Зміст




НазваЗміст
Сторінка5/5
Дата конвертації19.03.2014
Розмір0.61 Mb.
ТипДокументы
skaz.com.ua > Інформатика > Документы
1   2   3   4   5

Примітка. Так як для визначення коефіцієнта підсилення береться відношення вхідних і вихідних сигналів, то в якості Uвх і Uвих можна брати не дійсні, а амплітудні значення, що значно спрощує їх визначення за осцилографом.
3. При незмінному опорі R2=3,3 кОм, послідовно змінюючи опір R1 на вказані в таблиці 1 значення, визначити коефіцієнт підсилення каскаду. Дані занести в таблицю 1.
2. Дослідження роботи неінвертуючого підсилювача
1. Зібрати схему установки для дослідження роботи неінвертуючого підсилювача (рис.10). Включити живлення установки та генератора і перевірити працездатність схеми.

2. Підєднати осцилограф до точки ^ А схеми і виміряти величину вхідної напруги Uвх. Підєднати осцилограф до точки В схеми і виміряти величину вихідної напруги Uвих. Використовуючи співвідношення (20) визначити коефіцієнт підсилення неінвертуючого підсилювача.

3
. При незмінному опорі R2=3,3 кОм, послідовно змінюючи опір R1 на вказані в таблиці 1 значення, визначити коефіцієнт підсилення каскаду. Дані занести в таблицю 1.

4. Визначити теоретичні коефіцієнти підсилення інвертуючого та неінвертуючого підсилювачів для різних величин опорів R1:

- для інвертуючого: ;

- для неінвертуючого: .

Дані занести в таблицю 1. Порівняти експериментально визначені та теоретично обраховані коефіцієнти підсилення інвертуючого та неінвертуючого підсилювачів. Пояснити можливі розбіжності.





3. Дослідження роботи суматора на основі операційного підсилювача
1. Зібрати схему суматора на основі операційного підсилювача (див.рис.11). В якості вольтметрів В1 та В2 для контролю вхідних та вихідних напруг використати вмонтовані в лабораторний пристрій К4822-2 комбіновані електровимірювальні пристрої. Встановити обидва вольтметри на діапазон вимірювань постійної напруги 10 В. Включити живлення схеми та перевірити її працездатність.

2. Підєднати вольтметр В1 до точки ^ А схеми і потенціометром R1 встановити величину вхідної напруги U1 рівною 1 В. Підєднати вольтметр В1 до точки В схеми і потенціометром R2 встановити величину вхідної напруги U2 рівною 2 В. Вольтметром В2 виміряти величину вихідної напруги Uвих. Дані занести в таблицю 2.

3. Послідовно встановлювати величини вхідних напруг, вказані в таблиці 2 і вимірювати величину вихідної напруги суматора. Дані занести в таблицю 2.

4. Теоретично обчислити величину вихідної напруги суматора за співвідношенням

. (21)

Дані занести в таблицю 2.

5. Порівняти експериментально визначені та теоретично розраховані величини вихідної напруги суматора і пояснити можливі розбіжності.




4. Дослідження роботи інтегруючого та диференціюючого підсилювача на ПК
1. Синтезувати схеми інтегруючого та диференціюючого підсилювача, використовуючи пакет прикладних програм PCAD або WORKBENCH.

2. Подаючи на вхід схеми сигнали різної форми дослідити часові залежності вихідних сигналів.

3. Зробити висновки.

^ Лабораторна робота №11

Генератори електричних сигналів
Мета роботи: ознайомлення з принципом генерування електричних сигналів та основними параметрами і характеристиками генераторів. Дослідження роботи генератора гармонічних сигналів на основі операційного підсилювача.
Теоретичні відомості
1. Класифікація та принципи роботи генераторів електричних сигналів
Генераторами називають автоколивальні системи, в яких енергія джерела живлення перетворюється в енергію електричних коливань. За формою коливань, що генеруються, розрізняють генератори гармонічних сигналів та генератори імпульсів. В залежності від форми вихідних імпульсів існують генератори прямокутних імпульсів, генератори трикутних, пилкоподібних, трапецеїдальних імпульсів та генератори імпульсів спеціальної форми. Генератори прямокутних імпульсів, в яких активні елементи працюють в ключовому режимі, називають мультивібраторами. За типом пасивних елементів, що включені в коло зворотнього звязку, розрізняють LC-, RLC- та RC-генератори. За типом збудження розрізняють генератори з самозбудженням та генератори із зовнішнім збудженням. Генератори з самозбудженням називають також автогенераторами.

Розглянемо паралельний коливальний контур (рис.1а), втрати в якому представлені опором r. Замикання ключа приведе до зарядки конденсатора C до напруги джерела живлення E. Після розмикання ключа в такому контурі виникнуть електричні коливання з кутовою частотою

. (1)

При відсутності втрат r=0 (ідеальний коливальний контур), коливання в контурі будуть незатухаючими. В реальному коливальному контурі r>0, тому амплітуда коливань буде зменшватись з часом за експоненційним законом, що характеризується декрементом затухання (див.рис.1б). Для отримання незатухаючих коливань необхідно скомпенсувати втрати енергії в контурі. Це можна зробити двома шляхами. Перший полягає у введенні в коливальну систему елемента з відємним опором R(-), наприклад тунельного діода. При цьому необхідно забезпечити виконання умови

R(-) >r . (2)

Такий спосіб компенсації втрат в контурі застосовується досить рідко, тому розглядатися тут не буде. Другий, найбільш поширений спосіб полягає у використанні підсилювача з додатнім зворотнім звязком. Таким чином, автогенератор повинен містити такі елементи :

- частотовибірну систему (коливальний контур, RC-ланка);

- підсилювач (з джерелом живлення);

- коло додатнього зворотнього звязку.

Частота генерації визначається властивостями частотовибірної системи, причому немає ніяких обмежень на місцезнаходження цієї системи в генераторі: вона може бути частиною підсилювача (частотовибірний підсилювач) або частиною кола зворотнього звязку (частотовибірний зворотній звязок). Тому структурну схему автогенератора зображають у виді підсилювача з колом зворотнього звязку (див.рис.2).

Підсилювач на структурній схемі рис.2. характеризується коефіцієнтом підсилення :

. (3)

Коло зворотнього звязку характеризується коефіцієнтом передачі :

(4)

Коефіцієнт підсилення підсилювача та коефіцієнт передачі кола зворотнього звязку в загальному випадку є комплексними величинами, так як вони залежать від частоти. Підставляючи вираз (3) в (4) отримуємо

. (5)

Звідси отримуємо

. (6)

Вираз (6) представляє собою умову самозбудження генератора. Часто умову самозбудження (6) розбивають на дві умови, в яких фігурують не комплексні, а дійсні величини:

, (7)

, (8)

де k - зсув фаз між вхідним і вихідним сигналом підсилювача, β - зсув фаз між вхідним і вихідним сигналом кола зворотнього звязку, n=0, 1, 2, 3, . . . Вираз (7) називають балансом амплітуд, вираз (8) називають балансом фаз. Умова балансу фаз вимагає, щоб вхідний і вихідний сигнал підсилювача були синфазні. А це, по суті, означає, що в генераторах електричних сигналів зворотній звязок має бути додатнім.

Таким чином, для побудови генератора електричних коливань необхідні підсилювач, коло додатнього зворотнього звязку та виконання умов балансу амплітуд та балансу фаз.
2. LC - генератор
На рис.3 представлена принципова електрична схема одного із варіантів ^ LC-генератора з індуктивним зворотнім звязком. В якості активного елемента виступає транзистор VT1, на базу якого подається напруга зміщення з резисторів R1 та R2. Навантаженням транзистора являється коливальний контур на елементах L2, C2. Сигнал зворотнього звязку з виходу підсилювача через індуктивно звязані котушки L1, L2 та конденсатор C1 поступає на базу транзистора. При забезпеченні умов балансу амплітуд та балансу фаз на резонансній частоті коливального контура виникають гармонічні коливання, які через розділовий конденсатор C3 поступають на вихід генератора.

Застосування коливальних LC-контурів є ефективним на досить високих частотах (від 200 кГц і вище), так як на низьких частотах габаритні розміри та вартість коливальних контурів різко збільшуються. Тому для побудови генераторів низьких частот в якості зворотнього звязку застосовують RC-ланки, а в якості активних елементів - транзистори або операційні підсилювачі.
3. RC - генератори
На низьких частотах (до 200 кГц) застосовують ^ RC генератори. На рис.4 наведена принципова електрична схема RC генератора з операційним підсилювачем в якості активного елемента. Коло зворотнього звязку утворене трьома фазозсуваючими RC-ланками R3C1, R4C2, R5C3. Фазовий зсув трьох таких ланок рівний β=1800. Для виконання умови балансу фаз (8), підсилювач повинен також зсувати фазу підсилюваного сигналу на 1800. Саме тому з RC ланок сигнал подається на інвертуючий вхід операційного підсилювача. Коефіцієнт передачі кола зворотнього звязку складає β=1/29. Тому, для виконання умови балансу амплітуд (7) коефіцієнт підсилення операційного підсилювача повинен бути k>29. Потрібний коефіцієнт підсилення задається колом відємного зворотнього звязку, утвореного резисторами R1 та R2:

. (9)

При одинакових опорах резисторів R3=R4=R5=R та ємностях конденсаторів C1=C2=C3=C фазозсуваючої ланки частота генерації задається виразом

. (10)

На рис.5 наведена принципова електрична схема ^ RC-генератора гармонічних коливань з мостом Віна в якості кола зворотнього звязку. Міст Віна складається з послідовно включених резистора R4 і конденсатора С2 та паралельно включених резистора R3 та конденсатора C1. Така ланка забезпечує зсув фази вихідного сигналу на 3600, тому, для виконання умови балансу фаз (8), сигнал з кола зворотнього звязку подається на неінвертуючий вхід операційного підсилювача. Коефіцієнт передачі моста Віна складає β=1/3, тому, для виконання умови балансу амплітуд (7), коефіцієнт підсилення операційного підсилювача повинен бути більше трьох k>3. Потрібний коефіцієнт підсилення задається колом відємного зворотнього звязку на резисторах R1 та R2:

. (11)

При одинакових номіналах схеми R3=R4=R та C1=C2=C, частота генерації визначається формулою (10).
4. Мультивібратор
Мультивібратор - це імпульсний генератор з додатнім зворотнім звязком, в якому підсилювальні елементи (транзистори, операційні підсилювачі) працюють в ключовому режимі. На відміну від RC-генераторів гармонічних коливань, в мультивібраторах застосовується дуже сильний додатній зворотній звязок, в результаті чого активні елементі почергово входять то в режим насичення, то в р
ежим відсічки. Сильний додатній зворотній звязок отримують, наприклад, безпосереднім зєднанням виходу двохкаскадного транзисторного підсилювача з його входом (див. рис.6а). Схему, представлену на рис.1а, часто зображають симетрично, як показано на рис.6б. Не вдаючись в подробиці роботи цієї схеми, відмітимо, що в кожен момент часу один із транзисторів є відкритим (знаходиться в режимі насичення), а інший - закритим (знаходиться в режимі відсічки). Зміна цих станів повязана з процесами зарядки та розрядки конденсаторів С1 та С2. Тому, через певні проміжки часу, що визначаються постійними часу зарядки конденсаторів, відкритий транзистор закривається, а закритий - відкривається. Процес періодично повторюється, що приводить до появи на виході цієї схеми послідовності прямокутних імпульсів (див.рис.7). Важливою характеристикою цієї послідовності є скважність - відношення періоду повторення імпульсів до їх тривалості:

. (12)

Мультивібратор, схема якого представлена на рис.6б може бути симетричним та несиметричним. У симетричного мультивібратора номінали відповідних елементів кожного плеча є одинаковими (одинаковими є опори R1 і R4, R2 і R3 та ємності С1 і С2). У симетричного мультивібратора скважність імпульсів рівна двом (див.рис.7а). У несиметричних мультивібраторів скважність може бути як більша двох (рис.7б), так і менша двох (див.рис.7в). Слід відмітити, що мультивібратор на рис.6б має два рівноправні виходи: вихідний сигнал можна знімати з колектора будь-якого транзистора або з обох одночасно. Сигнали на цих виходах знаходяться в протифазі.
Резюме
1. ^ В генераторах електричних коливань енергія джерела живлення постійного струму перетворюється в енергію коливань змінного струму.

2. Для отримання генерації в підсилювач необхідно ввести коло додатнього зворотнього звязку та забезпечити умову балансу амплітуд та балансу фаз.

3. Частота генерації визначається властивостями частотовибірної ланки.

4. На високих частотах застосовують LC-генератори, а на низьких - RC-генератори.

5. В якості генераторів прямокутних імпульсів використовують мультивібратори, в яких активні елементи працюють в ключовому режимі.
Порядок виконання роботи
1. Дослідження роботи RC-генератора з фазозсуваючими ланками
1. Зібрати схему установки для дослідження роботи RC-генератора гармонічних сигналів (рис.8). Включити живлення установки та перевірити працездатність схеми.

2. Поворотом ручки змінного резистора R3 добитися появи на виході схеми стійкого неспотвореного гармонічного вихідного сигналу.

3. Приєднавши до виходу схеми частотомір, визначити частоту генерації fГ RC-генератора.

4. Виключити живлення схеми. Омметром виміряти сумарний опір резисторів зворотнього звязку R=R2+R3. Визначити коефіцієнт підси-лення операційного підси-лювача за співвідношенням

. (13)

5. Розірвати коло зворотнього звязку в точках А та В схеми. До входу фазозсуваючої RC-ланки підєднати зовнішній генератор гармонічних сигналів (див.рис.9). Встановити частоту вихідного сигналу цього генератора рівною fГ.

6. Підєднати осцилограф до точки ^ В фазозсуваючої ланки і визначити вхідну напругу Uвх, що подається на цю ланку із зовнішнього генератора.

7. Підєднати осцилограф до точки А фазозсуваючої ланки і визначити вихідну напругу Uвих. Визначити коефіцієнт передачі β кола зворотнього звязку:

. (14)

8. Перевірити виконання умови балансу амплітуд βku=1.
2. Дослідження роботи RC-генератора з мостом Віна
1. Зібрати схему установки для дослідження роботи RC-генератора гармонічних сигналів з мостом Віна (рис.10). Включити живлення установки та перевірити працездатність схеми.

2. Поворотом ручки змінного резистора R2 добитися появи на виході схеми стійкого неспотвореного гармонічного вихідного сигналу.

3. Приєднавши до виходу схеми частотомір, визначити частоту генерації fГ RC-генератора.

4. Виключити живлення схеми. Омметром виміряти опір резистора зворотнього звязку R2. Визначити коефіцієнт підсилення операційного підсилювача за співвідношенням

. (15)

5. Розірвати коло зворотнього звязку в точках А та В схеми. До входу кола зворотнього звязку підєднати зовнішній генератор гармонічних сигналів (див.рис.11). Встановити частоту вихідного сигналу цього генератора рівною fГ.

6. Підєднати осцилограф до точки В моста Віна і визначити вхідну напругу Uвх, що подається на цю ланку із зовнішнього генератора.

7. Підєднати осцилограф до точки А моста Віна і визначити вихідну напругу Uвих. За співвідношенням (2) визначити коефіцієнт передачі β кола зворотнього звязку та перевірити виконання умови балансу амплітуд βku=1.
3. Дослідження роботи мультивібратора на операційному підсилювачі
1. Зібрати схему установки для дослідження роботи мультивібратора на операційному підсилювачі (див.рис.12). Підєднавши до виходу схеми осцилограф, перевірити її працездатність.

2. Поворотом ручки регулятора ^ R1 добитися появи на виході схеми неспотворених прямокутних імпульсів.

3. Зарисувати епюри вихідного сигналу. Визначити амплітуду Um, період повторення Т, тривалість  та скважність q вихідних імпульсів (див. рис.7):

4. Дослідження роботи транзисторного мультивібратора на ПК
1. Синтезувати схему транзисторного мультивібратора, використовуючи пакет прикладних програм PCAD або WORKBENCH.

2. Дослідити форму та параметри імпульсів на обох входах мультивібратора в залежності від номіналів елементів схеми.

3. Зробити висновки.

^ Лабораторна робота №12

Комбінаційні схеми
Мета роботи: ознайомлення з основами алгебри логіки, способами задання комбінаційних функцій та синтезом логічних схем. Експериментальне встановлення таблиць істинності для різних комбінаційних схем.
Теоретичні відомості

1. Основи алгебри логіки
Для математичного опису роботи обчислювальних пристроїв, синтезу та аналізу схем, широко використовується алгебра логіки. Алгебра логіки - частина математичної логіки, яку часто називають обчисленням суджень. Під судженням розуміють речення, що має зміст ствердження (правдивості) або заперечення (хибності), тобто розглядають тільки два можливі значення судження. Одне і те ж судження не може бути одночасно і правдивим, і хибним. Наявність тільки двох можливих значень в алгебрі логіки приводить до відповідності між логічними судженнями та двійковими числами в двійковій системі числення, що дозволяє описати роботу схем і блоків обчислювальної машини, проводити їх аналіз та синтез за допомогою алгебри логіки. Тому істинність та хибність суджень, для зручності, позначають числами двійкової системи, відповідно, "1" (логічна одиниця) та "0" (логічний нуль). Якщо твердження x істинне, то x=1, а якщо хибне, то x=0.

Слід мати на увазі, що значення логічного нуля та логічної одиниці не дають ніякої кількісної оцінки стану цифрових елементів, а лише умовно позначають ці стани, тому, в загальному випадку, їх не можна розглядати як числа. Однак, в дискретній автоматиці та обчислювальній техніці, де числова інформація представляється у двійковій системі числення, ці значення можна розглядати як елементи двійкового коду числа, тобто як цифри цієї системи числення.

Таким чином, логічними змінними x називають величини, які, незалежно від їх конкретної фізичної суті, можуть приймати тільки два значення - 0 і 1. Логічною функцією F(x0, x1, x2, . . . , xn) називають функцію n логічних змінних, яка також може приймати тільки два значення - 0 і 1 (див.рис.1). Логічні функції бувають комбінаційними і часовими.

Комбінаційними називають функції, значення яких однозначно визначаються значеннями їх аргументів, незалежно від порядку, послідовності та часу надходження аргументів. Комбінаційні функції ще називають функціями без памяті, підкреслюючи відсутність у них властивості запамятовувати інформацію. Така функція повністю "забуває" старі аргументи і реагує тільки на значення нових. Схеми, що реалізують комбінаційні функції називають комбінаційними схемами.

Часові логічні функції мають властивість запамятовувати інформацію, тому їх ще називають функціями з памяттю. Часові функції памятають або попереднє значення аргументів, або попереднє значення функції і реагують як на нові, так і на попередні значення аргументів. В подальшому ми будемо розглядати тільки комбінаційні функції та схеми.
2. Комбінаційні функції та способи їх задання
Існують різні способи задання або представлення логічних функцій. Основними з них можна назвати наступні.

^ Словесне представлення відбиває взаємозвязок аргументів із значеннями функцій. Наприклад: функція трьох аргументів приймає значення одиниці, якщо два або більше її аргументів рівні одиниці. У всіх інших випадках функція рівна нулю. Словесне представлення передує будь-якому іншому способу представлення.

^ Табличне представлення реалізується, коли логічна функція задається у виді таблиці істинності, в якій виписуються всі можливі набори аргументів і для кожного набору встановлюється значення функції. Число наборів аргументів, а, значить, і число значень функції, рівне 2n, де n - число змінних. В таблиці 1 представлена функція, яка словесно задана в попередньому прикладі. Таблиці істинності функцій з великим числом змінних стають дуже громіздкими. В цьому випадку застосовують матричні таблиці істинності. Приклад матричного запису функції чотирьох змінних показано в таблиці 2.

^ Аналітичний спосіб задання функцій полягає в тому, що логічна функція F задається у виді алгебраїчного рівняння, в якому логічні змінні xі звязані між собою знаками логічних операцій.

В алгебрі логіки особливе місце займають функції одної змінної та функції двох змінних, так як на їх основі, використовуючи принцип суперпозиції, можна реалізувати логічну функцію будь-якого числа змінних. Для одної змінної існує 4 різні логічні функції. Для двох змінних існує 16 різних логічних функцій, які називаються елементарними. Однак не всі вони є рівнозначними. Найбільш часто використовують три елементарні логічні функції, за допомогою яких можна реалізувати будь-яку логічну функцію будь-якого числа змінних: АБО, І, НЕ.


Найбільш простою є функція одної змінної НЕ (її ще називають інверсією). Словесний її опис полягає в наступному:

- функція приймає значення 1, якщо її аргумент має значення 0;

- функція приймає значення 0, якщо її аргумент має значення 1.

Таблиця істинності логічної функції НЕ наведена в таблиці 3. Таку функцію позначають рискою над змінною: F(x)=.

Словесний опис функції АБО виражається так: функція приймає значення 1 якщо хоча б один із її аргументів має значення 1. Таблиця істинності логічної функції АБО наведена в таблиці 4. Як видно, дана функція приймає значення 0 тільки в одному випадку - коли всі її аргументи рівні 0. Логічну операцію АБО часто називають дизюнкцією або логічним сумуванням і позначають знаком додавання "+" :

F(x1,x2)=x1+x2.
Логічна функція І приймає значення 1 тоді і тільки тоді, коли всі її аргументи рівні 1. Таблиця істинності цієї операції наведена в таблиці 5. Як видно з таблиці 5, якщо хоча б один із аргументів рівний 0, то функція І приймає значення 0. Логічну операцію І часто називають конюнкцією або логічним множенням і позначають знаком множення, який дозволяється не ставити: F(x1,x2)=x1x2.

Аналітична форма запису функцій дозволяє сформулювати основні закони алгебри логіки, які записані в таблиці 6 окремо для операцій АБО та І.
3. Синтез логічних схем

В цифрових радіоелектронних пристроях найпростіші логічні операції виконуються за допомогою логічних елементів, які виконані у виді інтегральних мікросхем. Найбільш поширені логічні елементи виконують функції АБО, І, НЕ, АБО-НЕ, І-НЕ. Умовні графічні позначення цих елементів на принципових електричних схемах наведено на рис.2. Логічні елементи працюють з двома рівнями електричних сигналів. Один із цих сигналів (як правило, низького рівня) означає логічний нуль. Інший (як правило, високого рівня) означає логічну одиницю. Рівні та полярності сигналів логічного нуля та логічної одиниці залежать від типу базового елемента та інтегральної технології, за якою виконана мікросхема.

Рівні сигналів найбільш поширеної серії транзисторно-транзисторної логіки (ТТЛ) складають U0<0,4 В для сигналу логічного нуля і U1>2,4 В для сигналу логічної одиниці. Склад, число та функціональне призначення логічних елементів найбільш поширених серій мікросхем можна знайти в багаточисельних довідниках по цифровій мікросхемотехніці.

Для синтезу логічної схеми за її таблицею істинності необхідно:

1) записати логічну функцію в аналітичному виді;

3) мінімізувати отриману логічну функцію;

4) використовуючи аналітичний запис логічної функції синтезувати цифровий автомат з наявних логічних елементів.

Логічну функцію в аналітичному виді можна записати в двох основних формах. Одну з них називають досконалою дизюнктивною нормальною формою (ДДНФ), іншу - досконалою конюнктивною нормальною формою. Функції, записані в обох нормальних формах, є еквівалентними. Однак схемна реалізація їх відрізняється типом логічних елементів.

  • ^ Досконала дизюнктивна нормальна форма логічної функції n змінних предсталяє собою суму добутків n змінних, для яких значення функції рівне одиниці. Окрема змінна береться без інверсії, якщо її значення в таблиці істинності рівне одиниці, або з інверсією, якщо її значення рівне нулю.

  • ^ Досконала конюнктивна нормальна форма представляє собою добуток сум n змінних, для яких значення функції рівне нулю. Окрема змінна береться без інверсії, якщо її значення в таблиці істинності рівне нулю, або з інверсією, якщо її значення рівне одиниці.

Для прикладу, запишемо ДДНФ та ДКНФ функції, таблиця істинності якої наведена в таблиці 7:

ДДНФ : ; (1)

ДКНФ : .

М
аючи аналітичний запис функції у виді ДДНФ або ДКНФ, можна побудувати комбінаційну схему на логічних елементах. Комбінаційна схема, побудована на основі ДДНФ логічної функції попереднього прикладу, наведена на рис.3. Як видно, для цього необхідно використати чотири логічних елемента І з трьома входами, один логічний елемент АБО з чотирьма входами та три інвертори. Комбінаційна схема, побудована на основі ДКНФ логічної функції попереднього прикладу, наведена на рис.4. Як видно, для цього необхідно використати чотири логічних елемента АБО з трьома входами, один логічний елемент І з чотирьма входами та три інвертори. Обидві схеми на рис.3 та рис.4 працюють одинаково, так як реалізують одну і ту ж логічну функцію. Вибір між ними повністю визначається розробником і проводиться на основі наявних логічних елементів.


Комбінаційні схеми, побудовані на основі ДДНФ та ДКНФ логічної функції однозначно реалізують цю функцію, однак вони не є оптимальними. В переважній більшості випадків структура таких комбінаційних схем є збитковою і може бути суттєво спрощена на основі формальних операцій, які називаються
мінімізацією логічних схем. Метою мінімізації є отримання схеми, що має мінімальне число логічних елементів з мінімальним числом входів. Мінімізація базується на тотожніх перетвореннях логічних функцій на основі теорії алгебри логіки та властивостей, що випливають із неї (див.табл.6). Проілюструємо мінімізацію ДДНФ логічної функції (1) попереднього прикладу. Враховуючи закони склеювання, маємо :

(2)

Застосувавши до першого доданка правило де Моргана (див.табл.6), отримуємо:

. (3)

Комбінаційна схема, що реалізує дану функцію, представлена на рис.5. Як видно, для реалізації такої функції необхідні всього три двохвходові логічні елементи: АБО-НЕ, АБО та І (порівняйте з комбінаційними схемами на рис.3 і 4 !). Таким чином, чим простіший логічний вираз, що описує функцію, тим простіша і дешевша комбінаційна схема, що її реалізує.

Слід відмітити, що аналітичний метод мінімізації в загальному випадку досить складний, тому найбільшого поширення набули методи мінімізації за допомогою діаграм Вейча та карт Карно, перевагами яких є наглядність та простота використання при невеликому числі змінних. Однак, в будь-якому випадку вони базуються на основних теоремах алгебри логіки, а опис правил мінімізації за допомогою цих діаграм є дуже громіздким, тому в даному методичному посібнику вони не приводяться.
Резюме
1. ^ Логічна функція може приймати тільки два можливі значення - 0 або 1.

2. Значення комбінаційних функцій однозначно визначаються значеннями їх аргументів, незалежно від порядку, послідовності та часу надходження аргументів.

3. Основними елементарними логічними функціями є функції АБО, І, НЕ.

^

Порядок виконання роботи



1. Дослідження роботи заданих комбінаційних схем
1. Зібрати схему установки для дослідження комбінаційних схем (рис.6) та перевірити її працездатність.

2. Підєднати до схеми установки задану викладачем комбінаційну схему та подати на неї напругу живлення 5 В.
Увага! При встановленні комбінаційної схеми суворо дотримуйтесь полярності подачі на неї напруги живлення. При неправильній полярності напруги живлення комбінаційна схема вийде з ладу.
3. Перемикачами SA1-SA4 встановити на входах комбінаційної схеми першу комбінацію вхідних логічних сигналів x1-x4, задану в таблиці 8. Записати в таблицю 8 логічний сигнал Y на виході схеми.
Примітка. На кожному із чотирьох входів комбінаційної схеми встановлено світлодіод, який показує рівень логічного сигналу на відповідному вході xi. Якщо на вхід подано сигнал логічної одиниці, то світлодіод запалюється. Якщо на вхід подано сигнал логічного нуля, світлодіод погасає. Світлодіод, що показує логічний рівень на виході Y, вмонтовано в саму комбінаційну схему.

4. Послідовно встановити на входах схеми всі комбінації вхідних сигналів, задані в таблиці 8 та записати рівні вихідних сигналів. Після заповнення таблиці 8 вона буде представляти собою таблицю істинності даної комбінаційної схеми.

5
. Використовуючи таблицю істинності записати досконалу дизюнктивну та досконалу конюнктивну нормальні форми для виконуваної комбінаційною схемою логічної функції.

6. Використовуючи основні закони алгебри логіки мінімізувати логічну функцію.

7. За мінімізованою логічною функцією побудувати комбінаційну схему.

8
. Зробити висновки.
2. Дослідження роботи логічного аналізатора на ПК
1. Синтезувати комбінаційну схему на ПК, використовуючи пакет прикладних програм PCAD або WORKBENCH.

2. Використовуючи наявний в цих програмах логічний аналізатор, визначити таблицю істинності даної комбінаційної схеми, записати аналітичний вираз виконуваної логічної функції та мінімізувати її.

3. Зробити зворотнє перетворення: за отриманою функцією синтезувати комбінаційну схему.
Література

1. Ефимчик М.К., Шушкевич С.С. Основы радиоэлектроники. Для физ. спец. ун-тов. Мн.:Изд."Университетское". - 1986. - 303 с.

2. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь. - 1985. - 488 с.

3. В.С.Руденко и др. Основы промышленной электроники. К.: Выща школа. Головное издательство. - 1985. - 400 с.

4. Бессонов А.С. Теоретические основы электротехники . М.: Радио и связь. - 1983. - 450 с.

5. В.А. Скаржепа, А.Н.Луценко. Электроника и микросхемотехника. Часть I. К.: Выща школа. - 1989. - 431 с.

6. Г.И.Пухальский, Т.Я.Новосельцева. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. М.: Радио и связь. - 1990. - 304 с.
1   2   3   4   5

Схожі:

Зміст iconІнвестиційні ресурси Зміст
...
Зміст iconСутність, функції, структура шкільних програм І підручників
Навчальна програма – документ, що визначає зміст І обсяг знань з кожного навчального предмета, умінь І навмчок, які необхідно засвоїти,...
Зміст icon9. Зміст освіти в загальноосвітній школі
Зміст загальної середньої освіти це частина культури соціального досвіду суспільства, яка використовується в навчальному процесі...
Зміст iconКунда Святе Письмо заперечує навчання свідків єгови зміст
Читаючи цю книжку, виявіть терпеливість, до якої закликають апостоли, І, відкидаючи різноманітні застереження, глибоко вникніть у...
Зміст icon8 Зміст основних розділів бізнес-плану Зміст та структура бізнес-плану...
Резюме фактично є стислою версією плану, своєрідним “повідомленням про наміри”. Хоч резюме наводиться на самому початку бізнес-плану,...
Зміст iconПлан лекції. Економічний, соціальний І правовий зміст зайнятості....
Необхідність І зміст регулювання зайнятості населення на державному, регіональному І виробничому рівнях
Зміст iconПродуктивність та оплата праці. Зміст
Зміст: Визначення рівня продуктивності праці. Обчислення показників ефективності зростання продуктивності праці
Зміст iconТема Зміст та система сучасного маркетингу Зміст теми
Соціально-економічна сутність маркетингу, еволюція змісту та форм маркетингу, характерні особливості сучасного маркетингу
Зміст iconВиробнича програма та її ресурсне обҐрунтування Зміст І порядок розроблення...
Виробнича програма є надзвичайно важливим розділом плану роботи підприємства І його виробничих підрозділів, оскільки вона виражає...
Зміст iconПам’ятка студенту при виконанні розділу дипломного проекту (роботи)
Зміст розділу повинен відповідати темі дипломного проекту (роботи). Для контролю такої відповідності рекомендується стисло (1-2 строки)...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2015
звернутися до адміністрації
skaz.com.ua
Головна сторінка