лабораторные / Цифр_сх_2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчёт

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Тема: МУЛЬТИВИБРАТОРЫ НА ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ

Студенты гр. 9282		Зикратова А. А.
		Мишакин Б.
Преподаватель		Герасимов В. А.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы.

Изучение и сборка наиболее популярных схем мультивибраторов на ЛЭ 74НС14, 74НС00, 74HC02, а также двухканального генератора звука.

Экспериментальные результаты.

1. Схема мультивибратора (схема №1) на инвертирующем триггере Шмитта:

R1 = 100 кОм, C1 = 4700 нФ

Рис. 1 – Мультивибратор на инвертирующем триггере Шмитта

Осциллограмма схемы №1:

Рис. 2 – Осциллограмма мультивибратора на триггере Шмитта

1

2

1 канал – выход схемы, 2 канал – верхняя обкладка конденсатора.

Расчёт теоретических значений параметров для схемы №1: U_п = 5 В, 𝑈_ПОР1 = 1,84 В, 𝑈_ПОР2 = 2,73 В

𝑡_И1 = −𝑅₁𝐶₁ ∙ ln((𝑈_П−𝑈_ПОР2)/(𝑈_П−𝑈_ПОР1)) = −100000 * 0,0000047 * ln((5−2,73)/(5−1,84)) = -0,47 * ln(2,27/3,16) ≈ 155,5 мс

𝑡_П1 = −𝑅₁𝐶₁ ∙ ln(𝑈_ПОР1/𝑈_ПОР2) = -0,47 * ln(1,84/2,73) ≈ 185,4 мс

Экспериментальные и теоретические значения для схемы №1 представлены в таблице 1:

2. Схема мультивибратора (схема №2) на ЛЭ «2И-НЕ»:

R2 = 220 кОм, C2 = 10 нФ

3

Рис. 3 – Мультивибратор на ЛЭ «2И-НЕ»

2

1

Осциллограмма схемы №2:

Рис. 4 – Осциллограмма мультивибратора на ЛЭ «2И-НЕ»

1

2

3

1 канал – выход всей схемы U_ВЫХ2, 2 канал – вход ЛЭ DD_2.1 (U_ВХ,DD2.1), 3 канал – выход DD_2.2 (U_ВЫХ,DD2.2).

Расчёт теоретических значений параметров для схемы №2: U_п = 5 В, 𝑈_ПОР = 1,4 В, U_Д1 = 1,1 В, U_Д2 = 0,8 В

𝑡_И2 = −𝑅₁𝐶₁ ∙ ln((𝑈_П−𝑈_ПОР)/(𝑈_П+𝑈_Д2)) = −220000 * 0,00000001 * ln((5−1,4)/(5+0,8)) ≈ 1 мс

𝑡_П2 = −𝑅₁𝐶₁ ∙ ln(𝑈_ПОР/(𝑈_П+U_Д1)) = -0,0022 * ln(1,4/6,1) ≈ 3,2 мс

Экспериментальные и теоретические значения для схемы №2 представлены в таблице 2:

3. Схема мультивибратора (схема №3) с регулируемым коэффициентом заполнения:

R3 = 10 кОм, C3 = 47 нФ, R4 = 47 кОм, C4 = 100 нФ

Рис. 5 – Мультивибратор на основе ЛЭ «2ИЛИ-НЕ» с регулируемым коэффициентом заполнения

1

2

3

Осциллограмма схемы №3:

Рис. 6 – Осциллограмма мультивибратора регулируемым коэффициентом заполнения

1

2

3

1 канал – выход всей схемы U_ВЫХ3, 2 канал – вход ЛЭ DD_3.1 (U_R3), 3 канал – вход DD_3.2 (U_R4).

Расчёт теоретических значений параметров для схемы №3: U_п = 5 В, 𝑈_ПОР = 1,3 В,

𝑡_И3 = −𝑅₄𝐶₃ ∙ ln(𝑈_ПОР/𝑈_П) = −47000 * 0,000000047 * ln(1,3/5) ≈ 2,976 мс

𝑡_П3 = −𝑅₃𝐶₄ ∙ ln(𝑈_ПОР/𝑈_П) = -0,001 * ln(1,3/5) ≈ 1,3 мс

Экспериментальные и теоретические значения для схемы №3 представлены в таблице 3:

4. Схема мультивибратора (схема №4) с регулируемым коэффициентом заполнения:

R1 = 100 кОм, C1 = 4700 нФ, R2 = 220 кОм, C2 = 10 нФ, R3 = 10 кОм, C3 = 47 нФ, R4 = 47 кОм, C4 = 100 нФ

Рис. 7 – Схема двухтонального звукового сигнала

1

2

Осциллограмма схемы №4:

1

2

3

Рис. 7 – Осциллограмма двухтонального звукового сигнала

1 канал – выход схемы №1, 2 канал – выход ЛЭ DD_2.4.

Вывод: в ходе лабораторной работы были рассмотрены различные схемы мультивибраторов.

1) Изначально конденсатор был разряжен, поэтому при подаче питания на мультивибратор с инвертирующим триггером Шмитта на выходе схемы формировался уровень логической «1», т. е. U_п → конденсатор заряжался. При достижении напряжения на конденсаторе U_пор2 Uвых ≈ 0 → конденсатор разряжается до U_пор1 и т.д.

2) Изначально конденсатор был разряжен. Если на входе DD_2.1 логический «0», то правая обкладка конденсатора подключена к «0», а левая к выходу DD_2.3 (к «1») → конденсатор заряжается до U_С ≈ U_пор, после чего ЛЭ изменят своё состояние,