA3(7400)] в качестве формирователей. Тогда работу устройства (СПИ) можно представить в виде временных диаграмм, представленных на рис. 1

Рис.1. Временные диаграммы напряжений СПИ, поясняющие

ееработу

3.Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

3.1.Исследовать статический режим работы асинхронного RS-триггера с прямыми и инверсными входами на элементах И-НЕ (ИЛИ-HE). Снять таблицу функционирования триггеров. Подачу входных сигналов осуществить от источника +5 В и заземления через переклю-

чатель Switch(S).

14

Используя осциллограф или логический анализатор и переключая Switch(S), снять временные диаграммы напряжения на входе и выходах триггера во время переключения.

3.2.Исследовать динамический режим работы асинхронных RS-триггеров с прямым и инверсным входами, выполненных на логических элементах 155 серии

[K155JIA3(7400), K155JIE(7402)].

Входные сигналы подавать со схемы СПИ, генерирующей две последовательности импульсов сдвинутые во времени.

Измерить период следования и длительность выходных сигналов.

Зарисовать временные диаграммы напряжений на входах

ивыходах исследуемых триггеров.

3.3.Исследовать работу асинхронного JK-триггера на логических элементах И-НЕ.

Для выполнения задания необходимо собрать JK-триггер на микросхемах К155ЛАЗ(7400), K155JIA4(7410), состоящий из двух RS-триггеров с инверсными входами.

При этом важно придерживаться следующей последовательности. Вначале собрать два RS-триггера с инверсными входами и проверить их работу в динамическом режиме. Затем подсоединить их к логическим элементам в соответствии со схемой JK-триггера, также проверить их работу в динамическом режиме, и только потом подключить необходимые обратные связи и завершить сборку JK-триггера. Затем проверить его работу в счетном режиме. В случае правильной его работы зарисовать временные диаграммы напряжения с его входа и выходов основного и вспомогательного RS-триггеров.

3.4.Исследовать работу асинхронного JK-триггера в режиме RS-триггера.

В качестве входных сигналов использовать две последовательности импульсов сдвинутых во времени со

15

схемы СПИ. Зарисовать временные диаграммы напряжения на входах и выходах основного и вспомогательного RS-триггеров.

4. Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1.Таблицы функционирования исследуемых триггеров, характеристические уравнения.

2.Электрические схемы исследуемых триггеров.

3.Временные диаграммы работы триггеров в статическом и динамическом режимах.

4.Выводы.

Вопросы для самопроверки

1.Какие цифровые устройства последовательностного типа называются триггерами?

2.Классификация триггеров на ИЛС.

3.Чем отличаются асинхронные триггеры от синхронных?

4.Асинхронный RS-триггер с инверсным входом. Электрическая схема, принцип действия, таблица функционирования, характеристические уравнения.

5.Асинхронный RS-триггер с прямыми входами. Электрическая схема, принцип действия, таблица функционирования, характеристические уравнения.

6.Чем определяется время задержки переключателя триггера?

7.Как определить предельную рабочую частоту переключателя триггера?

16

Приложение

Микросхемы 155 серии

17

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Новожилов О.П.-М.-Гардарики. Электротехника и электроника: учебник/ О.П.Новожилов.-М.-Гардарики, 2008.-658 с.

2.Карлащук В.И.Электронная лаборатория на IBM РС. Программа Electronics Workbench и её применение. Изд.3-е переработанное и дополненное. М.: СОЛОН-Пресс.2003.-736с.

3.Кучумов А.И.Электроника и схемотехника:Учебное по- собие.3-е изд. -М.:Гелиос АРВ, 2005. -336 с.

18