Відомості про навчальний стенд

Навчальний монтажний стенд реалізовано у вигляді монтажного поля, на контакти якого виведено декілька рівнів напруги живлення: 0 В (загальна шина - земля), -5В, +5В, -12В, +12В. Такий вибір рівнів напруги живлення дозволяє виконувати монтаж цифрових схем на елементах з різними типами логіки, а також монтаж аналогових та змішаних схем.

Метою лабораторних робіт з дисципліни «Комп’ютерна схемотехніка» є набуття студентами навичок проектування, складання, дослідження та випробовування цифрових схем. Основними елементами проектованих цифрових схем є елементи з типом логіки ТТЛ або ТТЛш. Для включення мікросхем ТТЛ або ТТЛш-логіки необхідно забезпечити дві напруги живлення: 0 В (загальна шина - земля) та +5В.

При монтажі цифрових схем мікросхеми встановлюються на контактні площадки, що містять по дві контактних панелі. Обидві контактні панелі складаються з трьох рядів контактів. По одному ряду контактів, що розташовані ближче до центру площадки на кожній панелі, використовуються для включення мікросхем, інші контакти – для подання та зняття сигналів з елементів схеми. Контакти на контактних панелях з’єднані між собою в поперечному напрямку (по три контакти). Таким чином навпроти кожного виводу мікросхеми лишається по два з’єднаних з цим виводом контактних гнізда для подання та зняття сигналів. Це дозволяє реалізовувати ланцюгове нарощування ланок схеми – підключивши з’єднуючий провідник до одного із з’єднаних між собою контактних гнізд можна продовжити відповідну сигнальну ланку схеми підключаючи до другого гнізда наступний з’єднуючий провідник.

Для встановлення мікросхем на стенді використовуються контактні площадки двох типів: уніфіковані та універсальні.

Уніфіковані контактні площадки використовуються для встановлення мікросхем з фіксованою кількістю виводів із найпоширенішим способом підведення напруги живлення для такого типу мікросхем (наприклад, контактні площадки для включення мікросхем на 14 виводів, у яких вивід 7 загальний, а вивід 14 використовується для подання напруги живлення +5 В). На таких контактних площадках відсутні контактні гнізда напроти виводів мікросхем, що використовуються для подання живлення. Це зумовлено намаганням зменшити можливості неправильного монтажу спроектованих схем.

Універсальні контактні площадки передбачають можливість подання напруги живлення на будь-який із виводів мікросхеми. Це збільшує універсальність стенду при макетуванні цифрових схем за рахунок забезпечення можливості використання мікросхем із «нетрадиційним» способом подання напруги живлення. З іншої сторони, використання універсальних контактних площадок збільшує ризик помилкового підключення сигнальних провідників до контактних гнізд, з’єднаних із шинами живлення, а тому потребує підвищеної уваги від виконавця схеми.

Окрім контактних площадок під мікросхеми при монтажі цифрових схем на полі стенда можуть встановлюватися спеціалізовані вузли:

• джерело логічних сигналів – зовнішньо нагадує контактні площадки під мікросхеми. Містить дві контактних панелі, на всі гнізда однієї із яких виведено напругу, яка відповідає рівню логічної одиниці для ТТЛ-логіки (верхня контактна площадка), а на другу (нижня контактна площадка) – рівню логічного нуля;

• панель індикації – складається з п’яти світлодіодів та однієї контактної панелі. Контакти на контактній панелі, розташовані навпроти кожного світлодіода, з’єднані між собою (по 6 штук). При монтажі цифових схем, як правило, чотири із п’яти зазначених світлодіодів використовуються для індикації сигналів на виходах схеми, а п’ятий світлодіод задіюється за потреби для відслідковування послідовності перетворення вхідних сигналів елементами схеми з метою виявлення помилок в її організації або функціонуванні;

• джерело синхронізуючих імпульсів – складається з побудованого на логічних елементах генератора синхронізуючої частоти та регульованого резистора, за допомогою якого може змінюватися частота видачі синхронізуючих імпульсів на контактну панель.

З’єднання елементів схеми між собою реалізується засобами навісного монтажу. Для цього використовуються провідники та шлейфи. Провідник є проводом із двома контактними голками на кінцях. Шлейф, фактично, являє собою сукупність із двох провідників, з’єднаних між собою по центру. Таким чином утворюється чотирьохконтактний провідник. Це дозволяє зняти сигнали з однієї точки в схемі і забезпечити їх подання в три інших точки одним шлейфом.

Для зручності монтажу та перевірки розроблених схем провідники і шлейфи, якими оснащується навчальний монтажний стенд, виготовлено із застосуванням різних кольорових гам.

Завдання 1.

Використовуючи навчальний монтажний стенд провести тестування мікросхеми, що містить чотири елементарних функціональних вузли комбінаційного типу (двоходові логічні елементи). Функції, що виконуються логічними елементами, попередньо невідомі. Умовне графічне зображення логічних елементів досліджуваних мікросхем (без зазначення можливих інверсій вихідних сигналів та ознаки типу виконуваної функції) наведено на рисунку 1.10.

Рисунок 1.10 – Цоколівка логічних елементів досліджуваних мікросхем

В ході виконання лабораторної роботи необхідно виконати тестування елементів мікросхеми, побудувати таблицю істинності та визначити тип виконуваної функції для кожного досліджуваного логічного елемента, зробити висновок про їх справність (в цілком справній мікросхемі всі логічні елементи повинні виконувати однакові функції).

Для тестування елементів мікросхеми засобами навісного монтажу (за допомогою провідників і шлейфів) повинна бути зібрана схема, яка дозволяє випробовувати всі досліджувані логічні елементи та спостерігати отримувані результати одночасно.