Frisk_1_tom
.pdf
170 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Ðèñ. 33
Ðèñ. 34
Убедитесь, что включен динамический режим по постоянному току, в меню Analysis стоит галочка на против команды Dynamic DC... (ðèñ. 27).
Замыкая и размыкая ключ S1, двойным щелчком мыши, записать его состояние (замкнут — 1, разомкнут — 0) и уровень выходного сигнала (красный — 1, белый — 0) светового индикатора в таблицу 1. Убедиться, что полу- ченная таблица есть таблица истинности элемента ÍÅ (DPMOS, DNMOS).
В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L11_4.CIR (File\Open...) (ðèñ. 35).
Лабораторная работа ¹ 11 |
171 |
|
|
Ðèñ. 35
4.3.5 Составление таблицы истинности микросхемы И-НЕ
Аналогично предыдущему пункту составить таблицу истинности для элемента È-ÍÅ, который моделируется с помощью микросхемы È-ÍÅ (ðèñ. 4, 11).
В качестве микросхемы выбрать двухвходовую цифровую микросхему
È-ÍÅ (Nand2). Для этого откройте меню Component\Digital Primitives\Standard Gates\Nand Gates и выберите команду цифровая микросхема Nand2 (ðèñ. 36).
Ðèñ. 36
172 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Курсор примет форму микросхемы (четырехугольник с тремя выводами). Цепь питания и земля не показаны. Поместите ее на рабочее окно и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно Nahd2. Выберите марку микросхемы DLY_TTL и нажмите кнопку OK (ðèñ. 37).
Ðèñ. 37
Составьте необходимую схему. Для соединения проводников понадобиться перемычка (Jumper). Для этого откройте меню Component\Analog Primitives\Connectors и выберите команду транзистор Jumper (ðèñ. 38).
Убедитесь, что включен динамический режим по постоянному току, в меню Analysis стоит галочка на против команды Dynamic DC... (ðèñ. 27).
Ðèñ. 38
Лабораторная работа ¹ 11 |
173 |
|
|
Замыкая и размыкая ключи S1 è S2, двойным щелчком мыши, записать их состояния (замкнут — 1, разомкнут — 0) и соответствующий уровень выходного сигнала (красный — 1, белый — 0) светового индикатора в таблицу 2. Убедиться, что полученная таблица есть таблица истинности элемента È-ÍÅ.
Ðèñ. 39
В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L11_5.CIR (File\Open...) (ðèñ. 39).
4.3.6 Составление таблицы истинности микросхемы ИЛИ-НЕ
Аналогично предыдущему пункту составить таблицу истинности для элемента ÈËÈ-ÍÅ, который моделируется с помощью цифровой микросхемы ÈËÈ-ÍÅ (ðèñ. 5, 12).
В качестве микросхемы выбрать двухвходовую цифровую микросхему
ÈËÈ-ÍÅ (NOR2). Для этого откройте меню Component\Digital Primitives\ Standard Gates\Xnor Gates и выберите команду цифровая микросхема NOR2 (ðèñ. 40).
Курсор примет форму микросхемы (четырехугольник с тремя выводами). Цепь питания и земля не показаны. Поместите ее на рабочее окно и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно NOR2. Выберите марку микросхемы D0_GATE и нажмите кнопку OK (ðèñ. 41).
Составьте необходимую схему. Выделите старую микросхему и удалите ее клавишей Del. На освободившееся место установите микросхему ÈËÈ-ÍÅ.
Убедитесь, что включен динамический режим по постоянному току, в меню Analysis стоит галочка на против команды Dynamic DC... (ðèñ. 27).
Замыкая и размыкая ключи S1 è S2, двойным щелчком мыши, записать их состояния (замкнут — 1, разомкнут — 0) и соответствующий уровень выходно-
174 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Ðèñ. 40
Ðèñ. 41
го сигнала (красный — 1, белый — 0) светового индикатора в таблицу 2. Убедиться, что полученная таблица есть таблица истинности элемента ÈËÈ-ÍÅ.
В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L11_6.CIR (File\Open...) (ðèñ. 42).
5 Обработка результатов машинного эксперимента
Сравнить полученные данные с данными, полученными в предварительном расчете. Сделать выводы.
Лабораторная работа ¹ 11 |
175 |
|
|
Ðèñ. 42
6 Вопросы для самопроверки
1.Какие устройства называют цифровыми?
2.Сколько существует логических функций одного и дух аргументов и как они называются?
3.Какие логические элементы выпускаются в виде цифровых микросхем?
4.Какие значения принимают логические функции и их аргументы?
5.Объясните принцип работы цифровых элементов на основе МОП-транзисторов?
7 Содержание отчета
Отчет оформляется в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, полуторный интервал.
Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал: титульный лист; цель работы; результаты машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и ответы на них.
8Литература
1.Фриск В. В. Основы теории цепей. М.: РадиоСофт, 2002. 288 с.
2.Шило В. Л. Полупроводниковые цифровые микросхемы. М.: Радио и связь, 1988. 352 с.
3.Юшин А. М. Цифровые микросхемы для электронных устройств. М.: Высшая школа, 1993. 176 с.
Лабораторная работа ¹ 12
Временная дискретизация аналоговых сигналов
1 Цель работы
С помощью программы Micro-Cap осуществить дискретизацию различ- ных аналоговых сигналов.
2 Задание для самостоятельной подготовки
Изучить основные положения теории цепей о дискретных сигналах стр. 267—271 [1], стр. 512—515 [2] и стр. 4—8 [3]. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.
3 Предварительный расчет
3.1. Провести дискретизацию аналогового сигнала с линейно изменяющемся напряжением (рис. 1), определяемого соотношением u1(t) = 4t В на отрезке t [0, 1] мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.
Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.
Ðèñ. 1
Лабораторная работа ¹ 12 |
177 |
|
|
3.2. Провести дискретизацию аналогового единичного сигнала (рис. 2), определяемого соотношением u2(t) = 1 на отрезке t τ [0, 1] мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.
Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.
3.3. Провести дискретизацию аналогового экспоненциального сигнала (рис. 3), определяемого соотношением u3(t) = exp(–4 103t) В на отрезке t [0, 1] мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.
Ðèñ. 2 |
Ðèñ. 3 |
Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.
3.4. Провести дискретизацию аналогового двухполупериодного сигнала (рис. 4), определяемого соотношением u4(t) = | cos(2π ft) | В на отрезке t [0, 1] мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов, f = 1 кГц — частота аналогового сигнала. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.
Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.
Ðèñ. 4
3.5. Провести дискретизацию аналогового косинусоидального сигнала (рис. 5), определяемого соотношением u5(t) = cos(2π ft) В на отрезке t [0, 1]
178 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ðèñ. 5
мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов, f = 1 кГц — частота аналогового сигнала. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.
Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.
Таблица 1
По предварительному расчету
k |
tk |
u1(k) |
u2(k) |
u3(k) |
u4(k) |
u5(k) |
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4 Порядок выполнения работы
Процесс замены аналогового сигнала его дискретными отсчетами обычно через равные промежутки времени, называется дискретизацией сигнала по времени.
Отсчеты дискретного сигнала определены для дискретных значений независимой переменой времени и представляются последовательностью чисел. Такую последовательность чисел можно записать в следующем виде
u(k) = {u(k)} = {..., u(–2), u(–1), u(0), u(1), u(2), ...}, –∞ < k < ∞ .
Лабораторная работа ¹ 12 |
179 |
|
|
Дискретный сигнал обычно изображают в виде следующего графика (рис. 6).
Заметим, что дискретный сигнал u(k) определен только для целых значе- ний k. Для не целых значений k дискретный сигнал не определен.
Например, дискретный единичный импульс (рис. 7) определяется следующей формулой
δ |
|
1, |
k = 0; |
|
1 |
(k) = |
0, |
k ≠ 0. |
|
|
|
|
||
Дискретная единичная ступенчатая функция (рис. 8) определяется следующим образом
1, k ≥ 0; 1(k) = .
0, k < 0.
Ðèñ. 6 |
Ðèñ. 7 |
Ðèñ. 8 |
Интервал времени Т, через который берутся отсчеты аналогового сигнала, называется интервалом дискретизации. Величина fÄ = 1/T называется частотой дискретизации. Значения дискретного сигнала в тактовые моменты называются отсчетами или выборками.
Если частота дискретизации достаточно большая и превышает частоту аналогового сигнала, то дискретные отсчеты позволят правильно восстановить аналоговый сигнал (рис. 9).
Если частота дискретизации небольшая по сравнению с частотой аналогового сигнала, то в этом случае дискретные отсчеты могут не позволить правильно восстановить аналоговый сигнал (рис. 10).
Ðèñ. 9 |
Ðèñ. 10 |