Исследование триггеров на имс

 

Цель работы: исследованиеRS, JK, D, T –триггеров в интегральном исполнении.

 

Теоретическая часть

Устройство с положительной обратной связью, которое имеет два состояния устойчивого равновесия и может скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием управляющего напряжения, называют триггером.

По способу логического функционирования триггеры разделяют на следующие типы: RS-триггер (триггер с установочными входами), T-триггер (со счетным входом), D-триггер (триггер задержки) и универсальный JK–триггер.

RS-триггер (рис.4.1) наиболее простой и является основой всех других триггеров.

а) б)

Рисунок 4.1.- Схема RS-триггера с инверсными входами:

а) реализация RS-триггера на на ЛЭ «2И-НЕ»; б) его условное графическое обозначение на структурных, функциональных и принципиальных схемах.

 

Входы и , на которые подаются запускающие сигналы, служат для установки триггера в состояние устойчивого равновесия (соответственно в «1» и в «0»). Триггер с инверсными входами управляется уровнем «0», а с прямым – «1». Для триггера с инверсными входами комбинация S=0 и R=0 запрещена, так как обуславливает на выходе неопределенность (для триггеров с прямыми входами S=1 и R=1). При комбинации на входе триггера с инверсными входами S=1 и R=1 на его выходе сохраняется прежнее состояние .

Для реализации других триггеров используется один (одноступенчатый) или два (двухступенчатый) –триггера с соответствующей входной логикой. Двухступенчатые триггеры Т, D и JK показаны на рис.4.2.

Запись информации происходит в момент поступления фронта синхронизирующего импульса С, а появление информации на выходе срезу этого импульса.

Запись информации происходит в момент поступления фронта синхронизирующего импульса С, а появление информации на выходе срезу этого импульса.

а) б) в)

Рисунок 4.2- Обозначения 2-х ступенчатых триггеров типа Т(а), D(б), JK(в).

Порядок выполнения работы

1. Макет лабораторной работы (№11).

Рисунок 4.3. - Макет лабораторной работы №4

 

2. Собрать схему RS–триггера на ЛЭ «2-И-НЕ» (DD3, DD4). Исследовать RS–триггер, используя индикатор Q и гнезда «1» и «0». Данные занести в табл.4.1.

Таблица 4.1-

Таблица истинности RS–триггера на ЛЭ И-НЕ

№ п.п.

 

2. Исследовать тактируемый двухступенчатый JK–триггер с установочными входами, работающий по срезу тактового импульса С. Данные занести в табл.4.2.

 

Таблица 4.2-

Таблица истинности JK–триггера

№ п.п.

J

K

C

 

3. Исследовать D–триггер. Данные занести в таблицу 4.3.

Таблица 4.3-

Таблица истинности D–триггера

№ п.п.

D

C

 

4. Исследовать T–триггер (на базе JK-триггера). Данные занести в таблицу 4.4.

 

Таблица 4.4-

Таблица истинности Т–триггера

№ п.п.

Т

C

 

5. Получить из D–триггера делитель частоты входных импульсов на 2. Для этого импульсы с генератора подать на вход С, а вход D соединить с инверсным выходом триггера . Тогда по каждому срезу входных импульсов С триггер будет менять свое состояние на противоположное, а на его выходе будет меандр с частотой в 2 раза меньшей, чем на входе.

 

Содержание отчета

1. Схема эксперимента.

2. Результаты исследования RS-,T-,D-,JK-триггеров.

3. Выводы по работе.

 

4. Контрольные вопросы

1.Указать запрещенную комбинацию на входах RS–триггера.

2. Назовите функцию установочных R и S входов в интегральных триггерах.

3. Приведите два варианта построения Т-триггера на базе D-,и JK–триггеров. Почему для получения Т-триггера на базе D–триггера требуется соединить вход D с выходом Q, а не с Q?

 

Лабораторная работа №5

Исследование мультивибратора, одновибратора и генератора на операционном усилителе ОУ

 

Цель работы: исследование характеристик мультивибратора и одновибратора на ОУ.

 

Теоретическая часть

Работа мультивибратора на ОУ основана на комбинированном использовании положительной ПОС и отрицательной ООС обратной связи. При этом ПОС должна быть более сильной. Цепь ПОС предназначена для обеспечения лавинообразного перехода мультивибратора из одного квазиустойчивого состояния в другое, а цепь с ООС- для ограничения длительности квазиустойчивых состояний. Схема простейшего мультивибратора приведена ниже.

Рисунок 5.1- Мультивибратор на ОУ

 

Цепь ПОС содержит делитель, а в цепь ООС входит времязадающая RC–цепь. Форма выходного напряжения близка к прямоугольной. Мультивибратор изменяет свои состояния квазиравновесия в моменты времени, когда напряжение на конденсаторе достигает пороговых уровней = =| |*R1/(R1+R2). Так как пороговые уровни равны по модулю, то на выходе схемы формируется меандр с = и периодом Т=2 :

 

=RCln(1+ )

 

Одновибратор (рис.5.2) можно получить из мультивибратора, переводя схему из автоколебательного режима в ждущий. Для этого достаточно одно из состояний квазиравновесия сделать устойчивым, что достигается соответствующим включением внешнего источника напряжения Ег и диода VD.

Рисунок 5.2- Одновибратор на ОУ

 

При подаче запускающего импульса на неинвертирующий вход ОУ увеличивается выходное напряжение, которое через цепь ПОС лавинообразно переводит ОУ в состояние квазиравновесия (форма импульсов Ег и Uвых показаны на рис.5.2).

Длительность импульса на выходе одновибратора с учетом принятых допущений:

=RCln2=0,7RC.

Генератор на основе ОУ (рис.5.3) по выполняемым функциям и принципу работы аналогичен мультивибратору.

Рисунок 5.3. - Генератор треугольного (U_вых.тр) и прямоугольного (U_вых.пр) напряжений на ОУ.

 

Генератор собран на двух ОУ. Интегратор с постоянной времени R1C реализован на ОУ DA1. Триггер Шмидта собран на ОУ DA2. Порог срабатывания триггера задан делителем R2, R3. На выходе интегратора получим треугольные колебания U_вых.тр, а на входе триггера - прямоугольные колебания U_вых.пр.

Обычно, при выводе соотношений для схем с ОУ, сам ОУ принято считать близким к идеальному усилителю, полагая, что Rвх→∞, Rвых→0..

Уровни выходного напряжения и симметричны относительно нуля, т.е. = | | = и длительность импульса равна длительности паузы :

= =R1Cln(1+ ),

а период следования импульсов

Т=2R1Cln(1+2R3/R2).

 

Порядок выполнения работы

1. Макет лабораторной работы №5 приведен на рис. 5.4.

2. Исследование мультивибратора на ОУ

2.1 Переключатель S3 позволяет переводить мультивибратор либо в автоматический режим (кнопка S3 отжата), либо в ждущий режим (кнопка S3 нажата). Отжать переключатель S3 и перевести мультивибратор в автоматический режим. Снять осциллограммы в точках x6, x7,x8 мультивибратора для двух положений переключателя S2 (нажат и отжат). В точке x7 исследуются пороговые напряжения, в точке x6 – напряжение на конденсаторе С1 (S2 отжат), либо напряжение на С1+С2 (S2 нажат).

 

Рисунок 5.4. - Макет лабораторной работы №5

 

2.2 Измерить по осциллографу период следования Т и длительность выходных импульсов и сравнить с расчетными данными при R1=16 кОм, R2=10 кОм, R3=15кОм, С1=С2=0,022 мкФ. Объяснить полученные расхождения.

3. Исследование одновибратора на ОУ.

3.1 Нажать кнопку S3 и перевести мультивибратор в ждущий режим. Соединить точки x4 и x7, снять осциллограммы в соответствии с пунктом 2.1.

3.2 Измерить по осциллографу длительность выходного импульса и сравнить с расчетными данными (параметры элементов одновибратора взять из п.2.2). Объяснить полученные расхождения.

4. Исследование генератора треугольного напряжения.

4.1 Снять осциллограммы в контрольных точках схемы при нажатом и отжатом переключателе S4.

4.2 Измерить с помощью осциллографа период колебаний генератора при отжатом и нажатом переключателе S4. Получить соотношение для длительности импульса и периода следования импульсов генератора. Сравнить экспериментальные и расчетные данные (параметры элементов генератора взять из п.2.2). Объяснить полученные расхождения.

 

Содержание отчета

1. Схемы эксперимента.

2. Осциллограммы мультивибратора, одновибратора и генератора импульсов в контрольных точках.

3. Определить длительность импульса и период колебаний (если требуется) для исследуемых схем.

4. Выводы по работе.

4. Контрольные вопросы

1. Указать цепи положительной и отрицательной обратных связей мультивибратора. Определить их факторы.

2. Указать, каким образом можно регулировать период Т и длительность импульса мультивибратора.

3. Определить назначение диода VD в схеме одновибратора.

4. Почему формы импульса Ег и импульса в точке x7 одновибратора отличаются?

5. Назвать функцию, выполняемую каждым устройством на ОУ DA1, DA2 в схеме генератора треугольных импульсов.

 

Лабораторная работа №6