то сигнал на выходе будет иметь вид (рис. 2.3,6).

Инерционность инвертора может быть охарактеризована параметром

t_{з ср}=( t¹⁰+t⁰¹ ) / 2 , который называется - среднее время задержки ло-гического сигнала..Здесь, t¹⁰ и t⁰¹ , определяемые на уровне 0,5(рис. 2.3,6), - задержка включения и задержка выключения соответственно. Более подробно длительность каждой стадии переключенияинвертора определяется параметрами (рис. 2.3,6):

t_ф - длительность фронта (имеется в виду фронт коллекторноготока);

t_р - время рассасывания избыточного заряда;t_с - длительность среза.

Длительность всех стадий переключения зависит от режимов вклю-чения и выключения. Чем больше величины прямого (включающего) иобратного (выключающего) токов базы, тем меньше длительность ста-дий t_ф и t_c соответственно. Однако с ростом прямого тока в базенакапливается больший избыточный заряд, что ведет к увеличениюдлительности стадии рассасывания t_р .

Инерционность транзисторов наряду с конечным временем распрост-ранения сигналов по цепям связи обусловливают наличие порога вфизическом повышении быстродействия цифровых систем, например,ЭВМ, микропроцессоров и др. Поэтому при разработке технологий из-готовления цифровых интегральных схем (ЦИС), в частности, изыски-вают схемотехнические решения, обеспечивающие повышение быстро-действия. Высокое быстродействие инвертора на биполярном транзис-торе может быть достигнуто, если переключение осуществляется силь-ными токами базы (прямым и обратным) и, кроме того, приняты мерыпо предотвращению насыщения открытого транзистора. Последнее иск-лючает стадию рассасывания при выключении. Ненасыщенный режим отк-рытого транзистора обеспечивается в схеме инвертора с нелинейнойотрицательной обратной связью. Такой способ повышения быстродейст-вия ЦИС применяется в микросхемах с диодами (транзисторами) Шот-тки.

3. Методика выполнения работы

При выполнении настоящей работы студенты проводят два экспери-мента. В первом из них исследуется влияние величины базового то-ка (прямого и обратного) на длительность основных стадий переклю-чения инвертора (на величину параметров t _ф , t _р и t _с выходногосигнала); во втором - влияние нелинейной ООС на время рассасыва-ния избыточного заряда базы t _р . При этом настройка измеритель-

ных приборов (генератора Г5-54 и осциллографа CI-65)производит-ся по правилам, изученным при выполнении лабораторной работы № I.Перед выполнением работы следует:

1. Включить тумблер СЕТЬ, расположенный справа в нижней частилабораторного стенда, на наклонной панели управления. При этомдолжна загореться индикаторная лампочка, расположенная там же.

2. Подать питание на макет лабораторной работы, установив пе-реключатель (расположен там же) в положение, соответствующее но-меру макета. Нумерация макетов идет слева направо и сверху вниз(обычно макет данной работы располагается в ячейке стенда подпервым номером).

3.1. Методика проведения первого эксперимента

Первый эксперимент выполняется по схеме (рис. 2.4), представ-ленной в нижней части лицевой панели макета лабораторной работы.

Рис. 2.4

При заданной амплитуде входного импульса напряжения, снимаемо-го с выхода генератора Г5-54, величины прямого и обратного токовбазы изменяются путем изменения сопротивления резистора ( RI, R2либо R3) в цепи базы. Номинальные значения сопротивлений резисто-ров в схемах разных макетов отличаются друг от друга, поэтому приодинаковой заданной величине амплитуды входных импульсов числен-ные значения параметров t _ф , t _р и t _с , измеренные на разныхстендах, будут различаться.

При проведении первого эксперимента следует:

1. Включить и настроить генератор Г5-54. Длительность импульсовна выходе генератора I мкс, амплитуда 5 В, полярность положитель-ная , переключатель ЗАДЕРЖКА µ S (либо ВРЕМЕННЫЙ СДВИГ µ S )в положении х0,1, частота выходных импульсов 80 кГц.

2. Подать импульсы с выхода генератора 1:1 шнуром на вход (Вх)инвертора (рис. 2.4).

3. Регулятор АМПЛ амплитуды синхроимпульсов (СИ) повернуть ■'до упора по часовой стрелке. Тумблером установить положительнуюполярность СИ, а затем шнуром подать синхроимпульсы на вход Xосциллографа (обозначен X - справа в верхней части лицевойпанели осциллографа).

4. Включить осциллограф CI-65 и настроить его на режим ждущейразвертки с внешней синхронизацией:

а) переключатель РОД РАБОТЫ в положении ,

б) переключатель СИНХР в положении BHЕШН.I:I;

в) переключатель РАЗВЕРТКА в положении 0,5 µ S ;

г) переключатель V/ДЕЛ. в положении 2;

д) переключатель полярности синхроимпульсов - в положении "+".Порядок настройки осциллографа при необходимости смотри в ме-тодических указаниях к лабораторной работе № I.

5. На ВХОД У осциллографа подать шнуром сигнал с выхода инвер-тора (из гнезда ВЫХ нижней схемы макета).

Таблица 2.1

	t' ф	t р	t с
R1
А2
R3

6. Подключая с помощью ком-мутационной дужки в цепь базытранзистора попеременно резис-торы RI, R2, а затем R3, из-мерить в каждом случае величи-ны параметров t _ф , t _р , t _сс помощью меток и занести ихзначения в таблицу (типатабл. 2.1).

При измерениях цену клетокследует подбирать в зависимос-ти от длительности стадий такимобразом, чтобы обеспечить при-емлемую точность. В ряде случа-ев дня измерения каждой стадиипридется подбирать свою ценуметок.

Следует иметь в виду, что в отдельных макетах величина сопро-тивления R может оказаться столь большой, что фронт и срез сиг-нала на выходе инвертора будут иметь экспоненциальную форму(рис. 2.5), т.е. эти стадии с одной из сторон не будут иметьрезкой границы. В таких условиях длительность этих стадий измеря-ется между уровнями 1,0 и 0,1, а также 0 и 0,9 соответственно,как это показано на рис. 2.5. При измерении длительности временирассасывания t_p для определения момента начала стадии следует

временно уменьшить амплитуду выходного сигнала генератора Г5-54

(ручкой АМПЛ и клавишным перек-лючателем, который возможно при-дется установить в положениех0,01) до выхода транзистора изнасыщения (рис. 2.6,6) и отме-тить на экране осциллографа мо-

мент t₂ (рис. 2.6,6) по'масштабной сетке.

Затем нужно вновь установитьуровень напряжения на выходе ге-нератора 5 В. В данном случаесигнал на выходе инвертора будетиметь вид (рис. 2.6,в) и длитель-ность стадии рассасывания можнобудет измерить между моментамиt₂ и t₃ , Следует иметь в виду,

что. после отметки на экране момента t₂ нельзя смещать изображе-ние сигнала по оси X. В противном случае операцию получения от- .метки момента t придется повторить.

3.2. Методика проведения второго эксперимента

Второй эксперимент выполняется по схеме рис. 2.7, представлен-ной в верхней части лицевой панели макета. В схеме предусмотреноисследование нескольких схемотехнических методов повышения быст-родействия инвертора.

Рис. 2.7

14

В настоящей лабораторной работе исследуется лишь один изних - применение нелинейной ООС с целью обеспечения ненасыщен-ного режима работы открытого транзистора.

Исследование влияния нелинейной ООС производится путем срав-нения двух вариантов выходного сигнала инвертора: при разомкну-той цепи ООС и при подключении диода Д1 в цепь нелинейной 00С(к коллектору транзистора) с помощью коммутационной дужки. Полу-ченные в обоих случаях осциллограммы следует изобразить на одномрисунке, приложив листок бумаги к экрану осциллографа и обводяконтур изображения на просвет. При коммутации диода Д1 нельзя до-пускать смещения листа бумаги относительно экрана. Снятие осцил-лограмм выполняется при максимальной яркости изображения, хоро-шей фокусировке луча и при выключенных метках. На рисунке следуетотметить, какому случаю соответствует та или иная осциллограмма.

4. Содержание отчета

1. Схемы, изображенные на лицевой панели макета.

2. Таблица вида табл. 2.1 с результатами первого эксперимента.

3. Осциллограммы, полученные при выполнении второго эксперимен-та.

4. Выводы по результатам обоих экспериментов.

5. Рекомендуемая литература

1. Гольденберг Л.М. Импульсные устройства. - М.: Радио и связь,1981, с. 30-33, 36-37.

2. Каледин Г.Г.' Основы электроники. Ч. П./ МЭИС. М., 1979, /с. 7-13.

Лабораторная работа № 3ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ (ИЛС)I. Цель работы

Экспериментальное исследование основных электрических парамет-ров ИЛС на примере схем ТТЛ.

2. Краткая теория вопроса

В современных цифровых устройствах и системах находят приме-нение все основные типы полупроводниковых логических схем, техно-логия изготовления которых освоена промышленностью. Среди них:

1. наиболее дешевые и технологичные биполярные схемы транзис-торно-транзисторной логики (ТТЛ), обладающие повышенным быстро-действием;

1. обладающие наивысшей плотностью компоновки схемы на n-ка-нальных МОП-транзисторах (n МОП);

2. потребляющие наименьшую мощность от источника питания схе-мы на МОП-транзисторах с каналами разных типов проводимости - накомплементарных транзисторах (КМОП);

3. имеющие наивысшее быстродействие биполярные схемы эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ);

4. обладающие наибольшей плотностью компоновки среди биполяр-ных схем - микросхемы интегральной инжекционной логики (ИИЛ,И²Л).

ИЛС выпускаются сериями, отличающимися не только технологиейи составом, но и электрическими параметрами. Для характеристикисвойств ИЛС в составе схемы сложного цифрового устройства исполь-зуются пять обобщенных основных электрических параметров, характе-ризующих электрические свойства ИЛС любого типа и их допустимыесочетания. К числу этих параметров относятся:

m - коэффициент объединения по входам, указывающий число вхо-дов элемента;

n - коэффициент разветвления по выходу, определяющий нагру-зочную способность логического элемента, т.е. максимальное числовходов аналогичных элементов, которые можно подключить к выходу

данного элемента; -о

Р_ср =(P ⁰+P ¹) / 2 - средняя потребляемая мощность, где Р - мощ-

ность, потребляемая элементом от источника

питания в состоянии 0 (0 на выходе), Р¹ - мощ-ность, потребляемая в состоянии I;U _{n доп} - допустимое напряжение статической помехи -

максимальное напряжение помехи (открывающейили закрывающей), при котором состояние эле-мента еще остается неизменным (состояние вы-хода) ; характеризует помехоустойчивость ИЛС;

t_{з cр}=(t¹⁰+t⁰¹) / 2 - среднее время задержки логического сигнала,

где t¹⁰ - задержка включения, t⁰¹ - задерж-ка выключения, характеризует быстродействиеИЛС.

3. Методика выполнения работы

Первая группа экспериментов, проводимых в данной работе, выпол-няется на схеме (рис. 3.1), представленной слева вверху на лицевойпанели макета. В этой схеме базовый элемент ТТЛ, нормально выпол-няющий операцию И-НЕ, включен как инвертор (у него задействованлишь один из входов), т.е. в лабораторном макете элемент выполня-ет операцию НЕ.

3.1. Эксперимент № I . Измерение уровнейлогического 0 ( U⁰_вых ) и логической I ( U¹_вых ) на выходеэлемента, а также пороговых уровней U⁰_пор и U¹_пор навходе логического элемента

Параметры, измеряемые в данном эксперименте, являются характер-ными точками переходной характеристики логического элемента(рис. 3.2). Результаты эксперимента № I заносятся в таблицу типатабл. 3.1.

Таблица 3.1

3.1.1. Порядок выполнения эксперимента № I

1. Включить тумблер СЕТЬ (справа внизу на наклонной панелистенда). Должна загореться индикаторная лампочка.

2. Подать питание на макет, установив переключатель (расположентам же) в положение, соответствующее номеру макета лабораторнойработы. Нумерация макетов идет слева направо и сверху вниз.

3. С помощью коммутационной дужки подключить переменный резисторR (рис. 3.1) ко входу логического элемента (Вх. рис. 3.1).

1. Тумблером установить предел измерений вольтметра VI + 5 В.

4. Подключить шнуром вход вольтметра VI ко входу логическогоэлемента.

5. Подключить шнуром вход вольтметра V2 к выходу (Вых.рис. 3.1) логического элемента.

6. Сопротивление нагрузки R_H должно быть отключено от выходалогического элемента.

8. Изменяя положение подвижного контакта переменного резистораR (ручка резистора R расположена слева от его изображения на

лицевой панели макета (см. рис. 3.1), установить U⁰_вх= 0 (ори-ентируясь на показания вольтметра VI). При этом в соответствии слогикой работы инвертора (рис. 3.2) на выходе (вольтметр V 2)должен быть уровень логической I ( U¹_вых ). Измеренное с учетом

18

предела вольтметра V2 значение этого уровня заносится в табл.3.1.

9. С помощью резистора R начинают плавно увеличивать U_вх ,следя за показаниями VI и V 2. Напряжение на выходе элемента (по-казания V2) сначала остается неизменным (плоская часть переходнойхарактеристики рис. 3.2 в районе U¹_вых ). Затем при некотором

U_вх = U¹_поp напряжение U_выx начинает убывать (элемент начинаетвыходить из состояния I). Четко зафиксированное значение U_вх = U¹_поpзаносится в табл. 3.1.

10. С помощью резистора R устанавливают максимальное значениенапряжения U_вх логического элемента, соответствующее логической IПри этом на выходе возникает уровень логического 0 ( U⁰_вых ). Этозначение, измеренное с помощью V2, заносится в табл. 3.1.

11. Изменяя положение подвижного контакта резистора R , начи-нают плавно уменьшать U_вх , следя за показаниями VI и V2. U_выхсначала остается неизменным (плоская часть переходной характерис-тики в районе уровня U⁰_вых ). Затем при значении U_вх = U°_поp нап-ряжение U_выx начинает возрастать (элемент выходит из состояния 0)Измеренное значение U_вх = U⁰_поp заносится в табл. 3.1.

12. В отчете по лабораторной работе изображают переходную ха-рактеристику элемента ТТЛ (типа рис. 3.2) с нанесенными на негозначениями измеренных напряжений из табл. 3.1.

13. По полученным значениям параметров рассчитывают допустимоезначение открывающей статической помехи ( U_вх = U_п⁺_доп ) по формулеU_п⁺_доп= U¹_пор -U_вых . Рассчитанное значение U_n⁺_доп заносятв табл. 3.1.

14. С помощью коммутационной дужки подключают эквивалент наг-рузки R_H к выходу логического элемента (см. рис. 3.1) и вновьповторяют опыты, описанные в п.п. 8-13). Результаты заносят в соот-ветствующую колонку табл. 3.1. Переходную характеристику элементапри наличии нагрузки строят на том же рисунке (по аналогии с

рис. 3.2).

Сопротивление R_H эквивалентно нагрузке, создаваемой десятьювходами таких же нагрузочных элементов, подключенными к выходуданного элемента. Это соответствует коэффициенту разветвленияn = 10, который имеет базовый элемент ТТЛ.

3.2. Эксперимент № 2. Измерение мощности,потребляемой логическим элементом в различных режимах работы

Настоящий эксперимент выполняется при отключенном сопротивле-нии R_H , поскольку мощность, рассеиваемая на нагрузке, не явля-ется частью мощности, потребляемой данным элементом.

Схема (см. рис. 3.1) содержит регулирующее устройство Р и из-мерительное сопротивление R_и =1 кОм, включенное в цепь общегопровода элемента. Эта часть схемы построена таким образом, чтопозволяет оценивать мощность, потребляемую логическим элементомв любом режиме по значению падения напряжения на резисторе R_И .

3.2.1. Порядок выполнения эксперимента № 2

1. Тумблером установить предел измерений вольтметра VI, рав-ным минус 20 В.

2. Подключить вход вольтметра VI к гнезду, обозначенному Vна рис. 3.1. Коммутация резистора R и вольтметра V 2 остаетсятакой же, как в эксперименте № I.

3. Изменяя положение подвижного контакта переменного резистораR установить на выходе логического элемента (вольтметр V 2) уро-вень логического нуля. С учетом предела вольтметра VI измеритьпадение напряжения U на резисторе R_И в данном режиме и рассчи-тать мощность, потребляемую элементом в состоянии 0 (Р° мВт) по формуле P°=U²/R_И. Полученное значение Р° занести в таблицу (типатабл. 3.2).

Таблица 3.2

4. Повторить эксперимент, описанный в п. 3, при уровне U¹_выхрассчитать Р¹ мВт по той же формуле. Далее следует рассчитать среднее значение мощности, потребляемой элементом в статическомрежиме работы, по формуле Р_ср = (P⁰ + P¹)/2 . Рассчитанные значения

Р¹ и Р_ср занести в табл. 3.2.

Р° , мВт	Р^1, мВт	Рср, мВт	Рдин, мВт	t з ср

5. С помощью коммутационной дужки подключить ко входу логичес-кого элемента вместо резистора R генератор прямоугольных импуль-сов Г, изображенный в виде прямоугольника в левой части схемырис. 3.1. Под действием сигнала с генератора логический элемент

с высокой частотой переходит из состояния 0 в состояние I и об-ратно (переключается). В результате транзисторы схемы элементане столько пребывают в режимах отсечки и насыщения, сколько врежиме переключения, т.е. - в активном режиме. Как известно,транзистор ОЭ в активном режиме имеет большое выходное сопротив-ление и коллекторный (выходной) ток в этом режиме так же велик.Поэтому мощность, потребляемая элементом в динамическом режиме(в режиме переключений с высокой частотой), оказывается большесредней статической мощности Р_ср .

б. Измерить с помощью вольтметра VI падение напряжения на ре-зисторе R_и и рассчитать P_дин по той же формуле. Рассчитанноезначение занести в табл. 3.2.

3.3. Эксперимент № 3. Измерение среднеговремени задержки логического сигнала

Эксперимент № 3 выполняется на схеме (рис. 3.3), представлен-ной справа в верхней части макета.

Измерение t_{з ср} осуществля-ется с помощью меток времениосциллографа CI-65.Посколькуt_зср элемента ТТЛ много меньшеминимальной цены клетокосциллографа 0,1 мкс, в экс-перименте используется косвен-ный метод измерений.

Схема рис. 3.3 представля-ет собой кольцевой генератор,построенный на нечетном числе(в данном случае на семи: отD I до D 7) логических эле-ментов, включенных инверторами.В схеме рис. 3.3 инверторы со-

единены последовательно другс другом и цепь инверторов замкнута в кольцо. В результате, приналичии питания, если, например, на входе элемента D I логичес-кий 0, то на входе элемента D 2 будет I и т.д. - на выходе каж-дого нечетного элемента будет I, а на выходе каждого четного - 0.Логическая единица на выходе элемента D 7 появится, очевидно,лишь после последовательного срабатывания элементов D I - D 7,т.е. через промежуток времени после подачи 0 на вход элемента DI,

разный 7t_{з ср} . При этом на входе элемента DI появится логи-ческая I. Он сработает, а за ним последовательно сработают осталь-ные о элементов. То есть в схеме кольцевого генератора возникнутавтоколебания в виде периодической последовательности импульсов(рис.3.4) с периодом Т_г = 14 t_{з ср} . Измерив Т_г , можно было бырассчитать искомое значение t_{з ср}.• Однако t_{з ср} элементов ТТЛстоль мало, что быстродействия осциллографа CI-65 оказывается не-достаточно, чтобы развернуть на экране изображение колебаний коль-цевого генератора. Поэтому в схеме рис.3.3 период колебаний допол-нительно увеличивают путем деления частоты кольцевого генераторана 12. Период колебаний на выходе делителя оказывается равнымТ = 12 Т_г . Такой период уже можно замерить с помощью клеток ос­ циллографа CI-65, а затем рассчитать величину t_{з ср} по формуле:

t_{з ср} = T / 12•14 = T / 168.

3.3.1. Порядок выполнения эксперимента № 3

1. Включить осциллограф и настроить его на режим ждущей раз-вертки с внутренней синхронизацией:

а) переключатель РОД РАБОТЫ в положении Z.•;

б) переключатель РОД СИНХР. в положении ВНУТР.;

в) переключатель РАЗВЕРТКА (ВРЕМЯ/ДЕЛ.) в положении 0,5 j S ;

г) переключатель V /ДЕЛ. в положении 2.

2. С помощью шнура подать сигнал с выхода делителя (см.рис.3.3)на ВХОД У осциллографа и, регулируя усиление синхронизации (ручкаУРОВЕНЬ справа вверху на лицевой панели осциллографа), добитьсяустойчивого изображения нескольких периодов колебаний на экране.

3. С помощью клеток ценой 0,5 мкc измерить длительность пери-ода Т колебаний на выходе делителя, а затем рассчитать величинупараметра t_{з ср} по приведенной выше формуле. Рассчитанное значе-ние занести в табл. 3.2.

4. Содержание отчета

1. Схемы (рис. 3.1 и рис. 3.3).

2. Переходная характеристика элемента.

3. Таблицы 3.1 и 3.2.

4. Выводы по результатам проведенных экспериментов. В выводахтребуется зафиксировать влияние нагрузки на помехоустойчивостьэлемента, а также сравнить величины Р_ср и Р_дин и объяснить,по-чему одна из потребляемых мощностей больше другой.

5. Рекомендуемая литература

1. Гольденберг Л.М. Импульсные устройства. - If.: Радио и связь,1981, с. 39-50.

2. Каледин Г.Г. Основы электроники. 4. П/МЭИС. - М., 1979,с. 29-31, 34-27.

Лабораторная работа № 4СИНТЕЗ КОМБИНАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВI. Цель работы

1. Изучение методов синтеза комбинационных цифровых устройств(КЦУ).

1. Экспериментальная проверка результатов синтеза КЦУ.

2. Задание

1. Используя метод Квайна либо метод карт Вейча-Карно, получитьминимальную дизъюнктивную нормальную форму (МДНФ) функции, задан-ной таблицей истинности (табл. 4.1). Номер варианта соответствуетномеру, под которым записана фамилия студента в лабораторном жур-нале.

1. Представить полученное выражение МДНФ в базисе И-НЕ.

2. По полученному выражению составить функционально-логическуюсхему КЦУ.

3. Собрать составленную схему из элементов И-НЕ ТТЛ (рис. 4.1),представленных на лицевой панели макета.

Таблица 4.1

XI	0	I	0	I	0	I	0	I	0	I	0	I	0	I	0	I
Х2	0	0	I	I	0	0	I	I	0	0	I	I	0	0	I	I
X3	0	0	0	0	I	I	I	I	0	0 0		0	I	I	I	I
Х4	0	0	0	0	0	0	0	0	I	I	I	I	I	I	I	I
I	0	I	0	0	0	I	0	0	0	I	I	I	0	I	0	0
2	0	0	0	I	0	0	0	I	I	0	I	I	0	0	0	I
3	0	I	0	I	0	0	0	0	0	I	I	I	0	0	I	0
4	0	I	0	0	0	I	0	0	I	I	I	0	0	I	0	с
5	0	I	0	1	0	0	0	0	I	I	0	I	I	0	0	0
6	0	I	0	I	0	0	0	0	0	I	I	I	0	0	I	0
7	I	0	0	0	0	0	0	0	I	I	0	I	0	I	0	I
8	I	0	0	0	I	0	0	0	I	I	0	I	I	0	0	0
9	0	0	I	0	0	0	I	0	0	I	I	I	0	0	I	0
10	I	0	I	0	0	0	0	0	I	0	I	I	0	0	0	I
II	I	0	I	0	0	0	0	0	I	I	I	0	0	I	0	0
12	0	0	0	I	0	0	0	0	I	0	I	I	I	0	I	0
13	0	I	0	0	0	0	0	0	I	I	I	0	I	0	I	0
14	0	0	I	I	0	0	0	0	I	0	I	I	I	0	0	0
15	0	0	I	I	0	0	0	0	0	I	I	I	0	I	0	0
16	I	0	0	0	0	0	0	0	I	0	I	I	0	0	I	I
17	0	I	0	0	0	0	0	0	0	т	I	I	0	0	I	I
18	0	I	0	0	0	I	0	0	I	I	I	0	0	I	0	0
19	0	I	0	0	0	I	0	0	0	I	I	I	0	I	0	0
20	I	0	0	0	I	0	0	0	I	0	I	I	I	0	0	0
21	I	I	0	0	0	0	0	0	I	I	0	I	0	0	0	I
22	0	0	0	I	0	0	0	0	I	I	0	I	0	0	0	I
23	0	I	0	0	0	I	0	0	0	I	I	I	0	I	0	0
24	I	0	I	0	0	0	0	0	I	0	I	I	0	0	0	I

5. Проверить правильность работы синтезированного КЦУ в стати-ческом и динамическом режимах.

6. Составить отчет по работе.

3. Методика выполнения работы

Органы управления макетом находятся'в левой части наклонной па-нели управления стенда. К ним относятся тумблеры XI, Х2, ХЗ, Х4,предназначенные для коммутации уровней напряжения соответствующихлогических переменных, и тумблер переключения режима работы макетаСТАТ/ДИНАМ.

3.1. Методика проверки правильности работы синтезированногоКЦУ в статическом режиме

1. Включить тумблер СЕТЬ, расположенный справа на наклоннойпанели стенда. Должна загореться индикаторная лампочка.

2. Подать питание на макет, установив переключатель, располо-женный там же, в положение, соответствующее номеру макета. Нуме-рация макетов идет слева направо и сверху вниз.

3. С помощью коммутационных дужек подключить к входам элементовИ-НЕ переменные XI-X4 или их инверсии в соответствии с синтезиро-ванной схемой.

Рис. 4.1

4. Перевести тумблер переключения режима макета в положениеСТАТ. При этом уровни напряжения (лог. О и лог. I), коммутируемыетумблерами XI-X4, будут поданы на соответствующие гнезда, располо-женные со стороны входов логических элементов (рис. 4.1).

5. В качестве устройства индикации в статическом режиме работымакета используется один из вольтметров VI или V2, размещенныхв средней части панели управления стенда. Входное гнездо V2 рас-положено справа вверху от него, а входное гнездо VI - слевавверху от этого вольтметра. Если используется вольтметр VI, топереключатель пределов измерения - тумблер, расположенный слеваот VI, должен быть установлен в положение +5 В. Подключить шну-ром вход вольтметра к выходу схемы КЦУ ( -f рис. 4.1).

6. Изобразить в черновике отчета заготовку таблицы истинностифункции четырех аргументов, не указывая значений, которые она при-нимает на всех наборах аргументов.

7. Изменяя положение тумблеров XI - Х4 в соответствии с набо-рами переменных в таблице истинности (начиная с 0000 и кончаяXIII) по показаниям вольтметра, определить значения функции накаждом наборе и занести их в таблицу истинности.

Коду I соответствует верхнее положение тумблера (XI-X4) и вы-сокий уровень напряжения, измеряемого вольтмером; коду 0 - ниж-нее положение тумблеров и низкий уровень напряжения (близкий кнулю).

8. Сравнить полученную экспериментально таблицу истинности стаблицей Вашего варианта задания. Если таблицы совпали, то этоследует продемонстрировать преподавателю путем измерения уровнейвыходного сигнала КЦУ при некоторых наборах переменных, заданныхпреподавателем. Если же в таблицах имеются расхождения, то необ-ходимо еще раз тщательно проверить правильность сборки схемы. За-тем, последовательно подключая вольтметр к используемым в Вашейсхеме гнездам переменных XI-X4 и изменяя положения соответствую-щих тумблеров, убедиться, что сигналы переменных и их инверсийдействительно поступают на входы схемы (при этом нужно учитывать,что, если переменная равна I, то ее инверсия равна 0). Если ошиб-ка в сборке схемы или неисправность макета не обнаружены, то нуж-■но искать ошибку в синтезе КЦУ.

3.2. Методика проверки работы КЦУ в динамическом режиме

I. Перевести тумблер переключения режима работы макета в поло-жение ДИНАМ. При этом к входным гнездам макета XI-X4 будут под-ключены выходы генератора импульсных сигналов, встроенного влабораторный стенд. Сигналы на выходах генератора имеют видрис. 4.2, на котором пронумерованы тактовые периоды импульсныхпоследовательностей на выходе генератора, а также указаны значе-ния логических 0 и I.

Если оценить значения логических уровней переменных XI-X4 втечение каждого из тактовых периодов TI, Т2, ТЗ, то нетруднообнаружить, что при данной форме сигналов на выходах генератораони соответствуют наборам таблицы истинности (табл. 4.1). Послешестнадцати тактов наборы циклически повторяются.

На входные гнезда XI-Х4, соответствующие инверсным значениямпеременных, с генератора подаются инвертированные по отношениюк рис. 4.2 сигналы.

Таким образом, в динамическом режиме сигнал на выходе синтези-рованной схемы КЦУ должен соответствовать циклически повторяющейся

Таблица 4.2

XI	0 I 0 I 0	I 0	I 0 I 0 I	0	I	0	I
Х2	0 0 I I 0	0 I	I 0 0 I I	0	0	I	I
ХЗ	0 0 0 0 1	I I	1 0 0 0 0	I	I	I	I
Х4	0 0 0 0 0	0 0	0 I I I I	I	I	I	I
f	0 I 0 0 I	0 I	I 0 0 0 I	I	I	0	0

2. Включить осциллограф и настроить его на режим ждущей раз-вертки с внешней синхронизацией:

а) переключатель РОД РАБОТЫ в положении z/;

б) переключатель РОД СИНХР. в положении ВНЕШН. 1:1;

в) переключатель РАЗВЕРТКА в положении 0,2 mS,либо 0.5mS;

г) переключатель V/ДЕЛ. в положении I;

д) переключатель полярности синхроимпульсов в положении "+".

С мощью шнура подать синхроимпульсы из гнезда ВЫХ ФИ (слева

на нач.: иной панели лабораторного стенда) на вход X осцилло-

графе. (вместо ВЫХ ФИ можно использовать гнезда Х4, либо Х4 макета).

3. С помощью шнура подать сигнал с выхода f схемы КЦУ наВХОД У осциллографа и развернуть на экране 1,5-2 16-тактовыхцикла (рис. 4.3).

4. Если требуемого устойчивого изображения получить не удает-ся, то следует попытаться это сделать, манипулируя регуляторомУРОВЕНЬ.

5. Выделить на изображении выходного сигнала КЦУ один 16-такто-вый цикл, соответствующий Вашему варианту таблицы истинности. Про-демонстрировать его преподавателю, а затем изобразить в черновикеотчета по лабораторной работе.

6. Если в динамическом режиме результат не соответствует зада-нию, то следует добиться устойчивого изображения сигнала, манипу-лируя регулятором усиления синхронизации осциллографа СИНХР.

4. Содержание отчета

1. Таблица истинности функции из Вашего варианта задания.

2. Выкладки, отражающие все стадии получения минимальной формыв базисе И-НЕ.

3. Схемы синтезированного КЦУ.

4. Осциллограмма 16-тактового цикла выходного сигнала КЦУ.Отчет по данной лабораторной работе выполняется индивидуально

каждым студентом.

5. Рекомендуемая литература

I. Калабеков Б.А. Электронные вычислительные устройства. Ч.П /МЭИС., 1967, с. 48-61.

Лабораторная работа № 5

ДЕШИРАТОРЫ И МУЛЬТИПЛЕКСОРЫI. Цель работы

Экспериментальное исследование интегральных схем мультиплексо-ров и дешифраторов.

2. Задание

1. Используя схему мультиплексора, преобразовать параллельныйчетырехразрядный двоичный код, соответствующий номеру фамилии сту-дента в лабораторном журнале, в последовательную форму. Проверитьправильность выполняемого преобразования в статическом и динами-ческом режимах работы мультиплексора.

2. Рассматривая четырехвходовую логическую схему И-НЕ как эле-мент схемы четырехвходового линейного дешифратора, проверить пра-вильность функционирования дешифратора при подаче на входы элемен-та И-НЕ четырезразрядного двоичного кода, соответствующего номеруфамилии студента в лабораторном журнале. Проверку выполнить встатическом и динамическом режимах работы дешифратора.

3. Составить отчет по лабораторной работе.

3. Методика исследования схемы мультиплексора3.1. Краткая теория вопроса

Условное обозначение мультиплексора (рис. 5.1) представленослева на лицевой панели макета лабораторной работы. Мультиплексор

ТТЛ-типа имеет к = 2 адресных

входа ( VI и V2) и соответ-ственно п = 2^К = 2² = 4 инфор-мационных входа ( D 0 - D З).Схема, использованная в маке-те, представляет собой частныйвариант цифрового мультиплек-сора, так называемый мульти-плексор-селектор (M S), кото-рый под управлением двоичногокода, поступающего на адресныевходы, подключает к единствен-

ному выходу один из четырех информационных входов. Например, ес-ли на адресные входы поступает код 01 ( V 1=1, a V2=0), то к вы-ходу У будет подключен вход DI. При значении кода адреса 11( VI= V2=I) к выходу оказывается подключенным вход DЗ и т.д.Если на информационные входы D0 - D3 подать некоторый четырех-разрядный двоичный код, а на адресные входы последовательно по-давать серию адресов: 00, 01, 10 и II, то на выход У сначала пос-тупит сигнал с входа D 0, затем - с входа DI, далее - с входа

29

В 2 и, наконец, - с входа ВЗ. Таким образом, М S может бытьиспользован для преобразования параллельного кода, поступающе-го на информационные входы, в последовательный код на выходе.Пусть на информационные входы поступает код III0 (В 0=0,

DI= В2 = В 3 = I), соответствующий десятичному числу 14, в

0. - В О

1. - BII - 12I - ВЗ

Тогда, после подачи в тактовые периоды времени TI-T4 на адресныевходы VI и V2 последовательной серии из четырех адресов на вы-ходе У появится последовательный код, представленный в табл. 5.1.

Коммутация информационных вхо-хаблица 5.1 _дов мультиплексора осуществляется

с помощью дужек. Если вход Diподключен к корпусу (к "земле"),обозначенному на схеме рис. 5.1клеммой 0, то на него поступаетуровень логического 0. Если же

вход В- не замкнут на корпус, то это равноценно подаче на негологической I. Таким образом, коммутируя входы В , можно подаватьна них любые комбинации четырехразрядного параллельного двоичногокода.

Сигналы на адресные входы мультиплексора подаются:

а) в статическом режиме с тумблеров XI и Х2, расположенных сле-ва на наклонной панели стенда. Верхнее положение тумблера соответ-ствует коду I, а нижнее - коду 0;

б) в динамическом режиме с генератора, встроенного в стенд(см. сигналы XI и Х2, изображенные на рис. 4.2 лабораторной рабо-ты И 4). Анализ рис. 4.2 показывает, что за четыре тактовых пери-ода на выходы XI и Х2 последовательно поступают сигналы, соответ-ствующие всем возможным комбинациям двухразрядного двоичного кода,которые затем циклически повторяются. Поэтому при подаче на инфор-мационные входы некоторого четырехразрядного двоичного числа,представленного в параллельной форме, например, числа ШО2 (I4j_Q),на выходе У это число должно быть представлено в последовательнойформе в виде потенциального сигнала (рис. 5.2,а), который цикли-чески повторяется каждые четыре такта. Однако из-за того, чтомультиплексор (см. рис. 5.1) имеет инверсный выход реально сигнална выходе У в нашем примере имеет вид рис. 5,20.

Тактовыйпериод	| 1 Т4	ТЗ	Т2	TI
Зигнал навыходе У	I	I	I	0

Рис. 5.2

3.2. Порядок выполнения эксперимента

1. Записать в черновике отчета четырехразрядный двоичный код,соответствующий номеру Вашей фамилии в лабораторном журнале.

2. С помощью коммутационных дужек набрать данный код на входахмультиплексора (младший разряд БО).

3. Включить питание стенда (тумблер СЕТЬ справа на наклоннойпанели в нижней части стенда). Должна загореться индикаторная лам-почка.

4. Подать питание на макет. Переключатель (расположен там же)установить в положение, соответствующее номеру макета. Нумерациямакетов идет слева направо и сверху вниз.

5. Переключатель режима (слева на наклонной панели) установитьв положение СТАТ.

6. Подключить шнуром к выходу У мультиплексора вход вольтметраVI или V2.. Вход VI расположен в центральной части наклонной па-нели стенда слева вверху от вольтметра VI; вход V2 - справавверху от вольтметра V2. Если используется вольтметр VI, то сле-дует установить переключателем (левее вольтметра) предел измере-ний +5 В.

7. В черновике отчета изобразить таблицу типа табл. 5.2.

8. Набирая последовательно все

четыре возможные комбинации двух-разрядного адреса тумблерами XI иХ2, следует всякий раз контролиро-вать уровень напряжения на выходе

У мультиплексора (коду I соответствует высокий уровень, а коду 0 -близкий к нулю). Результаты контроля следует заносить в табл. 5.2в виде соответствующего двоичного кода.

Таблица 5.2

Адрес	II	10	01	00
У

31

9. Сравнивая код в табл. 5.2 с кодом Вашего варианта задания,следует убедиться в том, что мультиплексор имеет инверсный вы-ход. Результат представить преподавателю.

10. Перевести тумблер переключения режима работы макета в поло-жение ДИНАМ.

11. Включить питание и настроить осциллограф CI-65 на режимждущей развертки с внешней синхронизацией:

а) переключатель РОД РАБОТЫ в положении Z.' ;

б) переключатель РОД СИНХР. в положении ВНЕШН. 1:1;

в) переключатель РАЗВЕРТКА в положении 0,2mS , либо 0,5mS ;

г) переключатель V/ДЕЛ. в положении I;

д) переключатель полярности синхроимпульсов в положении "+".

С помощью шнура подать синхроимпульсы из гнезда ВЫХ ФИ (слева нанаклонной панели лабораторного стенда) на вход X осциллографа.

12. Подключить шнуром вход У осциллографа к выходу У мульти-плексора (вместо вольтметра).

13. Регулируя положение ручки УРОВЕНЬ осциллографа, получить наэкране устойчивое изображение 1,5-3 циклов выходного сигнала мульти-плексора (типа рис.5.2,6).

13. Выделить один цикл выходного сигнала (учесть, что сигнал навыходе инвертирован по отношению к входному коду). Зарисовать в чер-новике отчета осциллограмму одного цикла. Результат представить пре-подавателю (на экране осциллографа).

4. Методика исследования схемы дешифратора4.1. Краткая теория вопроса

Все известные структуры дешифратора строятся по принципу выпол-нения операции конъюнкции в одно! или нескольких ступенях надвходными переменными или группами, переменных.

Линейный дешифратор представляет собой совокупность элементовИ, входы которых скоммутированы так, что сигнал I на выходе каж-дого из них возникает лишь при одном из. возможных наборов вход-ных переменных.

Исследование дешифратора в настоящей лабораторной работе вы-полняется на основе исследования схемы И-НЕ ТТЛ-типа, представ-

32