ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Исследование микросхемы К155ЛА4. Схемы мультивибраторов и триггеров

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение схемотехники формирователей импульсов и некоторых триггеров

ОБОРУДОВАНИЕ

Лабораторный стенд УМ16, осциллограф.

ВВЕДЕНИЕ

Микросхема К155ЛА4 представляет собой 3 элемента 3И-НЕ и является полным аналогом микросхемы 7410.

В настоящей работе будут исследоваться полезные схемы мультивибраторов и триггеров.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1. Ждущий мультивибратор на трех логических элементах 3И-НЕ

Ждущим мультивибратором называется генератор импульсов, запускаемый внешним сигналом. Соберите схему в соответствии с Рис.3.

На вход А подайте сигнал с первого канала генератора. Наблюдайте осциллограммы на выходах Q и -Q. Объясните результат. Зарисуйте осциллограммы в виде временных диаграмм.

2. Ждущий мультивибратор на двух логических элементах 3И-НЕ и цепочкой укорочения пускового импульса

Соберите схему Рис.4:

Значения С2 и R3 подберите самостоятельно. На вход мультивибратора U1 подайте сигнал с генератора. Пронаблюдайте сигнал на выходе –Q. Зарисуйте осциллограммы и объяснить их.

3. Мультивибратор с повышенной стабильностью

Соберите мультивибратор по схеме Рис.5:

На вход мультивибратора U1 подайте сигнал с генератора. Пронаблюдайте сигнал на выходе –Q. Зарисуйте осциллограммы и объяснить их.

4. Т-триггер

T-триггером называется счетный триггер, состояние которого меняется на противоположное с приходом каждого тактового импульса. Обычно T триггеры делают из динамических D-триггеров или JK-триггеров. Однако, иногда возникает необходимость собрать счетный триггер из небольшого количества простых элементов И-НЕ.

Соберите схему в соответствии с Рис.6:

На вход T подайте сигналы с генератора. Исследуйте сигналы на выходах OUT и других точках схемы. Составьте временную диаграмму. Объясните работу схемы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

5. Нарисуйте стандартные схемы T-триггера на основе D и JK-триггеров.

6. Приведите основные различия между КМОП и ТТЛ семействами.

7. Какую роль играет RC-цепочка в схеме на рис. 4 ?

8. Применение триггера Шмитта.

9. Разработать схему трехстабильного триггера на элементах 3И-НЕ. Триггер должен управляться от трех кнопок и иметь три выходные линии. При нажатии на одну из кнопок, активный уровень появляется только на одной выходной линии.

10. Разработать схему переключателя на 4 положения, используя кнопки без фиксации и элементы 3И-НЕ.

11. Объяснить работу мультивибратора, показанного на рис. 2 и рис. 3.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Чем отличается одновибратор от мультивибратора?

2. Какими элементами определяется частота генерируемых импульсов в исследованных Вами схемах мультивибраторов?

3. Из каких соображений следует выбирать величины резисторов в рассмотренных схемах?

4. Какой элементной базой КМОП или ТТЛ Вы воспользуетесь, если необходимо сделать генератор импульсов с периодом 0,1 сек. и почему?

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СТЕНД УМ16

Лабораторный стенд УМ16 предназначен для исследования цифровых микросхем малой степени интеграции. Внешний вид показан на рисунке:

Ф ункционально стенд состоит из 4 основных частей:

• блока питания,

• электронного блока,

• блока пассивных элементов,

• блока подключения сменных модулей.

Блок питания

Блок питания состоит из двух источников регулируемого напряжения. Напряжение источников контролируется двумя стрелочными приборами. Приборы показывают μA, но не верьте глазам своим – это вольтметры. 100 μA соответствует 10,0 В. Выходы источников выведены на клеммы обозначенные как U1 и U2. Обычно, для исследования микросхемы требуется только один источник питания. Можно воспользоваться любым из них.

Напряжение на выходе этих источников можно изменять:

дискретно, соединяя соответствующие коммутационные гнезда перемычками

Un = 3B; 4B; 5B; 6B;

и плавно в пределах от 0.6В до Un + 0.6B при помощи ручек.

Не забывайте подавать питание на сменный модуль с исследуемой микросхемой.

Электронный блок

Органы управления блока расположены в левой части лицевой панели стенда.

Блок включает:

• двухканальный генератор прямоугольных импульсов;

• генератор сигнала пилообразной формы;

• регулируемой линии задержки переднего фронта сигнала с первого канала генератора прямоугольных импульсов, относительно переднего фронта импульсов со второго канала;

• коммутатора для работы с одноканальным осциллографом.

Органами управления можно в широких пределах изменять параметры генерируемых импульсов.

Следите за уровнями сигналов, подаваемых на исследуемую цифровую микросхему.

Блок пассивных компонентов

Блок позволяет включать в исследуемую схему до 2 резисторов, 2 конденсаторов и 2 индуктивностей. Органы управления номиналами пассивных компонентов расположены в правой части стенда.

Блок подключения сменных модулей

Блок расположен в центральной части стенда. Через него могут подключаться различные как цифровые, так и аналоговые модули с исследуемыми микросхемами.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Предельно допустимые значения параметров и режимов эксплуатации ИС 155 серии в диапазоне рабочих температур:

кратковременное, в течение 5мс, напряжение питания 7В;

максимальное постоянное напряжение питания 5.25В;

минимальное постоянное напряжение питания 4.75В;

максимальное напряжение между входами 5.5В;

минимальное отрицательное напряжение между входами -0.4В;

максимальное напряжение логического “0” на входе 0.8В;

минимальное напряжение логической “1” на входе 2В;

максимальное напряжение на запертом входе 5.25В;

максимальный выходной ток логического “0” 16мА;

максимальный выходной ток логической “1” 1-0.4мА;

Основные параметры , при t=25⁰ С

Микросхема	К155ЛА4	К531ЛА4	К555ЛА4	К1533ЛА4	К1531ЛА4
Зарубежный аналог	7410	74S10	74LS10	74ALS10	74F10	74AS00
Jпот, мА<=	17	27	3,3	2,5	В этих сериях такой микросхемы нет
J0вх, мА<=	-1,6	-2	-0,4	-0,1
J1вх, мА<=	0,04	0,02	0,02	0,02
J0вых, мА<=	16	20	8	4
J1вых, мА<=	2	1	0,4	0,4
U0вх, В <=	0,8	0,8	0,8	0,8
U1вх, В>=	2,0	2,0	2,0	2,0
T1,0зд.р, нс<=	15	4	20	10
T0,1зд.р, нс<=	22	5	20	11

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Токхейм Р. Основы цифровой электроники. М.:Мир, 1988, 392с.

1. Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. М.:Энергоатомиздат, 1988, 320с.

2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т.1, Т.2, М.:Мир, 1983.

3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т.1, Т.2, М.:Мир, 1993.

4. Янсен Й. Курс цифровой электроники. Т.1, Т.2, М.:Мир, 1987.

5. Компьютеры. Справочное руководство в трех томах. Под ред. Г.Хелмса. Т.1, М.:Мир, 416 с.

6. Тули М. Справочное руководство по цифровой электронике. М.:Энергоатомиздат, 1990, 176с.

7. Мальцева Л.А., Фромберг Э.М., Ямпольский В.С. Основы цифровой техники. М.:Радио и связь, 1987, 128с.

8. Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. Л.:Энергоатомиздат, 1986, 280с.

9. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. М.: Металлургия, 1988, 352с.

10. Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств. М.:Высшая школа, 1991, 526с.

7