Учебка / Фриск том 1

170	Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ

Ðèñ. 33

Ðèñ. 34

Убедитесь, что включен динамический режим по постоянному току, в меню Analysis стоит галочка на против команды Dynamic DC... (ðèñ. 27).

Замыкая и размыкая ключ S1, двойным щелчком мыши, записать его состояние (замкнут — 1, разомкнут — 0) и уровень выходного сигнала (красный — 1, белый — 0) светового индикатора в таблицу 1. Убедиться, что полу- ченная таблица есть таблица истинности элемента ÍÅ (DPMOS, DNMOS).

В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L11_4.CIR (File\Open...) (ðèñ. 35).

Лабораторная работа ¹ 11	171

Ðèñ. 35

4.3.5 Составление таблицы истинности микросхемы И-НЕ

Аналогично предыдущему пункту составить таблицу истинности для элемента È-ÍÅ, который моделируется с помощью микросхемы È-ÍÅ (ðèñ. 4, 11).

В качестве микросхемы выбрать двухвходовую цифровую микросхему

È-ÍÅ (Nand2). Для этого откройте меню Component\Digital Primitives\Standard Gates\Nand Gates и выберите команду цифровая микросхема Nand2 (ðèñ. 36).

Ðèñ. 36

172	Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ

Курсор примет форму микросхемы (четырехугольник с тремя выводами). Цепь питания и земля не показаны. Поместите ее на рабочее окно и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно Nahd2. Выберите марку микросхемы DLY_TTL и нажмите кнопку OK (ðèñ. 37).

Ðèñ. 37

Составьте необходимую схему. Для соединения проводников понадобиться перемычка (Jumper). Для этого откройте меню Component\Analog Primitives\Connectors и выберите команду транзистор Jumper (ðèñ. 38).

Убедитесь, что включен динамический режим по постоянному току, в меню Analysis стоит галочка на против команды Dynamic DC... (ðèñ. 27).

Ðèñ. 38

Лабораторная работа ¹ 11	173

Замыкая и размыкая ключи S1 è S2, двойным щелчком мыши, записать их состояния (замкнут — 1, разомкнут — 0) и соответствующий уровень выходного сигнала (красный — 1, белый — 0) светового индикатора в таблицу 2. Убедиться, что полученная таблица есть таблица истинности элемента È-ÍÅ.

Ðèñ. 39

В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L11_5.CIR (File\Open...) (ðèñ. 39).

4.3.6 Составление таблицы истинности микросхемы ИЛИ-НЕ

Аналогично предыдущему пункту составить таблицу истинности для элемента ÈËÈ-ÍÅ, который моделируется с помощью цифровой микросхемы ÈËÈ-ÍÅ (ðèñ. 5, 12).

В качестве микросхемы выбрать двухвходовую цифровую микросхему

ÈËÈ-ÍÅ (NOR2). Для этого откройте меню Component\Digital Primitives\ Standard Gates\Xnor Gates и выберите команду цифровая микросхема NOR2 (ðèñ. 40).

Курсор примет форму микросхемы (четырехугольник с тремя выводами). Цепь питания и земля не показаны. Поместите ее на рабочее окно и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно NOR2. Выберите марку микросхемы D0_GATE и нажмите кнопку OK (ðèñ. 41).

Составьте необходимую схему. Выделите старую микросхему и удалите ее клавишей Del. На освободившееся место установите микросхему ÈËÈ-ÍÅ.

Убедитесь, что включен динамический режим по постоянному току, в меню Analysis стоит галочка на против команды Dynamic DC... (ðèñ. 27).

Замыкая и размыкая ключи S1 è S2, двойным щелчком мыши, записать их состояния (замкнут — 1, разомкнут — 0) и соответствующий уровень выходно-

174	Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ

Ðèñ. 40

Ðèñ. 41

го сигнала (красный — 1, белый — 0) светового индикатора в таблицу 2. Убедиться, что полученная таблица есть таблица истинности элемента ÈËÈ-ÍÅ.

В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L11_6.CIR (File\Open...) (ðèñ. 42).

5 Обработка результатов машинного эксперимента

Сравнить полученные данные с данными, полученными в предварительном расчете. Сделать выводы.

Лабораторная работа ¹ 11	175

Ðèñ. 42

6 Вопросы для самопроверки

1.Какие устройства называют цифровыми?

2.Сколько существует логических функций одного и дух аргументов и как они называются?

3.Какие логические элементы выпускаются в виде цифровых микросхем?

4.Какие значения принимают логические функции и их аргументы?

5.Объясните принцип работы цифровых элементов на основе МОП-транзисторов?

7 Содержание отчета

Отчет оформляется в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, полуторный интервал.

Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал: титульный лист; цель работы; результаты машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и ответы на них.

8Литература

1.Фриск В. В. Основы теории цепей. М.: РадиоСофт, 2002. 288 с.

2.Шило В. Л. Полупроводниковые цифровые микросхемы. М.: Радио и связь, 1988. 352 с.

3.Юшин А. М. Цифровые микросхемы для электронных устройств. М.: Высшая школа, 1993. 176 с.

Лабораторная работа ¹ 12

Временная дискретизация аналоговых сигналов

1 Цель работы

С помощью программы Micro-Cap осуществить дискретизацию различ- ных аналоговых сигналов.

2 Задание для самостоятельной подготовки

Изучить основные положения теории цепей о дискретных сигналах стр. 267—271 [1], стр. 512—515 [2] и стр. 4—8 [3]. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.

3 Предварительный расчет

3.1. Провести дискретизацию аналогового сигнала с линейно изменяющемся напряжением (рис. 1), определяемого соотношением u1(t) = 4t В на отрезке t [0, 1] мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.

Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.

Ðèñ. 1

Лабораторная работа ¹ 12	177

3.2. Провести дискретизацию аналогового единичного сигнала (рис. 2), определяемого соотношением u2(t) = 1 на отрезке t τ [0, 1] мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.

Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.

3.3. Провести дискретизацию аналогового экспоненциального сигнала (рис. 3), определяемого соотношением u3(t) = exp(–4 103t) В на отрезке t [0, 1] мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.

Ðèñ. 2

Ðèñ. 3

Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.

3.4. Провести дискретизацию аналогового двухполупериодного сигнала (рис. 4), определяемого соотношением u4(t) = | cos(2π ft) | В на отрезке t [0, 1] мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов, f = 1 кГц — частота аналогового сигнала. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.

Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.

Ðèñ. 4

3.5. Провести дискретизацию аналогового косинусоидального сигнала (рис. 5), определяемого соотношением u5(t) = cos(2π ft) В на отрезке t [0, 1]

178

Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ

Ðèñ. 5

мс, при к = 0, 1, ..., 10 — номера отсчетов, f = 1 кГц — частота аналогового сигнала. Интервалы между моментами времени брать одинаковыми.

Полученные данные занести в таблицу 1. Построить график данного дискретного сигнала.

Таблица 1

По предварительному расчету

k

tk

u1(k)

u2(k)

u3(k)

u4(k)

u5(k)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

4 Порядок выполнения работы

Процесс замены аналогового сигнала его дискретными отсчетами обычно через равные промежутки времени, называется дискретизацией сигнала по времени.

Отсчеты дискретного сигнала определены для дискретных значений независимой переменой времени и представляются последовательностью чисел. Такую последовательность чисел можно записать в следующем виде

u(k) = {u(k)} = {..., u(–2), u(–1), u(0), u(1), u(2), ...}, –∞ < k < ∞ .

Лабораторная работа ¹ 12	179

Дискретный сигнал обычно изображают в виде следующего графика (рис. 6).

Заметим, что дискретный сигнал u(k) определен только для целых значе- ний k. Для не целых значений k дискретный сигнал не определен.

Например, дискретный единичный импульс (рис. 7) определяется следующей формулой

δ		1,		k = 0;
	1	(k) =	0,	k ≠ 0.

Дискретная единичная ступенчатая функция (рис. 8) определяется следующим образом

1, k ≥ 0; 1(k) = .

0, k < 0.

Ðèñ. 6

Ðèñ. 7

Ðèñ. 8

Интервал времени Т, через который берутся отсчеты аналогового сигнала, называется интервалом дискретизации. Величина fÄ = 1/T называется частотой дискретизации. Значения дискретного сигнала в тактовые моменты называются отсчетами или выборками.

Если частота дискретизации достаточно большая и превышает частоту аналогового сигнала, то дискретные отсчеты позволят правильно восстановить аналоговый сигнал (рис. 9).

Если частота дискретизации небольшая по сравнению с частотой аналогового сигнала, то в этом случае дискретные отсчеты могут не позволить правильно восстановить аналоговый сигнал (рис. 10).

Ðèñ. 9

Ðèñ. 10