Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток




Скачать 109.32 Kb.
НазваниеМетодические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток
Дата публикации26.06.2013
Размер109.32 Kb.
ТипМетодические указания
www.vbibl.ru > Информатика > Методические указания
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЛАБОРАТОРИИ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Владивосток


Издательство Дальневосточного университета

2002

УДК 621.369
Приводится методика выполнения лабораторных работ по основам цифровой электроники. Тематика работ охватывает все основные темы соответствующего спецкурса. Практикум рассчитан на фронтальное выполнение работ, поэтому в указания не включены вопросы теории. Однако, для самостоятельного изучения ее, каждая работа сопровождается списком литературы. Методические указания рассчитаны на студентов физического факультета, изучающих курс "Основы цифровой электроники"
^

Составитель -В.А. Иванов, доцент кафедры электроники


Печатается по решению кафедры электроники

ИФИТ ДВГУ

 Издательство

Дальневосточного

университета

2002.

Рабочее место для выполнения лабораторных работ по основам цифровой электроники включает следующее оборудование:

  1. Осциллограф С1-65

2. Генератор импульсов Г5-72

3. Регулируемый источник питания

4. Универсальный лабораторный макет

5. Монтажная плата


Лабораторный макет, схема которого приведена на рис.1, содержит ряд элементов коммутации (тумблеры Т1-Т4 и ключи К1,К2), позволяющих создавать логические уровни "0" и "1" и элементы индикации, состоящие из транзисторных ключей и светодиодов. При подаче высокого уровня на вход ключа соответствующий светодиод зажигается. Выходы элементов коммутации и входы индикаторов выведены на разъем, в которыйустанавливается монтажная плата с исследуемой схемой. На этот же разъем выведены провода источника питания. Таким образом, в исследуемой схеме могут быть использованы все сигналы макета.

Рис.1. Принципиальная схема лабораторного макета.

Исследуемая схема монтируется на монтажной плате, на которой имеются гнезда для нескольких микросхем и концевой разъем, с помощью которого она устанавливается в разъем макета. Схема на плате монтируется методом пайки. Для безопасной работы в лаборатории следует соблюдать определенные правила.

1. Перед началом работы убедиться в том, что все приборы заземлены.

2. Устанавливать и вынимать монтажную плату в разъем макета можно только при выключенном источнике питания.

3. Перед первым включением необходимо при вынутой плате установить напряжение источника питания соответствующим паспортным данным используемых микросхем.

4. Все изменения в схеме производить только при выключенном питании.

Лабораторная работа 1

Изучение характеристик интегральных логических элементов

1. Спроектируйте, нарисуйте и соберите схему для снятия статических переходных характеристик интегральных логических элементов. В качестве источника входных сигналов используйте генератор импульсов Г5-72, для измерений уровней входных и выходных сигналов - осциллограф С1-65. До подачи напряжения питания на исследуемую схему установите его уровень соответствующим паспортным данным для выданной микросхемы. Входной сигнал, подаваемый с генератора импульсов при всех измерениях не должен превышать напряжения питания. До подключения генератора к макету необходимо установить необходимые параметры импульсов (частота порядка 10 кгц, длительность порядка 10 мкс) и нулевой уровень, контролируя их осциллографом, а также определить положения органов регулировки амплитуды при которых возможно ее превышение сверх допустимой и в дальнейшем не превышать ее.

2. Изменяя амплитуду импульсов от 0 до 5в (не более) и измеряя ее осциллографом поочередно на выходе и входе элемента, снимите и постройте статическую переходную характеристику логического элемента. Не надо стремиться получить подробную характеристику в активной области. Вследствие большого коэффициента усиления и низкого выходного сопротивления возможно самовозбуждение в этой области, затрудняющее измерения. Достаточно получить несколько точек вблизи активной зоны со стороны низкого и высокого уровней. По полученной характеристике определите основные статические параметры:

а) уровни логического 0 и 1,

б) логический перепад Um,

в) пороговые уровни помех Uп(0) и Uп(1),

г) средний коэффициент передачи в активной области.

3. Соедините вход элемента с общим проводом (землей) резистором с сопротивлением 200-300 ом и, измеряя падение напряжения на нем, определите входной ток при напряжении логического нуля. Замените резистор на 200-500 ком, переключив его на вывод "+" источника питания и, измеряя падение напряжения на нем, определите входной ток в состоянии логической единицы .

4. Подключите к входу логического элемента генератор импульсов, предварительно установив по осциллографу амплитуду, соответствующую уровню логической единицы. Измерьте времена задержки фронта и среза выходного напряжения. Вычислите среднее время задержки. Для облегчения измерений используйте входные импульсы минимальной длительности и последовательное включение всех логических элементов микросхемы. В этом случае время задержки одного элемента определяется делением суммарного времени задержки на число последовательно включенных элементов.

Литература

Гусев В.В. и др. Основы импульсной и цифровой техники.-М.: Сов. радио, 1975.-с.116-138.

Янсен Й. Курс цифровой электроники, т.1. -М.: Мир, 1987.

Лабораторная работа 2

Синтез комбинационных логических схем

1. По заданной в числовой форме булевой функции составьте алгебраическую форму и минимизируйте ее, используя карту Карно. Начертите структурную схему, реализующую эту функцию в заданной системе логических элементов. Начертите подробную принципиальную схему с указанием номеров выводов микросхем и коммутационных и индикаторных элементов макета.

2. Соберите схему. В качестве индикаторов состояния логических элементов можно использовать светодиоды макета. Для формирования входных переменных используйте тумблеры лабораторного макета. Помните, что входы элементов ТТЛ для создания уровня логической единицы, нужно подключать к источнику 5в только через ограничивающие резисторы 1-5 ком, а входы элементов КМОП нельзя оставлять неподключенными.

3. Испытайте работу схемы, создавая на входах все возможные комбинации переменных. Составьте таблицу переключений. Убедитесь в том, что она соответствует заданию.

4. Изучите работу и постройте таблицу состояний одной из предложенных преподавателем микросхем. Спроектируйте комбинационную логическую схему по индивидуальному заданию

.Литература

Ерофеев Ю.Н. Основы импульсной техники.-М.:Высшая школа, 1979.- с.152-168.

Гусев В.В. и др. Основы импульсной и цифровой техники.-М.:Сов. Радио, ;1975.-с.340-358.

Янсен Й. Курс цифровой электроники, т.1. -М.: Мир, 1987.

Лабораторная работа 3

Триггеры.

Часть 1.

1. Составьте схему и соберите RS-триггер на заданных логических элементах. Проверьте правильность его функционирования, подавая на входы логические уровни, сформированные тумблерами . Соберите схему синхронизируемого RS-триггера, убедитесь в его нормальном функционировании. Снимите временную диаграмму при всех возможных комбинациях входных переменных для обоих триггеров. Сравните их. Определите, какой логический уровень является активным в каждом случае.

2. На основе RS-триггера составьте схему для устранения дребезга контактов, используя свойство RS-триггеры оставаться в одном состоянии при многократном изменении входного сигнала на одном из входов. . Испытайте ее. В дальнейшем используйте ее для создания синхронизирующих импульсов, свободных от дребезга (можете ли вы объяснить, почему нельзя непосредственно использовать сигнал, сформированный тумблером?).

3. Составьте схему для испытания D-триггеров. Схема должна содержать элементы для создания логического уровня на D-входе, источник синхронизирующих импульсов свободных от дребезга (на основе RS-триггера), элементы для начальной установки по R и S входам. Соберите схему, используя предложенный для исследования D-триггер и испытайте ее в различных режимах:

а) начальная установка в 0 и 1,

б) запись информации по D-входам.

Определите, в какой момент информация записывается в триггер (по фронту или сразу синхронизирующего импульса) и когда она появляется на выходе. На основе полученных результатов определите тип D-триггера. Снимите временную диаграмму для всевозможных комбинаций входных сигналов, по которой можно однозначно определить тип триггера. Проверьте, имеют ли R и S входы приоритет над входом С.

4. Организуйте счетный запуск триггера и проверьте работу его в этом режиме. Составьте временную диаграмму работы счетчика.

Литература

Гусев В.В. и др. Основы импульсной и цифровой техники.-М.: Сов. Радио, 1975.-с.363-371.

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.-Мир, 1982.- с.117-122.

Янсен Й. Курс цифровой электроники, т.1. -М.: Мир, 1987.

Лабораторная работа 4

Триггеры.

Часть 2.

1. Соберите схему для испытания JK-триггера. Для создания сигналов на J и К-входах используйте тумблеры, а для С - схему для устранения дребезга контактов из предыдущей работы. Проверьте работу триггера при различных комбинациях сигналов. Определите, по какому перепаду сигнала на С-входе происходит запись информации и ее выдача. Продумайте последовательность подачи сигналов так, чтобы по временной диаграмме можно было однозначно определить тип триггера.

2. На основе JK-триггера постройте D-триггер. Испытайте его работу, составьте временную диаграмму и сравните ее с соответствующей диаграммой D-триггера из предыдущей работы. Установите и объясните различия. Проверьте функционирование R и S-входов и сравните с результатами испытаний D-триггера .

3. Организуйте счетный режим, испытайте его и составьте времен- ную диаграмму работы схемы. Сравните ее с соответствующей диаграммой для D-триггера в счетном режиме, объясните различия.

Литература

  1. Гусев В.В. и др. Основы импульсной и цифровой техники.-М.:Сов. Радио, 1975.-с.363-371

  2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.-М.:Мир, 1982.-с.117-122. Янсен Й. Курс цифровой электроники, т.2. -М.: Мир, 1987.

Лабораторная работа 5

Регистры

1. Спроектируйте схему регистра заданного типа на D-триггерах, соберите ее и проверьте работоспособность

2. Составьте временную диаграмму работы регистра для различных режимов работы (запись информации, сдвиг ее, сброс и т.д.).

3. Изучите работу одной из предложенных преподавателем интегральных микросхем регистров, функциональное назначение всех выводов, порядок подачи управляющих сигналов. Включите регистр, испытайте его работу, составьте временные диаграммы. Для индикации состояний регистров используйте светодиоды макета, подключив их к информационным выходам. Для формирования тактового сигнала (вход С) используйте схему для устранения дребезга контактов .

Литература

Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем / Под ред. Ю.М.Казаринова.-М.:Высшая школа,1985.-с.51-56.

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.-М.:Мир,1982.- с.354-359.

Янсен Й. Курс цифровой электроники, т.2. -М.: Мир, 1987.

Лабораторная работа 6

Счетчики импульсов

1. Спроектируйте схему счетчика с заданными преподавателем параметрами, соберите и испытайте ее. Снимите временную диаграмму, подавая одиночные импульсы со схемы устранения дребезга контактов и определяя состояние по свечению светодиодов, подключенным к информационным выходам счетчика.

2. Подайте на вход счетчика сигнал с выхода генератора импульсов, и с помощью осциллографа изучите временные диаграммы на входах и выходах всех триггеров при различной частоте счетных импульсов.

3. Изучите работу одной из предложенных преподавателем микросхем счетчиков. Для этого включите счетчик и составьте временные диаграммы его работы в различных режимах. Определите тип счетчика (синхронный, асинхронный, двоичный, десятичный и т.д.). Не разбирайте последнюю схему счетчика, она пригодится вам в следующей работе.

Литература

Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем.-М.:Высшая школа,1985.-с.56-74.

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.-М.:Мир,1982.- с.344-354.

Янсен Й. Курс цифровой электроники, т.2. -М.: Мир, 1987.

Лабораторная работа 7

Изучение микросхем памяти

1. Изучите справочную информацию на одну из предложенных микросхем памяти. После того, как вы убедитесь в том, что назначение всех выводов вам понятно, спроектируйте схему для ее испытаний, которая должна обеспечивать формирование всех необходимых сигналов. В качестве сигнала адреса можно использовать счетчик импульсов из предыдущей работы. Придумайте, как использовать "лишние" адресные входы.

2. Соберите схему, проверьте правильность ее функционирования, записывая и считывая информацию (в виде нулей и единиц) по различным адресам. Определите, в какой последовательности должны подаваться сигналы. Попробуйте нарушить эту последовательность при записи и считывании. Прикоснитесь пальцем к информационному выходу, одновременно наблюдая сигнал на нем с помощью осциллографа в режимах записи, считывания и хранения информации. Объясните полученные результаты.

3. Подумайте, как можно использовать микросхему для увеличения емкости памяти. Попытайтесь спроектировать схему ОЗУ на заданную преподавателем информационную емкость.

Литература

Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие. Под ред.С.В. Якубовского.-М.:Радио и связь,1985.

Лабораторная работа 8

Синтез цифровых автоматов.

Часть 1

1. Пользуясь общей структурной схемой цифрового синхронного автомата составьте принципиальную схему с заданными преподавателем свойствами (регистр, счетчик и т.д.).

2. Составьте таблицу истинности комбинационной части схемы, определите разрядность и информационную емкость ПЗУ необходимого для ее реализации, разрядность регистра.

3. Составьте карту программирования ПЗУ и, после тщательной проверки, запрограммируйте ее с помощью ручного программатора (см. описание программатора для программирования микросхем ППЗУ серии ТТЛ). Будьте особенно внимательны при выполнении этого пункта задания. Помните, что ППЗУ допускает только однократное программирование и допущенную ошибку исправить невозможно.

Лабораторная работа 9

Синтез цифровых автоматов.

Часть 2.

1. Соберите схему спроектированного цифрового автомата, убедитесь в ее работоспособности.

2. Подавая на тактовый вход одиночные сигналы от схемы устранения дребезга контактов, составьте подробную временную диаграмму ее работы при различных входных сигналах. Сравните логику работы полученного автомата с заданной. Если обнаружите различия, попытайтесь найти причину.

Литература

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.-М.:Мир,1982.- с.362-368. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники.-М.:Мир,1983.-с.549-554.

^

Учебное издание

Иванов Виталий Александрович



Методические уазания по лаборатории цифровой электроники



Методические указания к лабораторным работам

В авторской редакции

Компьютерный набор и верстка

В.А. Иванов


ЛР №020277. Подписано в печать _____.2002. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. ___________.

Уч.-изд. л. ____________ . Тираж 50 экз.
Издательство Дальневосточного университета

690600, г. Владивосток. ул. Октябрьская, 27.

__________________________________________________________________

Отпечатано на копировально-множительной технике Canon

на кафедре общей физики ИФИТ ДВГУ,

690600, г. Владивосток. ул. Суханова, 8.





Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические указания по анализу финансового 12 состояния организации 12
Методические указания предназначены для выполнения курсовых работ по дисциплине «Анализ хозяйственной деятельности» для студентов...

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические документы в строительстве методические указания по составлению...
Методические указания предназначены для использования при реализации инвестиционных проектов ОАО "Газпром", направленных на развитие...

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические указания Составитель
Практика менеджмента: методические указания / Сост. М. В. П 69 Кангро. Ульяновск: Улгту, 2008. 14 с

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические указания по анализу финансового 11 состояния организации 11
Задание и методические указания для выполнения отдельных разделов курсовой работы 5

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические указания му 1937-04
Методические указания предназначены для лечебно-профилактических организаций, органов и учреждений государственной санитарно-эпидемиологической...

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические указания му 1891-04
Методические указания предназначены для специалистов органов и учреждений государственной санитарно-эпидемиологической службы и лечебно-профилактических...

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические указания производство лекарственных средств. Валидация. Основные положения
Настоящие методические указания (МУ) разработаны в развитие общих требований Стандарта отрасли ост 42-510-98 (gmp)

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические указания по написанию и оформлению магистерских диссертаций
Методические указания разработаны на основе Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования различных...

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Оценка и анализ рисков»
Методические указания предназначены для студентов заочной формы обучения специальности 060400 «Финансы и кредит»

Методические указания по лаборатории цифровой электроники владивосток iconМетодические указания и контрольные задания по дисциплине «Экономика организации»
Методические указания составлены в соответствии с примерной программой по дисциплине

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
www.vbibl.ru
Главная страница