Лабораторная работа №10

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕШИФРАТОРОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с принципом работы дешифраторов.

2. Исследовать влияние управляющих сигналов на работу дешифраторов.

3. Реализовать и исследовать функциональные модули на основе дешифраторов.

2. УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

1. Комбинационные схемы

Комбинационной схемой называется логическая схема, реализующая однозначное соответствие между значениями выходных и входных сигналов. Для построения комбинационных схем используются логические элементы, выпускаемые в виде интегральных схем. В этот класс входят интегральные схемы шифраторов, дешифраторов, мультиплексоров, демультиплексоров, сумматоров.

2. Дешифраторы

Дешифратор – логическая комбинационная схема, которая имеет n информационных входов и 2ⁿ выходов. Каждой комбинации логических сигналов на входах будет соответствовать активный уровень на одном из выходов. Обычно n равно 2, 3 или 4. На рис. 10.1 изображен дешифратор с n = 3, активным уровнем является уровень логического нуля. На входы А, В и С можно подать восемь различных комбинаций сигналов. Схема имеет 8 выходов, на одном из которых формируется низкий потенциал, на остальных – высокий. Номер этого единственного выхода, на котором формируется активный уровень, выражается комбинацией сигналов на входах в двоичном коде. Например, если на входы подана комбинация 011, то из восьми выходов микросхемы на выходе с номером N = 3 установится нулевой уровень сигнала.

Помимо информационных входов А, В, С дешифраторы обычно имеют дополнительные входы управления G. Сигналы на этих входах, например, разрешают функционирование дешифратора или переводят его в пассивное состояние, при котором, независимо от сигналов на информационных входах, на всех выходах установится уровень логической единицы. Можно сказать, что существует некоторая функция разрешения, значение которой определяется состояниями управляющих входов.

Разрешающий вход может быть прямым или инверсным. У дешифраторов с прямым разрешающим входом активным уровнем является уровень логической единицы, у дешифраторов с инверсным входом – уровень логического нуля. На рис. 10.1 представлен дешифратор с одним инверсным входом управления.

У дешифраторов с несколькими входами управления функция разрешения, как правило, представляет собой логическое произведение всех разрешающих сигналов управления. Обычно входы управления используют для каскадирования (увеличения разрядности) дешифраторов или при параллельной работе нескольких схем на общие выходные линии.

3. Использование дешифратора в качестве демультиплексора

Дешифратор может быть использован и как демультиплексор – логический коммутатор, подключающий входной сигнал к одному из выходов. В этом случае функцию информационного входа выполняет один из входов разрешения, а состояние входов А, В и С задает номер выхода, на который передается сигнал со входа разрешения.

3. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

Задание 1. Исследование принципа работы дешифратора 3х8 в основном режиме.

Откройте файл LR_25_1 со схемой, изображенной на рис.10.2. Включите схему. Подайте на вход G логическую единицу. Для этого установите ключ G в верхнее положение. Подавая все возможные комбинации уровней логических сигналов на входы с помощью одноименных ключей, определите уровни выходных сигналов и заполните таблицу истинности при G = 1. Подайте на вход G логический нуль. Убедитесь, что дешифратор перешел в рабочий режим и на одном из выходов установился уровень логического нуля. Подавая все возможные комбинации уровней логических сигналов на входы с помощью одноименных ключей, определите уровни выходных сигналов и заполните таблицу истинности при G = 0.

Задание 2. Исследование принципа работы дешифратора 3х8 в режиме 2х4.

а) В схеме рис.(10.2) подключите вход С к общему проводу (земле), задав С = 0. Подавая все возможные комбинации уровней логических сигналов на входы В и А с помощью одноименных ключей, определите уровни выходных сигналов и заполните таблицу истинности дешифратора. Укажите выходы, на которых уровень сигнала не меняется.

б) Проделайте пункт а) при С = 1.

в

Рис.10.3. Дешифратор в качестве демультиплексора

) Проделайте пункт а), заземлив вход В (В = 0), а на входы А и С подавая все возможные комбинации логических уровней. Заполните таблицу истинности. Укажите выходы, на которых уровень сигнала не меняется.

Задание 3. Исследование работы дешифратора в качестве демультиплексора.

Откройте файл LR_25_2 со схемой, изображенной на рис.10.3. Включите схему. Для исследования применяется генератор слов, который нужно запрограммировать так, чтобы получать последовательно комбинации от 0 до 7 (панель управления генератора открывается двойным щелчком мыши на его символе). Переведите генератор в режим пошаговой работы нажатием кнопки «Step». Каждое нажатие кнопки «Step» вызывает переход к очередному слову заданной последовательности, которое подается на выход генератора. Последовательно подавая на входы А, В и С слова из заданной последовательности, заполните таблицу функционирования. Убедитесь, что изменяющийся сигнал на входе G поочередно появляется на выходах дешифратора.

Задание 4. Исследование дешифратора 3х8 с логической схемой на выходе.

Откройте файл LR_25_3 со схемой, изображенной на рис.10.4. Включите схему. Установите генератор слов в пошаговый режим. Последовательно подавая на входы А, В и С слова из заданной последовательности, заполните таблицу истинности функции F, реализуемой данной схемой. По таблице запишите аналитическое выражение функции.

Задание 5. Исследование микросхемы (МС) 74138.

а) Откройте файл LR_25_4 со схемой, изображенной на рис.10.5. Включите схему. Установите генератор слов в пошаговый режим. С помощью соответствующих ключей установите состояние управляющих входов G1 = 0, G2A = G2B = 1. Последовательно подавая на входы А, В и С слова из заданной последовательности, заполните таблицу функционирования дешифратора 74138.

б) Повторите операции пункта а) при G1 = G2A = 1, G2B = 0. Заполните таблицу функционирования дешифратора 74138.

в) Повторите операции пункта а) при G1 = 1, G2A = G2B = 0. Заполните таблицу функционирования дешифратора 74138.

Задание 6. Исследование МС 74138 с помощью логического анализатора.

Откройте файл LR_25_5 со схемой, изображенной на рис.10.6. Включите схему. Установите генератор слов в пошаговый режим. С помощью соответствующих ключей установите состояние управляющих входов G1 = 1, G2A = G2B = 0. Подавая слова от генератора слов, получите временные диаграммы работы дешифратора на экране логического анализатора и зарисуйте их. Сопоставьте временные диаграммы с таблицей функционирования дешифратора (задание 5, пункт в).

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Наименование и цель работы.

2. По каждому заданию должны быть представлены логические функции, логические схемы, таблицы истинности, временные диаграммы, последовательность преобразований схем и функций, если они производились.

3. Выводы по работе.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие входы и выходы имеются в схеме дешифратора и каково их назначение?

2. Каковы функциональные возможности дешифратора?

3. Что такое мультиплексор?

4. Что такое демультиплексор?

5. Каким образом можно использовать дешифратор в качестве демультиплексора?

Список литературы

1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г.Герасимова. М.: Высш. шк. 1987. 336 с.

2. Сборник задач по электротехнике и основам электроники/ Под ред. В.Г.Герасимова. М.: Высш. шк. 1986. 288 с.

3. Морозов А.Г. Электротехника, электроника и импульсная техни­ка. М.: Высш. шк. 1987. 448 с.

4. Жеребцов И.П. Основы электроники. 4-е изд. перераб. и доп.

Л.: Энергоатомиздат, 1985. 352 с.

5. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. 4-е. изд. перераб. и доп. М.: Энергия, 1977. 672 с.

6. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. М.: Горячая Линия – Телеком, 2000. 768 с.: ил.

67