Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы микроэлектроники. Практикум
.pdf
Рис. 2. Принципиальная схема инвертирующего ключевого каскада
на комплементарных полевых транзисторах
3. Подайте на вход ключевого каскада однополярные прямоугольные положительные импульсы амплитудой 14 В со скважностью 5.
4. Получите и скопируйте для отчёта в удобном для анализа
масштабе осциллограммы входных и выходных сигналов ключа
на частотах 100 Гц и 3 МГц (для исключения эффекта перекрытия
импульсов задайте для одного из сигналов необходимое смещение по вертикали).
5. Измерьте и занесите в отчёт уровень выходного сигнала
ключа во время действия входного импульса и в паузе между импульсами.
6. Выполните необходимые измерения и рассчитайте среднее
время задержки распространения сигнала на частоте 3 МГц.
7. Соберите схему, представленную на рис. 3 (инверторы
4009BCP_15V можно найти в группе CMOS). Для отображения
на схеме названия выхода необходимо выделить нужный провод
ЛКМ, открыть ПКМ меню Properties, внести соответствующую
запись в строке Preferred net name и, сделав отметку в окошке
Show net name, нажать «ok».
8. Подайте от генератора однополярные прямоугольные положительные импульсы амплитудой 14 В со скважностью 5.
9. Получите и скопируйте для отчёта в удобном для анализа
масштабе осциллограммы входных и выходных (с выходов out1 и
out2) сигналов на частотах 1 кГц и 1 МГц.
3
21
3
10. Измерьте время задержки распространения фронта импульса через один и два последовательно включённых инвертора
на частоте 1 МГц.
Рис. 3. Последовательное соединение инверторов
11. Последовательно соберите и исследуйте работу каждой
из схем, соответствующих номеру вашего варианта (см. табл. 1).
Принципиальные схемы подлежащих исследованию устройств
приведены в приложении к работе 3, необходимые для сборки
схем логические элементы можно найти в группе TTL.
Варианты заданий
Таблица1
Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Номера
схем
1 ,
2 ,
9 ,
12,
13,
16
1 ,
3 ,
6 ,
10,
12,
14
1 ,
4 ,
8 ,
11,
12,
15
1 ,
5 ,
9 ,
10,
12,
13
1 ,
6 ,
8 ,
1 1 ,
14,
16
1 ,
4 ,
7 ,
10,
12,
15,
1 ,
8 ,
9 ,
12,
15,
16
1 ,
4 ,
10,
12,
14,
16
1 ,
5 ,
8 ,
1 1 ,
12,
13,
Примечание: только для схемы 1 в приложении приведена полная принципиальная схема подлежащего исследованию комбинационного устройства, где показаны коммутирующие цепи, обеспечивающие поступление на входы устройства выбранной комбинации логических сигналов с индикаторами состояния входов
и выхода (или выходов). Во всех остальных случаях предлагается
самостоятельно дополнить схему необходимыми компонентами.
22
1 ,
3 ,
9 ,
12,
15,
16
12. Смоделируйте работу каждого из устройств средствами
Multisim и заполните для него таблицу истинности.
13. На основании таблицы истинности определите логическую функцию исследуемого устройства и приведите его условное графическое изображение (УГО) с использованием российского стандарта.
Содержание отчета по работе:
1. Название и цель работы.
2. Принципиальные схемы исследованных ключей и инверторов с осциллограммами их работы на низких и высоких частотах.
3. Результаты измерения логических уровней и времени задержки распространения сигнала ключевыми схемами.
4. Соответствующие варианту принципиальные схемы исследованных цифровых автоматов (см. приложение к работе 3).
5. Таблицы истинности, названия и УГО логических функций, выполняемых цифровыми автоматами вашего варианта, соответствующие российскому стандарту.
6. Для каждого из исследованных цифровых автоматов приведите схемы реализации той же логической функции на элементах 2И-НЕ (элемент Шеффера) и элементах 2ИЛИ-НЕ (элемент
Пирса).
Примечание: для индикации состояния выходов рекомендует-
ся использование Probe-dig-red.
3
Контрольные вопросы и задания:
1. Какие устройства называют комбинационными и почему?
2. Что означает аббревиатура ТТЛ?
3. Что такое элемент Пирса?
4. Что такое элемент Шеффера?
5. Что такое инвертор?
6. Какие два основных способа наращивания числа входов
комбинационных схем вы знаете? Какой из них предпочтительнее и почему?
7. Сформулируйте правило работы элемента И-НЕ.
8. Как понимать выражение: данный набор функций образует
функционально полную систему? Приведите примеры.
23
3
9. Какая логика называется положительной?
10. Что такое тристабильная логика?
11. Какие потенциалы соответствуют уровням логического
нуля и логической единицы для стандартных ТТЛ-схем?
Приложение к работе 3
Схема 1
24
Схема 2
Схема 4
Схема 3
Схема 5
3
Схема 6
Схема 8
Схема 10
Схема 7
Схема 9
Схема 11
Схема 12
Схема 13
25
3
Схема 14
Схема 15
Схема 16
26
Лабораторная работа № 4
Исследование триггеров
Цель работы: изучение структуры и логики работы разных
типов триггеров.
Ход работы:
1. Соберите схему триггера, приведенную на рис. 1. Для
управления триггером используйте переключатели (Switch), подсоединяющие входы к клемме плюса питания (V
земли (Ground), а для индикации состояния входов и выходов –
пробники (Red Probe).
) либо к клемме
cc
4
Рис. 1. Схема RS-триггера
Указание: логические элементы 4011BT_5V находятся в груп-
пе СMOS в разделе СMOS_5V.
2. Изменяя управляющие сигналы в порядке, предписанном
таблицей 1, выполните моделирование и заполните таблицу состояний триггера, используя термины «установка», «сброс»,
«хранение» и «недопустимая комбинация сигналов».
Таблица состояний триггера
№ комбинации S R Q Q’ Операция
1 0 1
2 1 1
3 1 0
4 1 1
5 0 1
6 0 0
Рис. 2. Схема RS-триггера
Таблица1
27
4
U2A
74F00D
&
U3B
74F00D
&
U4C
74F00D
&
U5D
74F00D
&
XWG1
RT
X
O
X
X
O
O
016
1531
S
2.5 V
C
2.5 V
R
2.5 V
Q1
2.5 V
Q2
2.5 V
3. На основании проведённого эксперимента определите тип
триггера и запишите его полное название. В отчёте приведите
временные диаграммы всех входных и выходных сигналов.
4. Соберите схему триггера, приведенную на рис. 2. Выполните все задания, перечисленные в пунктах 2 и 3.
5. Исследуйте работу RST-триггера. Для этого соберите схему,
приведенную на рис. 3. Разверните панель генератора слова. Из таблицы 2 состояний выпишите по тактам двоичные коды слов и, преобразовав их в 16-ные, введите в память генератора слов. Включите
моделирование и, последовательно нажимая ЛКМ на находящуюся
на панели генератора слова клавишу «Step», сгенерируйте всю тестовую последовательность. Заполните потактовую таблицу состояний триггера, используя термины «установка», «сброс», «хранение»
и «недопустимая комбинация сигналов».
Рис. 3. Схема RST-триггера
Указание: логические элементы 74F00D искать в группе TTL
в разделе 74F.
Таблица2
Таблица состояний триггера
№ комбинации S С R Q1 Q2 Операция
28
1 0 1 1
2 1 0 0
3 1 1 0
4 0 1 0
5 0 1 1
6 1 0 1
7 1 1 1
6. Соберите схему JK-триггера, приведенную на рис. 4. Раз-
U2A
74S112D
1Q
5
~1Q
6
~1PR
4
1K
2
~1CLR
15
1J
3
1CLK
1
XWG1
RT
X
O
X
X
O
O
016
1531
XLA1
C Q T
1
F
верните панель генератора слова и заполните его память данными
своего варианта согласно таблице 3. Пользуясь ПКМ, установите
начальную и конечную ячейки. Выберите пошаговый режим ра-
боты генератора (Step).
Рис. 4. Схема JK-триггера
Разверните панель логического анализатора и выберите масштаб Clocks/Div=20. Включите моделирование и с помощью клавиши «Step» сгенерируйте всю тестовую последовательность,
начиная с первой позиции. Скопируйте для отчёта полученные
временные диаграммы (при защите работы необходимо уметь
объяснить вид полученных диаграмм). На основании диаграмм
заполните потактовую таблицу 4.
Таблица3
Варианты заданий
4
Вар. Коды ячеек памяти генератора слова
1 1B 0D 17 18 0F 01 17 15 12 16 09 03
2 07 14 18 1F 05 09 07 1A 1D 14 1B 03
3 1С 15 1F 0D 07 18 13 12 05 09 11 0B
4 14 15 19 18 16 12 05 09 07 1A 16 11
5 03 1F 1B 0F 13 1B 03 13 15 14 1F 1B
6 05 1A 1C 1B 11 1D 09 0F 13 16 0D 1F
7 10 1F 0D 13 17 19 1E 03 11 12 07 16
8 01 09 17 13 11 1D 19 14 03 05 1B 15
9 05 18 14 09 13 12 01 19 15 1B 13 14
10 12 05 09 17 13 1F 01 15 1B 03 07 13
29
4
U1A
74F109N
1Q
6
~1Q
7
~1PR
5
~1K
3
~1CLR
1
1J
2
1CLK
4
U2A
74F00D
&
U3B
74F00D
&
U4C
74F00D
&
U5D
74F00D
&
D
2.5 V
C
2.5 V
XWG1
RT
X
O
X
X
O
O
016
1531
Qст2.5 V
Qдин2.5 V
VDD
5V
Таблица4
Таблица состояний триггера
Информац.
сигнал
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Номера тактов
Pre
J
C
K
Clr
Q
Q’
Указание: триггер 74S112D находится в группе TTL в разделе
74S; при сборке схемы обратите внимание на правильность рас-
положения клемм генератора слова.
Рис. 5. Схема статического и динамического D-триггера
30
7. Исследуйте работу D-триггера со статическим и динамическим управлением. Для этого соберите схему, приведённую на
рис. 5. Разверните панель генератора слов. Из таблицы 5 состояний выпишите по тактам двоичные коды слов и, преобразовав их
в 16-ные, введите в память генератора слов. Включите моделирование и, последовательно нажимая ЛКМ находящуюся на панели
генератора слов клавишу «Step», сгенерируйте всю тестовую по-
следовательность. Сохраните временные диаграммы для отчёта.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]