- •Гоу впо "Воронежский государственный технический университет"
- •Кафедра «Автоматика и информатика в технических системах»
- •Функциональные узлы
- •Цифровой электроники
- •Общие положения
- •1. Организация цикла лабораторных работ
- •1.1. Состав и задачи цикла работ
- •1.2. Подготовка к выполнению лабораторной работы
- •1.3. Проведение лабораторной работы
- •1.4. Требования к оформлению отчета по работе
- •2. Краткая инструкция по технике безопасности при выполнении лабораторных работ
- •3. Указания по пользованию приборами
- •2.2. Назначение и параметры наладочных стендов
- •2.3. Назначение, состав и органы управления наладочного стенда нс-2
- •2.4. Применение стенда нс-2 в данном цикле работ
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •3.1. Предварительное задание
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •3.1. Предварительное задание
- •3.2. Рабочее задание
- •4. Контрольные вопросы
- •2.2. Синтез двоичного шифратора на логических элементах
- •2.3. Иные реализации двоичных шифраторов
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •3.1. Предварительное задание
- •3.2. Рабочее задание
- •4. Контрольные вопросы
- •2.2. Функциональные схемы коммутаторов
- •2.3. Реализации коммутаторов сообщений
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •3.1. Предварительное задание
- •3.2. Рабочее задание
- •4. Контрольные вопросы
- •2.2. Специальные счетчики и делители
- •2.3. Микросхема ие7
- •2.4. Делители на базе счетчика ие7
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •3.1. Предварительное задание
- •3.2. Рабочее задание
- •4. Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3. Указания по пользованию приборами
При подключении двухлучевого осциллографа к измеряемым цепям следует учитывать, что оба его входа имеют общую точку, связанную с корпусом прибора, поэтому общую точку должны иметь и измеряемые сигналы, если они гальванически связаны. Следует помнить, что схема лабораторного стенда не обеспечивает быстродействующую защиту источников постоянного тока от коротких замыканий, поэтому студентам рекомендуется тщательно проверять собранные схемы перед подачей на них питания. В случае вывода стенда из строя бригада, работавшая на нем, заканчивает выполнение работы в другое время по согласованию с преподавателем.
ИЗУЧЕНИЕ НАЛАДОЧНОГО СТЕНДА НС-2, ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИГГЕРОВ
Лабораторная работа № 1
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить назначение, основные технические данные и характеристики, органы управления наладочного стенда НС-2 и освоить работу на нем. Для приобретения практических навыков провести исследование на стенде НС-2 делителя частоты на триггере К555ТМ2.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1. Конструктивные решения средств ВТ
Конструктивно средства цифровой электроники (СЦЭ) обычно представляют собой конструктив (шкаф, стойку), содержащий один или несколько стативов (кассет), в которых на направляющих установлены и закреплены так называемые типовые элементы замены (ТЭЗы) с электрорадиоэлементами. Так же выглядят построенные на их основе системы управления (СУ) промышленными роботами, металлообрабатывающими станками или иным технологическим оборудованием.
Обычно ТЭЗ представляет собой плату из текстолита или гетинакса с печатными проводниками и припаянными к ним элементами. Для ввода и вывода сигналов на ТЭЗах имеются разъемы. Разъемы могут быть выполнены как в виде готовых изделий с пластмассовой основой и штыревыми контактами, так и в виде выступающей части платы с печатными проводниками, обычно покрытыми неокисляющимся металлическим сплавом. ТЭЗ может иметь и несколько разъемов – часть для подключения к конструктиву, в который он устанавливается, а часть для связи с другими ТЭЗами через кабели и жгуты. В конструктиве обычно устанавливается гнездовая часть разъема, а на ТЭЗе – штыревая.
Одним из существенных для эксплуатационника качеств каждой аппаратной реализации СЦЭ является контроле- и ремонтопригодность системы в целом и ее ТЭЗов. Минимальными предпосылками этого служат четкая иерархия конструктивных уровней, функциональная завершенность ТЭЗов, полная документированность СУ, включающая схемную, табличную и текстовую документацию для всех уровней по изучению, контролю состояния, наладке и ремонту, а также наличие необходимого вспомогательного оборудования.
2.2. Назначение и параметры наладочных стендов
Оборудованием, позволяющим выполнять задачи освоения, контроля, наладки и ремонта отдельных ТЭЗов СЦЭ, обычно являются наладочные стенды /3/. Стенды для сложных систем входят в комплект их поставки, для более простых – приобретаются отдельно с учетам функциональных и конструктивных особенностей исследуемого оборудования. Стенды должны выполнять следующие функции:
фиксация ТЭЗа в удобном для оператора положении;
внешняя коммутация контактов разъемов, имитирующих связи в конструктиве СЦЭ;
питание ТЭЗа необходимыми напряжениями;
контроль состояния входных цепей, формирование тестовых сигналов и их подача на входы ТЭЗа;
индикация выходных сигналов и сигналов в промежуточных точках ТЭЗа;
измерение динамических параметров сигналов, включая интервалы времени между событиями;
регистрация необходимых сигналов на носителе длительного хранения.
Для фиксации ТЭЗов и коммутации их контактов на стендах устанавливается набор необходимых разъемов, связываемых с источниками сигналов, устройствами индикации и другими узлами стенда. Для выполнения макетирования, доработок и т.п. (в частности учебно-исследовательских работ) в состав стендов включают средства подключения отдельных микросхем.
Функция питания выполняется источниками питания стенда. которые должны обеспечить необходимый набор напряжений (обычно +5 В, +12 В, –12 В, 24 В, иногда требуются –5 В, ± 15 В и другие напряжения) с их регулировкой для контроля работоспособности ТЭЗа в предельных условиях (обычно на ± 5 %), защиту источника и ТЭЗа от перегрузок и замыканий при неисправности или ошибочных действиях персонала и измерение тока, потребляемого от каждого источника. Классификационными параметрами источников питания являются: количество и номиналы выдаваемых напряжений, пределы регулирования, стабильность и амплитуда пульсации, максимальный ток.
Контроль состояния входных цепей ТЭЗа необходим потому, что неисправность тех или иных цепей СЦЭ вызывается зачастую не выходом из строя источника соответствующего сигнала, а обрывом или замыканием на входе одного из приемников этого сигнала. Особенно существенно это в цепях магистральной связи. Для формирования тестовых входных сигналов в состав стенда вводят генераторы и формирователи одиночных импульсов, прямоугольных, синусоидальных, пилообразных и других сигналов, генераторы импульсных последовательностей и кодовых комбинаций и т.п. Их классификационными параметрами являются форма задаваемых сигналов, их стабильность, перестраиваемость, нагрузочная способность. Минимальный объем тестовых сигналов для логических схем включает уровни логического нуля (далее – "лог.0"), логической единицы ("лог.1") и отключение входа от источника (высокоимпедансное состояние).
Для индикации и регистрации сигналов, снимаемых с ТЭЗа, в состав стенда должны входить устройства, охватывающие весь диапазон измеряемого сигнала (напряжений, разрядности кодов и т.п.), способные преобразовывать его в удобную для анализа форму, обычно с выделением характерных уровней (например, логических). Простейшими из них являются пороговые схемы со светодиодами и стрелочные измерительные приборы. В стендах и комплексах высокой сложности реализуются сложные алгоритмы измерений и обработки сигналов (например, логический и сигнатурный анализ цифровых сигналов, частотный анализ сигналов), а также их визуализация, запись в накопитель длительного хранения и автоматическое изменение хода проверки по результатам измерений. Обычно такие комплексы строятся на базе многопроцессорной ЭВМ.
Измерение сигналов в промежуточных точках, обозначенных как контрольные, и необозначенных, выбранных наладчиком, производится с помощью щупов и клипс (многоконтактных щупов), связанных со стендом или автономных. Последние имеют простейшие индикаторные элементы, схемы контроля наличия импульсов и их счета ("ловушки") и т.п.
Естественно, что в полном наборе перечисленные выше узлы присутствуют только в контрольно-измерительных комплексах максимальной сложности. Однако возможности более простых стендов также могут быть расширены путем подключения соответствующего самостоятельного прибора /3/. Так, например, для измерения динамических параметров сигналов и временных сдвигов между ними обычно используют многоканальные или многолучевые осциллографы.
Как при стендовом контроле ТЭЗов, так и при их проверке на штатных местах необходимо иметь в виду, что только малая часть неисправностей радиоэлектронной аппаратуры, в частности СЦЭ, вызывается отказом элементов, а абсолютное большинство – отсутствием где-либо электрического контакта или, наоборот, возникновением ложных цепей. Исходя из этого, в цепях ТЭЗа, имеющих неисправности, следует в первую очередь тщательно проверять состояние разъемов, паек и проводников.