2193

В процессе выполнения работы должны быть получены временные диаграммы входных и выходных сигналов, а также таблица истинности - в виде табл.2.4.

Таблица 2.4 Таблица истинности шифратора 74147

2.3.7. Провести схемотехническое моделирование шифратора 74148

Микросхема 74148 (отечественные аналоги К555ИВ1, КМ555ИВ1) представляет собой шифратор, преобразующий унитарный код “1 из 8” в двоичный трехразрядный код. Для моделирования работы шифратора 74148 необходимо заземлить вход Е1, для чего следует подсоединить к нему элемент AGND из библиотеки Port. Входные рабочие сигналы - низкого уровня, выходные - высокого.

Рис.2.11 Схема измерения шифратора

Назначение выводов микросхемы: A0 - A2 - выходы, IN0 - IN7 - входы. Схема измерения шифратора приведена на рис.2.11. В процессе выполнения работы должны быть получены временные диаграммы входных и выходных сигналов, а также таблица истинности - в виде табл.2.5.

Таблица 2.5 Таблица истинности шифратора 74148

2.3.8. Провести схемотехническое моделирование шифратора “из 10 в 4”, составленного из логических элементов

Для выполнения задания необходимо ввести схему шифратора, преобразующего унитарный код “1 из 10” в двоичный четырехразрядный, составленную из логических эле-

ментов библиотеки «DigitalPrim» (рис. 2.12).

Рис.2.12 Схема измерения шифратора

Схема включения элементов приведена на рис. 2.12. Назначение выводов схемы: X1-X10 - входы, Y1-Y4 - выходы. В процессе выполнения работы должны быть получены временные диаграммы входных и выходных сигналов, а также таблица истинности в виде табл.2.6.

Таблица 2.6 Форма таблицы истинности шифратора

2.4.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Схемы измерения шифраторов и дешифраторов.

2.Значения параметров цифровых сигналов.

3.Значения параметров анализа переходных характеристик

(Transient).

4.Временные диаграммы работы шифраторов и дешифраторов.

5.Таблицы истинности шифраторов и дешифраторов.

6.Обсуждение результатов, выводы по работе.

3. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ И ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ

Цель исследования. Приобрести навыки схемотехнического моделирования мультиплексора, преобразующего данные из параллельного вида в последовательный в соответствии с двоичным кодом, а так же демультиплексора, осуществляющего обратное преобразование при помощи ПЭВМ в сре-

де Design Center.

Содержание исследования. В процессе исследования анализируются комбинационные цифровые устройства: мультиплексоры, формирующие один выходной поток из нескольких входных цифровых потоков, и демультиплексоры, преобразующие последовательный поток данных в параллельный вид.

Подготовительный этап. Для выполнения работы ознакомиться с функциональными особенностями построения мультиплексоров и демультиплексоров, а также принципами работы устройств. Проработать раздел «Передача данных». [6, с. 306-310], раздел «Применение мультиплексора в качестве универсального ЛЭ». [5, с. 721-724; 11, с. 128-137].

Мультиплексором называется комбинационное логическое устройство, осуществляющее преобразование нескольких входных цифровых потоков в один выходной поток. Мультиплексоры могут иметь 2,4,8,16 или другое большее количество информационных входов.

Максимальное число входов мультиплексора выполненного по интегральной технологии равно 8, для большего числа входов мультиплексоры объединяют в мультиплексорное дерево.

При 4-х входах мультиплексор (из 4 в 1) имеет : С - вход для подачи стробирующего сигнала; А0 , А1 - адресные входы; D0, D1, D2, D3 - информационные входы; Q, Q - выходы.

Условное обозначение элемента представлено на рис.3.1.

Каждому из информационных входов присвоен номер (адрес). Если стробирующий сигнал равен 0, то на выходе 0, если стробирующий сигнал равен 1, то к выходу подключается один из входов в зависимости от адреса, поданного на адресные входы. Число информационных входов связано с числом адресных входов соотношением Nинф=2n , где n- число адресных входов.

Рис. 3.1 - Условное обозначение мультиплексора

Таблица истинности представлена в табл. 3.1:

Таблица 3.1 Таблица истинности мультиплексора (из 4 в 1 )

Комбинационное логическое устройство, преобразующее последовательный поток данных в параллельный поток, называется демультиплексором. Вход подключается к выходам в соответствии с заданным адресом. При 4-х выходах демультиплексор (из 1 в 4) имеет : D -информационный вход, A0, A1 - адресные входы, Y0, Y1, Y2, Y3 - выходы.

Условное обозначение демультиплексора представлено на рис.3.2.

Рис. 3.2 - Условное обозначение демультиплексора. Таблица истинности представлена в табл.3.2 :

Таблица 3.2 Таблица истинности демультиплексора (из 1 в 4 ).

На входы микросхем подаются логические импульсы при помощи стандартных генераторов из библиотеки SOURCE. Для того, чтобы обеспечить поступление на вход демультиплексора всех возможных комбинаций сигналов, необходимо задать периоды импульсов и пауз генераторов в виде геометрической прогрессии со знаменателем 2 - например: 1,2,4,8,16 мкс.

3.1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ АНАЛИЗА

1.Запустить программу Schematics

2.Войти в библиотеку элементов, для чего нажать мы-

шью кнопку .

3.Нажать мышью кнопку «Libraries». При этом должно появиться окно библиотеки, показанное на рис. 2.1.

4.В колонке «Library» выбрать библиотеку 7400.

5.В колонке «Part» выбрать номер микросхемы, нажать

«OK» и «Place&Close».

6.Установить изображение элемента на нужное место и зафиксировать его щелчком мыши.

7.Аналогично пп.2-6 выбрать в библиотеке «SOURCE» генератор логических импульсов DigClock и установить по одному генератору напротив каждого входа мультиплексора (демультиплексора).

8.Ввести параметры генераторов, для чего дважды щелкнуть мышью на изображении каждого генератора. В появившемся окне ввести время задержки DELAY=0, длительность сигнала логической единицы ONTIME и логического нуля OFFTIME. Импульсы прямоугольные, длительность импульса равна длительности паузы. При каждом вводе нажи-

мать «SaveAttr», в конце нажать «CLOSE».

9.Соединить выходы генераторов с соответствующими входами мультиплексора (демультиплексора), для чего нажать

кнопку и провести линию соединения, отмечая щелчками мыши начало и конец проводника, а также точки излома.

10.Пометить точки, напряжения в которых следует отразить в виде графиков в редакторе Probe. Для этого войти в меню Markers, выбрать Mark Voltage/Level и установить метки на нужные узлы, причем в том порядке, в котором они должны быть отражены, а именно: входные узлы - от старшего разряда к младшему, выходные - от нулевого к n-му. Данная операция может быть пропущена, так как в графическом постпроцессоре Probe предусмотрена возможность выбора выводимых на экран параметров анализа независимо от наличия меток в исходной цепи.

11.Установить параметры анализа, для чего нажать

кнопки , «Transient» и в строке Print Step установить шаг вывода данных - порядка 0,1мкс, а в строке Final Time - полное время анализа, равное самому большому периоду входных генераторов, нажать «OK» и «Close».

12.Запустить программу PSpice, для чего нажать кнопку

. При отсутствии ошибок в схеме будет создан лист соединений (Netlist) и запущен графический постпроцессор

Probe.

13. Если при вводе схемы не были указаны метки, то необходимо определить те величины, графики которых должны быть выведены на экран. Для этого следует нажать кнопку

и в списке параметров в левой колонке выбрать входные и выходные узлы (обычно они маркируются в виде <обозначение микросхемы на схеме>:<обозначение узла>, например

U1:A,U1:Y0)

14. Для построения таблицы истинности нажать кнопку

и, перемещая появившийся курсор слева направо выписать значения на входе цифрового устройства и соответствующие им наборы значений на выходе. Состояние каждого узла описывается цифрой у вертикальной оси.

3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ И ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ

3.2.1. Исследование мультиплексора 74150.

Мультиплексор 74150 (аналог - К155П1) - 16-канальный цифровой переключатель с инверсным выходом. Входы A,B,C,D - могут принять 16 четырёхразрядных байтов, чтобы выбрать независимо любой канал от E0 до E15. Общий для всех каналов И / ИЛИ вход И вместе с инвертором образует вывод разрешения G. Если G=1, уровень на выходе W=1. При G=0 коммутации разрешены.

В ходе выполнения исследования необходимо:

1) Составить задание на моделирование (для этого необходимо выполнить пункты 1-11 алгоритма);

2) Получить временные диаграммы, характеризующие работу мультиплексора (выполняются пункты 12,13 алгоритма);

3.3. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ И ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ

Распределение микросхем по вариантам следующее:

группа ..1 - 74152*, 74153; группа ..2 - 74153*, 74157; группа ..3 - 74257*, 74154;

резервный - демультиплексор «из 1 в 4» * - функциональная схема (рис.3.12)

3.3.1. Провести схемотехническое моделирование мультиплексора 74152

Мультиплексор 74152 (аналог - К155КП7) - 8-канальный цифровой переключатель. Есть вход разрешения G и два выхода Y и Y. Входы S0...S1 могут принять 8 трёхразрядных байтов, чтобы выбрать независимо один из каналов от E0 до E7 / 4 c.47/. В ходе выполнения работы должны быть получены временные диаграммы, характеризующие работу микросхемы, и составлена таблица истинности. Форма таблицы истинности приведена в табл. 3.4.

Схема измерения мультиплексора 74152 представлена на рис.3.6.

Таблица 3.4. Форма таблицы истинности мультиплексора 74152.

3.3.2. Провести схемотехническое моделирование мультиплексора 74153

Мультиплексор 74153 (аналог К155КП2) два четырёхвходовых мультиплексора с общими входами выбора S0, S1, но с собственными входами разрешения G. Выходы без инверсии. Если G=1, коммутации не разрешены, на выходе низкий уровень. Микросхему можно использовать как два функциональных генератора переменных тока и напряжения / 4 с.46/. В ходе выполнения работы должны быть получены временные

диаграммы характеризующие работу микросхемы и составлена таблица истинности. Форма таблицы истинности приведена в табл. 3.5.

Схема измерения приведена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Схема измерения мультиплексора 74153

Таблица 3.5 Форма таблицы истинности микросхемы 74153

3.3.3.Провести схемотехническое моделирование мультиплексора 74157

Мультиплексор 74157 (аналог К155КП16) Функционально содержит четыре одинаковых двухвходовых мультиплексора. Имеет выхода без инверсии. Вход разрешения общий , при G=1 выходы индифферентны, все уровни зафиксированы. Вход разрешения одноразрядный / 4 с.49/. В ходе выполнения работы должны быть получены временные диаграммы, характеризующие работу микросхемы и составлена таблица истинности. Форма таблицы истинности приведена в табл. 3.6..

Схема измерения мультиплексора приведена на рис.3.8.

Рис. 3.8. Схема измерения мультиплексора 74157

Таблица 3.6. Форма таблицы истинности микросхемы 74157

3.3.4. Провести схемотехническое моделирование мультиплексора 74257

Мультиплексор 74257 (аналог К155КП11) сдержит четыре одинаковых двухвходовых мультиплексора. Выходы без инверсии. Вход разрешения общий, при G=1 все выходы ра-

зомкнуты Z. Вход управления одноразрядный S /4 с.47/. В ходе выполнения работы должны быть получены временные диаграммы, характеризующие работу микросхемы, и составлена таблица истинности. Форма таблицы истинности приведена в табл. 3.7.

Схема измерения мультиплексора 74257 представлена на рис.2.11.

Рис. 3.9. Схема измерения мультиплексора 74257 Таблица 3.7.

Форма таблицы истинности демультиплексора 74154.

3.4.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

1.Схемы измерения мультиплексоров или демультиплексоров.

2.Значения параметров цифровых сигналов.

3.Значения параметров анализа переходных характеристик

(Transient).

4.Временные диаграммы работы мультиплексоров или де мультиплексоров.

5.Таблицы истинностей.

6.Обсуждение результатов, выводы по работе.

4.КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ СУММАТОРОВ

ИВЫЧИТАТЕЛЕЙ

Цель исследования. Приобрести навыки схемотехнического моделирования сумматоров и вычитателей различных типов с помощью ПЭВМ с использованием программной сис-

темы Design Center.

Содержание исследования.

Исследование включает в себя моделирование четырехразрядного сумматора на микросхеме 7483А для заданных параметров генераторов и заданных параметров анализа переходных характеристик. Кроме того, выполняется схемотехническое моделирование определенного индивидуальным заданием типа сумматора, построенного на логических элементах.

Подготовительный этап. Сумматором (вычитателем) называется комбинационное электронное логическое устройство предназначенное для сложения (вычитания) двух чисел. Проработать разделы "Сумматоры" [1,с.603-607; 11, с. 160175], "Арифметические устройства" [6,с.203-233 ].

4.1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ АНАЛИЗА

Сумматором называется комбинационное логическое устройство, предназначенное для выполнения операции арифметического сложения чисел, представленных в виде двоичных кодов.

Для проведения исследования используется схема измерения, приведенная на рис. 4.4. Для проведения схемотехнического моделирования сумматора необходимо:

1)составить задание на моделирование, используя схему измерения сумматора;

2)ввести заданные параметры генераторов цифровых сигналов DSTM1, DSTM2;

3)снять временные диаграммы работы сумматора на микросхеме 7483А (рис. 4.3);

4)составить таблицу двоичного сложения четырехразрядного сумматора;