Описание и принцип работы установки
Элементная база установки - интегральные микросхемы серий K155 (KM155), К555 (КМ555), K531 (KP531), KP1531.
Установка содержит:
набор изучаемых элементов и устройств цифровой техники;
наборное поле, на которое выведены входа и выходы элементов и устройств;
блок задающий, являющийся источником синхросигналов;
блок питания;
набор элементов и устройств цифровой техники включает в себя:
логические элементы: И - НЕ (2 – входовые) 4
– " – И-НЕ (3 – входовые) 6
– " – И-НЕ (4 – входовые) 4
– " – И (2 – входовые) 4
– " – ИЛИ (2 – входовые) 4
– " – ИЛИ-НЕ (3 – входовые) 3
повторитель с тремя состояниями выхода 4
логические элементы "отрицание равнозначности" 4
триггерные схемы с комбинированными входами,
со статическим управлением записью 4
триггерные схемы с комбинированными входами,
с динамическим управлением записью 4
сдвоенный дешифратор 2 – 4 K155 ИД4 1
дешифратор 3 – 8 KP531 ИД7 2
сдвоенный мультиплексор 4 – 1 K155 КП2 1
мультиплексор на 8 каналов K155 КП7 1
четырехразрядный мультиплексор KP531 КП11 1
синхронный десятичный счетчик КМ555 ИЕ9 1
реверсивный двоичный счетчик КЧ555 ИЕ13 2
Уровни сигналов в установке:
уровень логического нуля, В, не более 0,4
уровень логической единицы, В, не менее 2,4
Задающий блок вырабатывает две неперекрывающиеся импульсные последовательности с частотой 500 Кгц ± 20%. Генератор одиночных импульсов вырабатывает один импульс (положительной и отрицательной полярности) при нажатии кнопки ПУСК и наличии сигнала синхронизации на входе СИНХ. Длительность импульса на выходе формирователя узкого импульса по фронту сигнала (50 ± 15) нс. Устройство задержки обеспечивает задержку сигналов, подаваемых на гнездо ВХ1, в диапазоне от 0,1 мкс до 0,5 мкс. Шаг дискретного изменения времени задержки 0,1 мкс. Устройство задержки обеспечивает задержку сигналов, подаваемых на гнездо ВХ2, в диапазоне от 0,02 макс до 0,1 макс. Шаг дискретного изменения времени задержки 0,02 макс.
Блок питания вырабатывает стабилизированное напряжение 5 В ± 5%.
В основе принципа работы установки лежит метод изучения функциональных и электрических характеристик логических элементов и устройств цифровой техники (дешифраторов, мультиплексоров, счетчиков и т.д.) путем подачи входных воздействий и наблюдения и анализа выходных реакций элемента на эти воздействия.
Реакцию элемента можно изучать с помощью осциллографа или светодиодных индикаторов, подключаемых на выход самого элемента.
Для задания входных воздействий на изучаемые элементы служит блок задающий, состоящий из двух устройств:
ячейки генератора - A1,
ячейки задержки - А2.
На ячейке генератора (A1) располагаются генератор синхроимпульсов и синхронизируемый генератор одиночного импульса.
Синхронизируемый генератор одиночного импульса содержит:
бесконтактную кнопку S - ПУСК;
схему выделения гадки импульсов (элемент D7);
схему выделения одного импульса, (D 8.2, D8.3, D9);
выходные формирователи D10 и гнезда Х8, Х9.
При нажатии кнопки ПУСК происходит изменение уровня сигнала на выходе 1 кнопки S, на выходе D7.3 появляется пакет синхроимпульсов (количество импульсов в пакете зависит от длительности нажатия кнопки S1).
Блок логический 1.
Логические элементы И (микросхема К155ЛИ1, обозначение на панели "&") выполняют функцию "конъюнкции входных переменных".
Логические элементы "отрицание равнозначности" (микросхема К155ЛП5, обозначение на панели "1") выполняет функцию " сумма по модулю 2" входных переменных.
Логические элементы ИЛИ (микросхема К155ЛЛ1, обозначение на панели "1") выполняют функцию "дизъюнкции входных переменных".
Логический элемент ПОВТОРИТЕЛЬ с тремя состояниями выхода (микросхема К155ЛП8, обозначение на панели "1", обозначение входов "Х" и "ЕZ") осуществляет передачу сигналов с входа "X " на выход при наличии уровня логического нуля на управляющем входе "EZ". При наличии на входе "ЕZ" уровня логической единицы, выход элемента переходит в высокоимпедансное состояние.
Триггерные схемы с комбинированными входами, с динамическим управлением записью типа D (микросхемы К155 ТМ2) имеют непосредственную индикацию на прямом выходе.
Светодиодные индикаторы блока загораются при подаче на входы уровня логической единицы и гаснут при подаче уровня логического нуля.
При незадействованных входах индикаторы гореть не должны.
Блок логический 2
Логические элементы И – ИЛИ – НЕ (микросхема К155ЛР1, обозначение на панели "1") выполняют функцию X1 ^ Х2 ^ ХЗ ^ Х4, где ^ – конъюнкция, v- дизъюнкция, X1, Х2, ХЗ, Х4 - входные переменные.
Логический элемент РАСШИРИТЕЛЬ (микросхема К155ЛД1, обозначение на панели &, обозначение выходов "К", "Е") при подключении к расширяемому элементу И – ИЛИ – НЕ выполняют функцию И - конъюнкции входных переменных, а расширяемый элемент - функцию ИЛИ – НЕ. Соединяемые выводы расширителя и расширяемого элемента обозначены буквами "К" и "Е ".
Логические элементы И – НЕ (микросхемы К155ЛА3, К155ЛА1, К155ЛА4, обозначение на панели "&" со знаком инверсия на выходе) выполняют функцию "отрицание конъюнкции" входных переменных.
Логические элементы ИЛИ – НЕ (микросхема К155ЛЕ4, обозначение на панели "1" со знаком инверсии на выходе) выполняют функцию "отрицание дизъюнкции" входных переменных.
Триггерные схемы с комбинированными входами со статическим управлением записью (микросхемы K155TB1) являются триггерами У – К типа и имеют встроенную индикацию состояния на прямом выходе.
К гнездам, обозначенным "+" , подключено напряжение +5 В через резистор 1 кОм. К гнездам, обозначенным "1", подключен вывод "общий" источника питания.
Блок УСТАНОВОЧНЫЙ обеспечивает возможность установки в нем двух микросхем по желанию пользователя. Микросхемы должны иметь напряжение питания +5 В. В блоке имеется возможность с помощью перемычек подключать источник питания к следующим выводам:
+5 В к выводам 4, 5, 14, 16;
общий к выводам 7, 8, 10, 11, 12.
Блок дешифраторов. Сдвоенный дешифратор 2 – 4 (микросхема К155ИД4) может выполнять функции двойного дешифратора с 2 на 4; двойного демультиплексора с 1 на 4, дешифратора с 3 на 8, демультиплексора с 1 на 8. Микросхема имеет два адресных входа "1" и "2", предназначенных для одновременного управления выходными состояниями дешифраторов каждой из двух частей схемы. В каждой части схемы имеются отдельные стробирующие входы – RD1 и RD2 для верхней группы и КDЗ и RD4 – для нижней группы.
Режим работы дешифратора приведен в таблице 2.
Двоичный дешифратор 3 – 8 (микросхема КР531ИД7) обеспечивает преобразование трехразрядного двоично-десятичного числа, подаваемого на входы "1,2,4" десятичное число от нуля до семи на выходах дешифратора "0,1…7". Выход дешифратора выбранного канала имеет низкий уровень, остальные выходы – высокий.
Разрешение выхода дешифратора определяется тремя входами в функции F=RD1*(RD2 v RD3), т.е. функционирование дешифратора разрешено при логической единице на входе RD1 и логическом нуле на одном из входов RD2 или RD3. Такая организация разрешения выхода обеспечивает возможность каскадирования дешифраторов и реализации различных вариантов управления.
Таблица 2 – режим работы дешифратора
|
Состояние входов |
Состояние выходов | ||||||||||||
|
1 |
2 |
RD1 |
RD2 |
RD3 |
RD4 |
верхние |
Нижние | ||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
0 |
1 |
2 |
3 | ||||||
|
X |
X |
1 |
Х |
1 |
Х |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
X |
X |
Х |
0 |
Х |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |