Учебное пособие 1541

Таблица 1

Таблица истинности

10

Таблица 3

Таблица истинности

11

3. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

3.1. Собрать электрическую схему 4И в рабочем окне программы EWB. Проверить логическое функционирование схемы, используя генератор слова и логический анализатор (см. прил. 1).

Зарисовать в одном и том же временном масштабе последовательно одну под другой диаграммы напряжений на входах

ивыходах схемы.

3.2.Собрать электрическую схему ЗИЛИ в рабочем окне программы EWB. Проверить логическое функционирование схемы, используя генератор слова и логический анализатор.

Зарисовать временные диаграммы напряжений на входах

ивыходах схемы.

3.3.В рабочем окне программы EWB собрать электрическую схему в соответствии с п. 2.2 домашнего задания.

Используя генератор слова и логический анализатор, убедиться в правильной работе схемы, сравнив временную диаграмму выходного напряжения с таблицей истинности функции.

Зарисовать диаграммы напряжений на входах и выходах схемы.

3.4.В рабочем окне программы EWB собрать электрическую схему в соответствии с п. 2.3 домашнего задания.

Используя генератор слова и логический анализатор, убедиться

в правильной работе схемы. Сигналы ̅1,̅2,̅3,̅4 получить с помощью ИЛС К155ЛАЗ (7400).

Зарисовать временные диаграммы напряжений на входах и выходах схемы.

4. Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1.Описание всех этапов синтеза комбинационных устройств

(п. 2.2 и п. 2.3).

2.Электрические схемы комбинационных устройств (пп. 2.1–

2.3).

3.Результаты выполнения лабораторного задания в виде временных диаграмм, характеризующих работоспособность исследуемых устройств.

4.Выводы.

12

Вопросы для самопроверки

1.Способы заданий функций алгебры логики.

2.Что такое совершенная дизъюнктивная (СДНФ) и конъюнктивная (СКНФ) нормальные формы?

3.Как перейти от табличного задания функции к записи функции в СДНФ и СКНФ?

4.Приведите основные тождества алгебры логики.

5.Объясните метод минимизации функций с помощью карт

Карно.

6.В чем отличие диаграмм Вейча от карт Карно?

7.Объясните, какие условия являются факультативными?

8.Приведите пример использования факультативных условий при минимизации логических функций.

9.Назовите функционально полные системы логических функций.

10.Как осуществляется схемная реализация М-входовой схемы

Ииз 2-входовых элементов И-НЕ?

11.Как осуществляется схемная реализация М-входовой схемы ИЛИ из 2-входовых элементов И-НЕ?

БИБЛИОГРАФИЧЕКИЙ СПИСОК

1.Новожилов О. П. Электротехника и электроника: учебник / О. П. Новожилов. – М.: Гардарики, 2008. – 653 с.

2.Новожилов О. П. Основы цифровой техники: учебное пособие / О. П. Новожилов. – М. Радио-Софт, 2004. – 528 с.

3.Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника / Е. П. Угрюмов. – СПб.: БХВ–Петербург, 2002. – 420 с.

4.Карлащук В. И. Электронная лаборатория на ЭВМ PC. Программа Electronics Workbench и ее применение / В. И. Карлащук. – 3 изд., перераб. и доп. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003. – 736 с.

13

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Функциональный генератор (Function Generator)

Управление генератора осуществляется следующими органами управления.

Вверху на лицевой панели 3 кнопки — выбор формы выходного сигнала: синусоидальной (выбрана по умолчанию), треугольной и прямоугольной.

Frequency — установка частоты выходного сигнала.

Duty cycle — установка коэффициента заполнения в %: для импульсных сигналов это отношение длительности импульса к периоду повторения — величина, обратная скважности; для треугольных сигналов — соотношение между длительностями переднего и заднего фронтов.

Amplitude — установка амплитуды выходного сигнала.

Offset — установка смещения (постоянной составляющей) выходного сигнала.

"–", "СОМ", "+" — выходные зажимы; при заземлении клеммы СОМ (общий) на клеммах "–" и "+" получаем противоположные по фазе сигналы (парафазный сигнал).

Осциллограф (Oscilloscop)

Осциллограф имеет два канала (Channel) А и В с раздельной регулировкой чувствительности в диапазоне от 10 мкB/дел (μV/div) до 5 кВ/дел (kV/div) и регулировкой смещения по вертикали (Y position). Выбор режима по входу осуществляется нажатием кнопок AC и DC. Режим АС предназначен для наблюдения только сигналов переменного тока (его еще называют режимом «закрытого входа», поскольку в этом режиме на входе усилителя включается разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую). В режиме 0 входной зажим замыкается на землю. В режиме DC (включен по умолчанию) можно проводить осциллографические измерения как постоянного, так и переменного тока. Этот режим еще называют режимом «открытого входа», поскольку

14

входной сигнал поступает на вход вертикального усилителя непосредственно.

Режим развертки выбирается кнопками Y/Т, В/А, А/В. В режиме Y/Т (обычный режим, включен по умолчанию) реализуются следующие режимы развертки: по вертикали — напряжение сигнала, по горизонтали — время; в режиме В/А: по вертикали — сигнал канала В, по горизонтали — сигнал канала А; в режиме А/В: по вертикали — сигнал канала А, по горизонтали — сигнал канала В. В режимах В/А, А/В можно регистрировать частотные и фазовые сдвиги (по фигурам Лиссажу), наблюдать петли гистерезиса, вольтамперные характеристики.

В режиме Y/Т длительность развертки (TIME BASE) может быть задана в диапазоне от 0,1 нс/дел (ns/div) до 1 с/дел (s/div) с возможностью установки смещения в тех же единицах по горизонтали, т.е. по оси Х (X position).

В ждущем режиме (режиме синхронизации) правое поле управления Trigger определяет момент начала отображения кривой сигнала на экране осциллографа. Кнопки в строке Edge задают момент запуска развёртки: по фронту или по срезу импульса на входе синхронизации, позиция Level — уровень, при превышении которого происходит запуск развёртки. Осциллограф имеет четыре режима синхронизации. В режиме Auto запуск развёртки производится автоматически при наличии напряжения (даже минимального) на входе хотя бы одного канала. Когда «луч» доходит до края экрана, осциллограмма снова прорисовывается с начала экрана. Во втором и третьем режимах — запуск по входу "А" или "В"-управляющим является напряжение на соответствующем входе. В случае синхронизации от внешнего источника запуск развёртки осуществляется сигналом, подаваемым на вход Ext.

Генератор слова (Word Generator)

Версия 3.0 и 4.1

Генератор (его называют еще кодовым генератором) предназначен для генерации шестнадцати 8-разрядных двоичных слов, которые набираются пользователем на экране, расположенном в левой части лицевой панели. Для набора двоичных комбинаций необходимо щелкнуть мышью на соответствующем разряде и затем

15

ввести с клавиатуры 0 или 1. Дальнейшие перемещения по полю экрана удобно проводить не с помощью мыши, а клавишами управления, курсором, содержимое экрана можно стереть, загрузить новое значение или записать в файл соответственно кнопками CLEAR, LOAD, SAVE. При записи необходимо нажать кнопку SAVE и в диалоговом окне указать имя файла (по умолчанию предлагается имя схемного файла). В полученном таким образом тестовом файле

срасширением .dp будет записано в виде таблицы содержимое экрана

суказанием номеров строк (слов). При необходимости его можно отредактировать и загрузить снова нажатием кнопки LOAD.

Сформированные слова выдаются на восемь расположенных в нижней части прибора выходных клемм-индикаторов:

–с индикацией выходного сигнала в двоичном коде на клеммахиндикаторах и в шестнадцатеричном коде в окне HEX;

–в пошаговом (при нажатии кнопки STEP), циклическом (при нажатии кнопки CYCLE) или с выбранного слова до конца (при нажатии клавиши BARST) при заданной частоте посылок (установка — нажатиями кнопок в окнах FREQUENCY);

–при внутреннем (при нажатии кнопки INTERNAL) или внешнем запуске (при нажатии кнопки EXTERNAL, рядом расположена клемма для подключения сигнала синхронизации);

–при запуске по переднему или заданному фронту, используя соответствующие кнопки.

На схему Сlk выдается выходной синхронизирующий импульс.

Версия 5.0

Основное отличие генератора, рассмотренного ранее, заключается в том, что он является 16-разрядным. Кодовые комбинации необходимо задавать в шестнадцатеричном коде, что для начинающих пользователей менее удобно и не так наглядно, как в 8-разрядном.

Каждая кодовая комбинация заносится с помощью клавиатуры, номер регистрируемой ячейки фиксируется в окошке EDIT блока ADRESS. Всего таких ячеек и, следовательно, комбинаций — 2048. В процессе работы генератора в отсеке ADRESS индицируется номер текущей ячейки (CURRENT). Выдаваемые на 16 выходов (в нижней части генератора) кодовые комбинации индицируются в текстовом

(ASCII) и двоичном коде (BINARY).

16

Запуск генератора осуществляется таким же образом, как и

врассмотренном выше. Дополнением здесь является внешний запуск (нажата кнопка External) по готовности данных (клемма DATA READY). Сигнал с этого выхода сопровождает каждую выдаваемую на выход кодовую комбинацию и используется в том случае, когда исследуемое устройство обладает свойством квитирования (подтверждения). В этом случае после получения очередной кодовой комбинации и сопровождающего его сигнала DATA READY исследуемое устройство должно выдать сигнал подтверждения получения данных, который подается на вход синхронизации генератора (клемма в блоке Trigger), и производится очередной запуск генератора.

Кдополнительным органам управления относится также кнопка BREAKPOINT — прерывание работы генератора в указанной ячейке. При этом требуемая ячейка выбирается на дисплее генератора курсором, а затем нажимается кнопка BREAKPOINT, после ее нажатия вызывается меню, в котором обозначено:

Clear buffer — стереть содержимое всех ячеек (содержимое буфера экрана);

Open — загрузить кодовые комбинации (из файла с расширением .dp);

Save — записать все набранные на экране комбинации в файл; Up counter — заполнить буфер экрана кодовыми комби-

нациями, начиная с 0 в нулевой ячейке и далее с прибавлением 1

вкаждой последующей ячейке;

Down counter — заполнить буфер экрана кодовыми комбинациями, начиная с FFFF в нулевой ячейке;

Shift — заполнить каждые четыре ячейки комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих ячейках вправо;

Shift left — то же самое, но со смещением влево.

Логический анализатор (Logic Analyzer)

Версия 3.0, 4.1.

Анализатор предназначен для отображения на экране монитора 8-разрядных кодовых последовательностей одновременно в восьми точках схемы, а также в виде двоичных чисел на входных клеммахиндикаторах и в виде шестнадцатеричных чисел в окне HEX.

17

Длительность развертки задается в окне TIME BASE, при нажатии кнопки CLFAR информация на экране стирается.

В блоке TRIGGER расположены кнопки запуска по положительному (включена по умолчанию) или отрицательному спаду сигнала и клемма для подключения внешнего источника синхронизации, например генератора слова (подключается после нажатия кнопки EXTERNAL). Кроме того, предусмотрены автозапуск (после нажатия кнопки BURST) и запуск по заданной двоичной комбинации (после нажатия кнопки PATTERN), устанавливаемой пользователем в окошке под кнопкой путем введения туда с клавиатуры 1, 0 или X (неопределенное состояние), предварительно щелкнув мышью на нужном разряде.

Версия 5.0

Основное отличие этого анализатора от ранее рассмотренного — увеличенное в два раза количество каналов. Анализатор снабжен также двумя визирными линейками (как в осциллографе,

врежиме ZOOM), что позволяет получить точные отсчеты временных интервалов Tl, Т2 и Т2-Т1, а также линейкой прокрутки по горизонтали, что позволяет анализировать процессы на большом временном интервале.

Вблоке Clock имеются клеммы для подключения как обычного (Extend), так и избирательного (Qualifier) источника запускающих сигналов, параметры которых могут быть установлены с помощью меню, вызываемого кнопкой Set. Запуск генератора можно производить по переднему (Positive) или заднему (Negative) фронту запускающего сигнала с использованием внешнего (External) или внутреннего (Internal) источника. В окне Clock qualifier можно установить значение логического сигнала (0, 1 или X), при котором производится запуск анализатора.

Дополнительные условия запуска анализатора могут быть выбраны с помощью диалогового окна, которое вызывается кнопкой Set в блоке Trigger. С помощью этого окна в каналах А, В и С можно задать нужные двоичные 16-разрядные комбинации сигналов и затем

встроке Trigger combinations установить дополнительные условия отбора. Перечислим некоторые из них:

A OR В — запуск анализатора от канала А или В;

A THEN — запуск анализатора от канала А, если сигнал в канале В равен 1;

18

(A OR В) THEN С — запуск анализатора от канала А или В, если сигнал в канале С равен 1.

В окне Trigger qualifier можно задать логические сигналы 1,0 или X, при наличии которых производится запуск анализатора.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Микросхемы 155 серии

19