Методические указания к выполнению лабораторной работы

Задание 1. Исследовать схемы задержки сигналов.

На выходе генератора получить прямоугольные импульсы со следующими параметрами:  

Amplitude = 4 V;

Duty Cycle = 50;

Frequency = 10 kHz.

Исследовать схему задержки SZ с буферным элементом LS (элементом, который не инвертирует) на выходе с помощью интегрирующей RC -цепочки (рис. 7.1). Снять и занести в отчет осциллограммы U_in, U_с и U_out при равных значениях С. Определить и занести в отчет значения t_з¹⁰, t_з⁰¹ для каждого случая. Сравнить полученные значения с ожиданием. Ожидаемые значения t_з¹⁰, t_з⁰¹ указать в отчете.

Чтобы установить буферный элемент типа LS, необходимо два раза нажать на элемент, далее в окне "Library" выбрать "ttl" и в окне "Model" – "LS", потом нажать кнопку"Accept".

 

       

Рисунок 7.1 – Схема задержки SZ с неинвертирующим элементом

 

Исследовать схему задержки SZ с элементом, который инвертирует значение на выходе (рис. 7.2). Провести те же действия, что были в предыдущем задании.

 

Рисунок 7.2 – Схема задержки– SZ с инвертирующим элементом

 

Здесь R = 5 + Ni (kW), С = 5 + Ni (pF), где Ni – порядковый номер студента или бригады.

Создать в пакете EWB свой «макрос» схемы задержки с именем “SZ”.

Рекомендуемые параметры осциллографа:

· Time Base = 0.01 ms/div;

· Channel A = Channel B = 5 V/div;

· Channel A: Y Pos = 1.00;

· Channel B: Y Pos = –1.00;

· синхронизацию осциллографа осуществить каналом «А», для чего на лицевой панели осциллографа в окне «Trigger» нажать кнопку «А».

Задание 2. Исследовать схемы формирователей сигналов.

Собрать схему, представленную на рис. 7.3, используя макрос «SZ».

 

Рисунок 7.3 – Схема формирователя сигналов

В отчете привести внутреннюю структуру элемента задержки (т.е. «SZ»), а также осциллограммы из точек 1 и 2, 1 и 3, 1 и 4 (осциллограммы снимать с одинаковыми параметрами осциллографа).

Параметры генератора:

· Amplitude= 4 V;

· Duty Cycle= 50;

· Frequency= 1 MHz.

Рекомендуемые параметры осциллографа:

- Time Base = 0.10 ms/div;

- Channel A = Channel B = 5 V/div;

- Channel A: Y Pos = 1.00;

- Channel B: Y Pos = –1.00;

- синхронизацию осциллографа осуществить каналом «А» для чего на лицевой панели осциллографа в окне «Trigger» нажать кнопку «А».

Проверить работоспособность формирователя при уменьшении длительности входных импульсов. Для этого, уменьшая продолжительность импульсов, определить и занести в отчет минимальную продолжительность импульсов, при которой форма исходящего импульса не изменяется. Указать, к чему приводит дальнейшие изменение входного импульса.

Собрать схему, указанную на рис. 7.4. Привести в отчете осциллограммы из точек 1 и 2, 1 и 3, 1 и 4 (осциллограммы снимать с одинаковыми параметрами осциллографа). Проанализировать полученные варианты.

 

Рисунок 7.4 – Схема включения элемента SZ

 

Собрать схему, которая представлена на рис. 7.5:

 

Рисунок 7.5 – Схема для анализа

 

Снять и занести в отчет осциллограммы в точках схемы U_in и U", U_in и U_out (осциллограммы снимать с одинаковыми параметрами осциллографа). Определить и указать в отчете продолжительность исходящего импульса и перепад входного сигнала, с которым он появляется.

Задание 3. Исследовать схему формирования импульсов произвольной продолжительности.

Собрать схему, указанную на рис. 7.6.

Произвести действия указанные в задании 1, пункт 7.1.

 

Рисунок 7.6 – Схема формирования импульсов произвольной продолжительности

 

Снять и занести в отчет осциллограммы в точках схемы U_in и U', U_in и U_out (осциллограммы снимать с одинаковыми параметрами осциллографа). Уменьшая продолжительность импульсов на выходе генератора, установить, начиная с такой величины продолжительность импульсов на обоих выходах RS -триггера будет одинаковой. Результат указать в отчете.

Собрать схему, представленную на рис. 7.7.

Выполнить действия, указанные в задании 1 пункта 7.1.

 

Рисунок 7.7 – Схема формирования импульсов

 

Снять и занести в отчет осциллограммы в точках схемы U_in и U', U_in и U", U_in и U_out (осциллограммы снимать с одинаковыми параметрами осциллографа).

Исследовать схемы формирователей, которые изменяют продолжительность входящих импульсов.

Собрать схему, представленную на рис. 7.8.

Выполнить действия указанные в задании 1, пункт 7.1.

 

Рисунок 7.8 – Схема формирования импульсов с изменением продолжительности входящих импульсов

 

Снять и занести в отчет осциллограммы в точках схемы U_in и U', U_in и U_out (осциллограммы снимать с одинаковыми параметрами осциллографа).

Задание 4. Исследование схемы генератора прямоугольных импульсов.

В макросе “ SZ ” заменить буферный элемент «LS» на идеальный. Для этого в начале открыть макрос, далее в схеме макроса два раза нажать на элемент «LS», далее в окне " Library " выбрать " default " и в окне " Model " – " ideal ", потом нажать кнопку " Accept ".

Собрать схему, представленную на рис.7.9, используя новый макрос «SZ».

Рисунок 7.9 – Схема формирования прямоугольных импульсов

 

Выполнить действия указанные в задании 2, пункт 7.1.

Снять и занести в отчет осциллограммы в точках схемы U_in и U', U_in и U_out. (осциллограммы снимать с одинаковыми параметрами осциллографа). Определить период возникающих колебаний  логических элементов генератора. , , n – количество логических элементов (должна быть не парной, например, для схемы на рис. 6.10 n = 1).

Исследовать неуправляемый генератор (рис.7. 10).

 

Рисунок 7.10 – Схема неуправляемого генератора

 

Собрать схему, которая представлена на рисунке 7.10, используя новый макрос ”SZ”

Выполнить действия из задания 2.

В осциллографе установить: Time Base = 0.02 ms/div.

Снять и занести в отчет осциллограммы в точках U_с1, U_с2, U₃, U₂,   U_out1, U_out2 (осциллограммы снимать с одинаковыми параметрами осциллографа).

Изменяя емкость конденсатора С в середине элемента SZ, установить и указать в отчете, к каким изменениям импульсов на выходе это приводит.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Назначение устройств получения задержки сигналов.

2. Методы получения задержки сигналов.

3. Схемотехнические варианты построения устройств задержки сигналов.

4. Условное графическое обозначение элементов задержки сигналов.

5. Принцип действия элемента задержки сигналов с дифференциальной RC-цепочкой на входе. Преимущества и недостатки.

6. Принцип действия и временные диаграммы работы схем формирования импульсов, которые короче входных.

7. Принцип действия и временные диаграммы работы схем формирования импульсов продолжительностью 3tзср.

8. Принцип действия и временные диаграммы работы схем формирования импульсов произвольной продолжительности.

9. Принцип действия и временные диаграммы работы схем изменения продолжительности входных импульсов.

10. Методы построения генераторов импульсов на базе элементов задержки сигналов.

11. Определение значений tзср для логических элементов, включенных последовательно.

12. Определение значений tз01 и tз10 логического элемента.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Вступление. 3

Цели и задачи выполнения лабораторных работ. 4

1 Система моделирования электронных схем Electronics Workbench. 5

1.1 Назначение и основные функции пакета прикладных программ Electronics Workbench 5

1.2 Назначение и возможности пункта меню File. 6

1.3 Назначение и возможности пункта меню Edit 8

1.4 Функции пункта меню Circut 10

1.5 Функции пункта меню Analysis. 15

1.6 Функции пункта меню Window Menu. 18

1.7 Функции пункта меню Help. 18

2 Порядок разработки принципиальных схем логических элементов и лабораторные работы.. 20

Лабораторная работа 1. 21

Лабораторная работа 2. 25

Лабораторная работа 3. 30

Лабораторная работа 4. 34

Лабораторная работа 5. 37

Лабораторная работа 6. 45

Лабораторная робота 7. 39

 

 

Навчальне видання

 

Методичні вказівки

довиконання лабораторних робіт

по модулю «Комп’ютерна схемотехніка»

з курсу «Архітектура обчислювальних систем»

для студентів, які навчаються за напрямком

«Комп’ютерні науки»

 

Російською мовою

 

 

Укладачі: ШЕВЧЕНКО Сергій Васильович

                  МЕЛЬНИК Каріна Володимирівна

                    ВЛАСЕНКО Олександр Михайлович

 

Відповідальний за випуск М.Д. Годлевський

 

План 2016 р., поз. 2/

 

Підп. до друку __.__.____р. Формат 60x84 1/16. Папір офcет.

Друк – ризографія. Гарнітура – Times New Roman. Ум. друк. арк. 1,0

Наклад 200 прим. Зам. № 310. Ціна договірна.

 

 

Видавничий центр НТУ «ХПІ».

Свідоцтво про державну реєстрацію № 3657 від 24.12.2009 р.

61002, Харків, вул. Фрунзе, 21