Правила роботи з осцилографом с1-55 5 страница

5 Дослідити роботу мультиплексора як перетворювача кодів, для чого за завданням викладача подати на входи D0-D7 8-розрядний двійковий код, використовуючи гнізда “1” та ”0”. Натиснути кнопку “СБР.”. Натискаючи кнопку “ПУСК”, фіксувати появу на виході мультиплексора послідовного коду. Побудувати часові діаграми роботи перетворювача
за тактами.

Примітка. При моделюванні дослідів на комп’ютері логічні елементи обираються з меню Logic Gates, а дешифратор та мультиплексор –
із меню Digital IСs.

11.3 Зміст звіту

1 Схеми досліджень.

2 Таблиці та характеристики згідно з пунктами досліджень.

3 Висновки з кожного пункту досліджень.

11.4 Контрольні питання

1 Принцип дії логічних елементів.

2 Побудова комбінаційних схем.

3 Робота дешифраторів та мультиплексорів.

4 Синтез комбінаційних схем.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 12

Дослідження тригерів

Мета роботи: вивчити та дослідити роботу різних тригерів.

12.1 Короткі теоретичні відомості

Перед виконанням дослідів необхідно ознайомитись зі схемами тригерів та принципом їх роботи з літератури [1–3]. Тригером називається пристрій, який може запам’ятовувати двійкову інформацію, тобто має два види стійкого стану. При дії вхідних імпульсів тригер може змінювати свій стан.

Сучасні тригери випускаються у вигляді інтегральних схем, а також можуть бути побудовані на окремих логічних елементах. Назву тригера визначає кількість інформаційних входів, а також їх призначення. Між інформаційними входами тригера є конкретний логічний зв’язок, який задається таблицею переходів.

RS-тригери часто будуються на двох однотипних логічних елементах (рис. 12.1).

Рисунок 12.1 – Схема RS-тригера

“0” на вході встановлює на вході логічний нуль (див. рис. 7.1). Такий тригер є асинхронним. Більш складні тригери виготовляються у вигляді окремих мікросхем.

Запуск тригерів від генератора імпульсів виконується за допомогою кнопки “АВТ” (див. рис. 7.2), а одноразовий запуск – кнопкою “ПУСК”. Вказані кнопки розміщені на панелі управління стенда.

Для фіксацій вихідних сигналів використовується гніздо “ ”, до якого провідником приєднується відповідний вихід. Інформація на входах задається від гнізд “1” та “0” (див. рис. 12.2).

Рисунок 12.2 – Схема розташування елементів

Для проведення дослідів застосовуються елементи, схема розташування яких на накладній панелі універсального стенда показана на рис. 12.2.

Порядок виконання роботи

1 Підготувати до роботи універсальний стенд та осцилограф (додатки А і Б).

2 Виконати дослідження RS-тригера, для чого зібрати схему (див. рис. 12.1) та скласти таблицю переходів, подаючи за допомогою провідників на входи і сигнали з гнізд “1” та “0”. Результати зафіксувати в таблиці 12.1, підключаючи виходи та до гнізда “ ”.

Таблиця 12.1

3 Дослідити D-тригер (DD2 на рис. 12.2) та скласти таблицю переходів, для чого на входи D, та подавати сигнали “1” та “0”і, натискаючи кнопку “ПУСК”, фіксувати стан виходів за допомогою індикатора “ ”. Результати занести до таблиці 12.2.

Таблиця 12.2

4 Дослідити JK-тригер (DD1 на рис. 12.1) та скласти таблицю переходів. Результати занести до таблиці 12.3.

Таблиця 12.3

5 Дослідити роботу Т-тригера на основі D-тригера (DD2 на рис. 12.2), для чого з¢єднати провідником вихід із входом D і, натискаючи кнопку “ПУСК”, зафіксувати декілька змін на виході .

Приєднати канали осцилографа на вхід та вихід , натиснути кнопку “АВТ.” і зняти та накреслити форму сигналу на вході та виході тригера в загальній системі координат, вказавши тривалість імпульсів та їх період.

6 Зібрати та реалізувати Т-тригер на базі JK-тригера (DD1
на рис. 12.2), для чого встановити J = K = 1 та повторити п. 5.

Примітка. При дослідженні тригерів на комп’ютері необхідно виконати п. 2–6, узявши з меню Logic Gates та Digital IСs відповідні цифрові елементи, а з меню Indicators – індикатори для встановлення наявності логічної інформації.

12.3 Зміст звіту

1 Схема RS-тригера на логічних елементах і таблиця його стану.

2 Умовне зображення D-, JK- та T-тригерів з отриманими таблицями стану.

3 Осцилограми при виконанні пп. 5 та 6.

4 Висновки з кожного пункту досліджень.

12.4 Контрольні питання

1 Принцип дії RS-, D-, JK- та T-тригерів.

2 Методика складання таблиць станів.

3 Побудова RS-, D-, та T-тригерів на логічних елементах.

13 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 13

Дослідження лічильників та регістрів

Мета роботи: вивчити та дослідити роботу підсумовуючих, віднімаючих, кільцевих лічильників і зсувних регістрів.

13.1 Короткі теоретичні відомості

Перед виконанням роботи потрібно вивчити за літературою [1–3] принципи побудови лічильників і регістрів різних видів.

Усі лічильники можуть бути побудовані на Т-тригерах. Кількість тригерів визначає коефіцієнт рахунку . Перший тригер, на який подається вхідний сигнал, виповідає молодшому розряду . Кожний тригер ділить частоту вхідного сигналу на 2.

Максимальне число , до якого рахують лічильники, визначається за формулою:

(13.1)

Недвійкові лічильники мають . Для побудови таких лічильників використовуються логічні схеми обмеження рахунку.

Регістри використовуються для фіксації та перетворення двійкової інформації. Зсувні регістри будуються шляхом послідовного з¢єднання тригерів та використовуються для перетворення послідовного коду в паралельний.

Двійковий підсумовуючий лічильник будується на основі D-тригерів і його схема показана на рисунку 13.1.

Рисунок 13.1 – Схема підсумовуючого двійкового лічильника

Схема двійкового лічильника, що віднімає, показана на рис. 13.2.

Рисунок 13.2 – Схема двійкового лічильника, що віднімає

Приклад побудови недвійкового лічильника з коефіцієнтом рахунку показаний на рисунку 13.3.

.

Рисунок 13.3 – Лічильник з

Зсувний регістр будується шляхом з¢єднання виходу попереднього розряду з входом наступного розряду. Схема такого регістра наведена на рисунку 13.4.

Рисунок 13.4 — Схема зсувного регістра

Якщо вихід зсувного регістра з¢єднати із входом тригера DD2, то отримаємо схему кільцевого лічильника

Для проведення дослідів використовуються елементи, які зображені на рисунку 12.2. Органи управління розглянуті в п. 12.1

Порядок виконання роботи

1 Підготувати до роботи універсальний стенд та осцилограф відповідно до додатків А і Б.

2 Дослідити двійковий підсумовуючий лічильник, для чого зібрати схему, яка зображена на рисунку 13.1.

Натиснути кнопку “СБР.”, встановивши тим самим початковий стан лічильника. Натискаючи кнопку “ПУСК” і рахуючи вхідні (тактові) імпульси від першого до восьмого, фіксувати за індикаторами стани виходів , . Отримані дані помістити в таблицю 13.1.

Таблиця 13.1

Вихід	Номер тактового імпульсу

Натиснути кнопку “АВТ.”, приєднати входи осцилографа , , та відповідно до входу та виходів лічильника, натиснути кнопки комутатора “ ” і “ВКЛ.” та зняти осцилограми чотирьох сигналів одночасно. Для синхронізації зображення необхідно гніздо приєднувати до виходу .

3 Дослідити двійковий лічильник, який віднімає, для чого зібрати схему (див. рис. 13.2) і повністю повторити п. 2.

4 Дослідити недвійковий лічильник, для чого зібрати схему (див. рис. 13.3) і повністю повторити п. 2.

5 Дослідити зсувний регістр, зібравши схему (див. рис. 13.4).

Записати в регістр число А = 101. Запис числа А необхідно починати зі старшого розряду, подаючи на вхід тригера DD2 за допомогою провідників по черзі всі значення розрядів числа А. Запис кожного розряду виконується натискуванням кнопки “ПУСК”, фіксуючи при цьому значення виходів . Результати помістити до таблиці 13.2.

Таблиця 13.2

Номер тактового імпульсу	Число А=
…	…	…	…

6 Дослідити кільцевий лічильник, з’єднавши вихід регістра із входом тригера DD2 (див. рис. 13.4). Натиснути кнопку “СБР.”, встановивши нулі на всіх виходах . Встановити , подаючи на вхід
DD2 за допомогою провідника лог.“0”. Натискаючи кнопку “ПУСК”, зафіксувати роботу лічильника та скласти таблицю його станів.

Примітка. При виконанні досліджень шляхом моделювання на комп’ютері необхідно виконувати п. 2–6, узявши з відповідних меню необхідні елементи.

13.3 Зміст звіту

1 Схеми дослідів і таблиці з результатами.

2 Осцилограми сигналів.

3 Висновки з кожного пункту досліджень.

13.4 Контрольні питання

1 Принцип побудови лічильників.

2 Як змінити коефіцієнт рахунку?

3 Робота регістрів та їх призначення.

.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 14

Дослідження аналого-дискретних перетворювачів

Мета роботи: вивчити принципи побудови і роботу перетворювачів “напруга – частота” та “напруга – час”.

14.1 Короткі теоретичні відомості

Інформація в управляючих системах подається в дискретному вигляді. Для отримання вказаної інформації застосовуються аналого-дискретні перетворювачі, з якими необхідно познайомитись за літературою [1].

Схема перетворювача “напруга – частота” (ПНЧ) з розгортаючим зрівноваженням подана на рисунку 14.1.

Вказана схема складається з інтегратора DА1, компаратора DА2 та формувача імпульсів ФИ, який керує ключем SA1.

Рисунок 14.1 – Схема ПНЧ з розгортаючим зрівноваженням

Залежність між вхідною напругою та частотою вихідних імпульсів визначається за формулою:

(14.1)

де – період вихідних імпульсів;

– тривалість вихідних імпульсів;

– постійна часу інтегратора;

– опорна напруга.

З рівняння (14.1) можна отримати характеристику перетворення , яка має вигляд:

(14.2)

Коефіцієнт перетворення визначається за формулою:

14.3)

При ( ідеальний ПНЧ) вирази (15.2) та (15.3) набудуть вигляду:

(14.4)

(14.5)

Відносна похибка перетворення

(14.6)

де .

Схема ПНЧ зі слідкуючим зрівноваженням наведена на рисунку 14.2.

Характеристика перетворювання вказаного ПНЧ має вигляд:

(14.7)

де – незмінна тривалість імпульсу зворотного зв’язку.

Х4 Вых

Рисунок 14.2 – Схема ПНЧ зі слідкуючим зрівноваженням

Коефіцієнт перетворення визначається за формулою:

(14.8)

Амплітуда імпульсів на виході інтегратора (точка ) визначається рівнянням:

(14.9)

Схема перетворювача “напруга – час” з розгортаючим зрівноваженням наведена на рисунку 14.3.

Рисунок 14.3 – Схема перетворювача “напруга – час” з розгортаючим

зрівноваженням

Ця схема побудована на основі генератора трикутної напруги і компаратора DА3. Генератор побудований на інтеграторі DА1 і тригері Шмідта DА2. Інтегратор інтегрує напругу, яка присутня на виході тригера Шмідта (точка ), у результаті в точці формується трикутна напруга.

Максимальне значення напруги на виході інтегратора (точка ) визначається порогом відпускання :

(14.10)

де – напруга в точці .

Період трикутних імпульсів визначається за формулою:

(14.11)

Тривалість вихідних імпульсів (точка ) визначається рівнянням:

(14.12)

Номінальні значення опорів резисторів та ємностей конденсаторів наведені безпосередньо на схемах.

Порядок виконання роботи

1 Підготувати до роботи універсальний стенд та осцилограф у відповідності до додатків Б і В.

2 Дослідити схему ПНЧ із розгортаючим зрівноваженням (див.
рис. 14.1):

а) встановити опорну напругу ручкою “ ” та, змінюючи ручкою “ ” від , досягти зміни частоти на виході ПНЧ ( ). Накреслити форму напруги в точках та для довільного значення ;

б) зняти та побудувати характеристику перетворення
для двох значень опорної наруги та . Частота експериментальних результатів визначається за осцилографом , а розрахована частота – за виразом (15.2). Отримані результати звести
до таблиці 14.1;

Таблиця 14.1

, В	– 0,5	– 1	– 2	– 3	– 4	– 5
	, кГц
, кГц
	, кГц
, кГц