Лабораторная работа №3. 1. Синтез комбинационных узлов с использованием базовых логических элементов

Цель: научиться синтезировать комбинационные узлы с использованием базовых логических элементов.

Задание 1: Синтезировать структурную схему, выполняющую функции и постройте таблицу истинности . Проанализировать правильность работы схемы по таблице истинности. Схема электрическая принципиальная для задания 1 представлена на Рис. 22.

 

1. Компоненты-Animation-Animated Digital Switch

2. Компоненты-Digital Primitives-Standard Gates-

-Inventers-Inventer

3. Комоненты-Digital Primitives-Standard Gates-

-and Gates

4. Комоненты-Digital Primitives-Standard Gates-

-or Gates

5.Анализ - динамический анализ по постоянному току

(Dinamic DC)

 

Рис. 22. Схема для задания 1.

Задание 2: Синтезировать структурную схему, выполняющую функцию:

. Проверить правильность работы схемы. Схема электрическая принципиальная для задания 1 представлена на Рис. 23.

 

Рис. 23. Схема задания 2.

 

 

Задание 3: Синтезировать структурную схему, выполняющую функцию:

 

Содержание отчета:

1. Цель работы;

2. Схема электрическая моделируемого устройства, окно настройки параметров генератора, окно настройки параметров моделирования, результаты моделирования в виде графиков.

3. Таблица истинности.

4. Выводы.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3.2. «Исследование асинхронных двоичных счетчиков»

Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования двоичных счетчиков; исследование быстродействия счетчиков с последовательным и параллельным переносами.

 

Задание к лабораторной работе

а) исследование счетчика с последовательным переносом

В среде системы схемотехнического моделирования МС9 создать на базе интегральных схем (ИС) триггеров схему 4-разрядного асинхронного счетчика с последовательным переносом. Типы триггеров задаются преподавателем. Схема счетчика показана на Рис. 24.

Рис. 24. Схема счетчика с последовательным переносом

 

Чтобы выбрать генератор, дайте команду: Компоненты-Digital Primitives-Stimulus Generators-Stim1

Сигналы генераторов задаются в окне задания параметров команды Source: Local text area (далее расположение на компьютере):

+ + A₁ S B₁ //начальный сигнал

+ label= BYNS //задание метки

+ + A₂ S B₂

+ + A₃ S B₃

+ + A₄ S goto end C times //возврат к метке

 

A₁ ,A₂ ,A₃,A₄ – продолжительность сигнала (S - секунды, NS – наносекунды и т. п.);

 

B₁ , B₂ , B₃ – величина сигнала;

 

BYNS – произвольная метка.

 

С – количество повторений цикла.

 

 

Параметры генератора:

U1

.define _1MHzClk

+0ns 0

+label=start

+200n 1

+250n 0

+450n goto start -1 times

 

U4

.define B

+0NS 0

+50NS 0

+100NS 1

 

2. Выполнить моделирование схемы в режиме Analysis/Transient analysis. В окне «Transient analysis limits» задать выводимые временные диаграммы и пределы изменения величин по амплитуде сигналов и времени. Для запуска расчета нажать RUN (Запустить).

На Рис. 25 в качестве примера приведен результат моделирования для вышеприведенной схемы.

3. По временным диаграммам определить время установления счетчика t_уст. Для этого выделить фрагмент диаграммы, и увеличить его. Данный фрагмент показан на Рис. 25. На данном рисунке хорошо видно накопление задержки при прохождении сигнала в счетчике от младшего разряда к старшему. Для определения t_уст воспользуйтесь режимом курсорных измерений.

б) исследование счетчика с параллельным переносом.

На базе серии микросхем, указанной преподавателем, создать схему 4-разрядного асинхронного счетчика с параллельным переносом.

На Рис. 26 приведен пример построения счетчика с использованием ИС JK-триггеров типа K155TV1.

Параметры генератора:

 

для U1
.define _1MHzClk
+0ns 0
+label=start
+200n 1
+250n 0
+450n goto start -1 times

для U2
.define B
+0NS 0
+50NS 0
+100NS 1

 

Далее выполнить п.п.2 и 3 аналогично первому заданию.

Содержание отчета:

 

1. Цель работы;

2. Схемы, окно установки параметров генератора и временные диаграммы;

3. Результаты измерения времени установления счетчиков;

4. Выводы по проделанной работе.

Рис. 25. Временные диаграммы работы счетчика

с последовательным переносом

 

 

Рис. 26. Счетчик с параллельным переносом

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3.3. “Исследование двоично-десятичных счетчиков”

Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования двоично-десятичных счетчиков.

Лабораторная работа предназначена для изучения способов построения счетчиков с произвольным модулем счета на примере реализации двоично-десятичных счетчиков.

 

Данная лабораторная работа предназначена для организации самостоятельной работы студентов. Параметры генераторов и установки анализа переходных процессов выбрать самостоятельно.

Задание к лабораторной работе

а) Двоично-десятичный счетчик на базе ИС K155ИE4

В данном задании исследуется способ построения двоично-десятичного счетчика с принудительным сбросом.

1. Создать схему двоично-десятичного счетчика на базе ИС K155ИE4.

2. Выполнить моделирование работы счетчика и построить временные диаграммы. Пример построения схемы и результаты моделирования показаны на Рис. 27.

3. Убедиться в правильности функционирования счетчика. В случае неправильной работы откорректировать схему.

б) Исследование двоично-десятичного реверсивного счетчика.

В данном задании исследуется способ построения реверсивного двоично-десятичного счетчика с принудительным насчетом. Для построения счетчика используется ИС двоичного реверсивного счетчика K155IE7, имеющего входы предустановки.

1. Создать схему двоично-десятичного реверсивного счетчика на основе ИС K155IE7.

2. Выполнить моделирование работы счетчика и построить временные диаграммы. Пример построения схемы и временные диаграммы показаны на Рис. 28.

3. Убедиться в правильности функционирования счетчика. В случае неправильной работы откорректировать схему.

 

Рис. 27. Двоично-десятичный счетчик. Результаты моделирования.

 

Рис. 28. Схема двоично-десятичного реверсивного счетчика

Содержание отчета:

1. Цель работы;

2. Схема устройства и графики;

3. Анализ результатов;

4. Выводы.

 

 

Контрольные вопросы к части 3 лабораторного практикума:

 

1. Задание и использование ключей при моделировании в программе Micro-CAP.

2. Задание и использование параметров цифровых генераторов.

3. Типы и параметры генераторов, используемых для цифровых устройств.

4. Просмотр и обработка результатов моделирования. Использование режима Probe.

5. Основные принципы выполнения различных видов анализа в программе Micro-CAP.

а) Transient (Alt+1) — расчет переходных процессов;

б) AC (Alt+2) — расчет частотных характеристик;

в) DC (Alt+3) — расчет передаточных функций по постоянному току (при вариации постоянной составляющей одного или двух источников сигналов, вариации температуры или параметров моделей компонентов);

г) Dynamic DC (Alt+4) — расчет режима по постоянному току и динамическое отображение на схеме узловых потенциалов, токов ветвей и рассеиваемой мощности;

д) Transfer Function (Alt+5) — расчет малосигнальных передаточных функций в режиме по постоянному току;

е) Sensitivity (Alt+6) — расчет чувствительностей режима по постоянному току.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Разевиг В. Д. Схемотехническое моделирование с помощью MICRO-CAP 7. – М.: Горячая линия-Телеком, 2003. – 368с.

2. Кардашев Г.А. Цифровая электроника нам персональном компьютере. Electronics Work bench и Micro-Cap. – М.: Горячая линия-Телеком, 2003. – 311с.

3. Разевиг В. Д. Система схемотехнического моделирования MICRO-CAP V. – М.: СОЛОН, 1997. – 373с.

4. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника / Под общ. ред. А.А.Краснопрошиной. К.: Выща шк., 1989. – Ч.1. – 432 с.

5. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: Высш. шк., 1991.–622 с.

6. http://www.spectrum-soft.com

7. http://padabum.com/d.php?id=292

8. http://bookfi.org/book/315082

 

Учебное издание

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине