Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тамбовский государственный технический университет»
ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРЫ
Методические указания по выполнению лабораторных работ
для студентов всех форм обучения по направлению
11.03.01 (210400.62) «Радиотехника»
Учебное мультимедийное электронное издание
комплексного распространения
___________________________________________________________________________
Тамбов
Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ»
2014
УДК 621.374.3(076)
ББК з844-02я73-5
М82
Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета
Рецензент
Кандидат технических наук, доцент кафедры
«Конструирование радиоэлектронных и
микропроцессорных систем» ФГБОУ ВПО «ТГТУ»
О. А. Белоусов
М82
Цифровые устройства и микропроцессоры [Электронный ресурс, мультимедиа] : методические указания по
выполнению лабораторных работ / сост. С. П. Москвитин. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2014. – 1 электрон. опт.
диск (CD-ROM). – Системны требования : ПК не ниже класса Pentium II ; CD-ROM-дисковод 3,09 Mb RAM ; программа
просмотра файлов PowerPoint. – Загл. с экрана.
Даны методические указания для лабораторных работ по дисциплине «Цифровые устройства и микропроцессоры».
Представлены лабораторные работы по разделу «Цифровые устройства». Приведены виртуальные схемы соединения и
принципы работы электронных цифровых схем. Дано теоретическое описание схем одновибратора, таймера,
мультивибратора, построения и принципа работы основных элементов микросхем ТТЛ.
Предназначены для студентов направления подготовки 11.03.01 (210400.62) «Радиотехника». Разработаны с учётом
требований федеральных государственных образовательных стандартов по формированию компетенций.
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
© Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Тамбовский
государственный технический университет»
(ФГБОУ ВПО «ТГТУ»), 2014
ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРЫ
Лабораторная работа № 1
«Изучение работы одновибратора К555АГ3 и
таймера 555 в режиме ждущего
одновибратора»
Лабораторная работа № 2
«Изучение одновибратора, таймера в
режиме мультивибратора»
Лабораторная работа № 3
«Изучение принципов построения и работы
основных элементов микросхем ТТЛ»
Далее
Теория
Порядок выполнения
Теория
Порядок выполнения
Теория
Порядок выполнения
Выход
1
Теоретическая часть к лабораторным работам № 1 и 2
Мультивибратор – это устройство, имеющее два квазиравновесных состояния, самопроизвольно переключающиеся из одного состояния в
другое, генерируя при этом на выходах импульсы прямоугольной формы.
Для импульсных генераторов характерно наличие внешней или внутренней положительной обратной связи, обуславливающей
возможность их самовозбуждения и лавинообразный процесс перехода активных элементов генератора из одного крайнего состояния в другое.
Генераторы прямоугольных импульсов делятся на автоколебательные и ждущие мультивибраторы.
Автоколебательные мультивибраторы не обладают состоянием устойчивого равновесия, ждущие – обладают одним состоянием
устойчивого равновесия и поэтому часто называются одновибраторами.
Микросхема К555АГ3 (рис. 1) – ждущий мультивибратор с возможностью перезапуска. Одновибратор имеет выходы Q иQ , вход
сбросаR (активный уровень – низкий) и два входа запуска B – прямой с активным высоким уровнем и инверсныйA с активным низким
уровнем. Одновибратор может повторно запускаться подачей нового запускающего импульса до окончания выходного, поэтому можно получить
один импульс на выходе при поступлении на вход серии импульсов. Таким образом, с помощью данного мультивибратора получается на
выходе один импульс определённой заданной длительностью после запуска (табл. 1).
Длительность выходного импульса зависит от параметров RC-цепи (рис. 2) и определяется по
формуле
 0,7 
,
  (0,20 ... 0,32 ) R1C1 1 
R
1 

где R1 = 5…50 кОм; С1 > 1 пФ.
Одновибратор включается отрицательным фронтом сигнала
на входеA. При этом на вход В должно подаваться напряжение
высокого уровня (см. табл. 1).
По входу В одновибратор включается перепадом входного
сигнала с низкого уровня напряжения на высокий (положительный
фронт), при этом на вход A должно подаваться напряжение
низкого уровня.
Уже включённая микросхема может быть вновь запущена в
любое время. В нормальном режиме работы на вход сигнала
сбросаR подаётся напряжение высокого уровня. Если на этот
вход подаётся напряжение низкого уровня, то включение схемы
блокируется и на выходе Q устанавливается напряжение низкого
уровня, а на Q – высокого.
Кроме того, схему можно запустить положительным фронтом
импульса на входе сигнала сброса R.
Рис. 1. Условно-графичекое обозначение
(УГО) мультивибратора К555АГ3
Рис. 2. Схема электрическая принципиальная
одновибратора на основе микросхемы
К555АГ3
ЛР № 1 ЛР № 2
Назад
Далее
Содержание
Выход 2
Максимальное время одного импульса 40 нс, поскольку паразитная ёмкость вывода R/C на землю около 50 пФ. При изменении навесного
сопротивления длительность выходного сигнала будет меняться.
Если ждущий мультивибратор в микросхеме АГ3 включить по кольцевой схеме (рис. 3, а), то можно построить мультивибраторавтогенератор (мультивибратор с самовозбуждением). На выходе будет наблюдаться непрерывная совокупность выходных сигналов
одновибратора (рис. 3, б). Длительность выходного импульса будет определяться выражением
τ  0,3R1C1.
Таблица 1
Вход
а)
б)
Рис. 3. Мультивибратор:
а - УГО автоколебательного мультивибратора; б –
схема электрическая принципиальная генератора на
основе двух одновибраторов, включённых по
кольцевой схеме
Выход
R
A
B
Q
Q
0
-
-
0
1
-
1
-
0
1
-
-
0
0
1
1
0
0/1
1
1/0
1
0/1
0
1
Таймером называется электронное устройство, предназначенное для формирования импульсных сигналов с регулируемыми
длительностью и скважностью.
До рассмотрения схемы типичного таймера уточним некоторые относящиеся к нему термины.
Частота повторений импульсов f импульсного сигнала характеризует число импульсов, приходящихся на заданный временной интервал,
обычно на 1 с. Сигнал с частотой 1 кГц соответствует 1000 имп./с.
Период импульсов T импульсного сигнала – это время одного полного цикла импульса:
T
1
.
f
Период указанного выше импульсного сигнала составляет 1/1000 с, или 1 мс. Коэффициент заполнения (Kз, %), импульсного сигнала
равен отношению tвкл (высокий уровень) к сумме tвкл и tвыкл (низкий уровень), т.е.
Kз 
ЛР № 1 ЛР № 2
t вкл
100 %.
t вкл  t выкл
Назад
Далее
Содержание
Выход 3
Сигнал, у которого tвкл = 1 мс и tвыкл = 1 мс, имеет коэффициент заполнения 50%, т.е. собственно импульс действует в течение половины
периода, и сигнал такой формы называется меандром.
Ширина импульса прямоугольной формы равна временному интервалу, измеренному на уровне 50% амплитуды, в течение которого
сигнал имеет высокий уровень (включён).
Время нарастания (фронта) tф импульса равно временному интервалу между точками 10 и 90% его амплитуды. Время нарастания
«идеального» импульса равно нулю.
Время спада (среза) tс импульса равно временному интервалу между точками 90 и 10% его амплитуды. Время спада «идеального»
импульса равно нулю.
Основные параметры таймера: напряжение питания 5…18 В; потребляемый ток при Uп = 5 В составляет 5 мА, при Uп = 15 В –– 12 мА;
порог переключения таймера при Uп = 5 В равен 1,67 В, для Uп = 15 В – 5 В; входной ток переключения 0,5 мкА; напряжение возврата в исходное
состояние 0,7 В; ток возврата в исходное состояние 0,1 мА; пороговый ток включения 0,10…0,25 мкА; уровень напряжения срабатывания при
Uп = 15 В равен 10 В, для Uп = 5 В – 3,33 В; время фронта выходного импульсного сигнала 100 нс, время спада 100 нс.
Упрощённая внутренняя структура таймера 555 приведена на рисунке 4. По существу, таймер состоит из двух операционных усилителей,
используемых в качестве компараторов, и RS-триггера. Кроме того, предусмотрен инвертирующий выходной буфер, обеспечивающий
достаточно высокую нагрузочную способность. Для быстрого разряда внешнего времязадающего конденсатора имеется транзисторный ключ
VT1.
Рис. 4. Логическая структура
таймера 555
Рис. 5. Схема электрическая принципиальная генератора на основе
таймера и временная диаграмма его работы
Рассмотрим таймер 555 (рис. 5), работающий в режиме мультивибратора. Предположим, что на Выходе (контакт 3) первоначально
действует напряжение высокого уровня и транзистор выключен. Тогда конденсатор C1 начнёт заряжаться от источника питания через
резисторы R1 и R2.
Когда напряжение на входе Порог (контакт 6) (рис. 4) превысит две трети напряжения питания, состояние на входе верхнего
компаратора изменится, RC-триггер сбросится (0) и на выходеQ появится напряжение высокого уровня, которое включает транзистор VT1.
Из-за наличия инвертирующего буфера на Выходе (контакт 3) формируется напряжение низкого уровня.
ЛР № 1 ЛР № 2
Назад
Далее
Содержание
Выход 4
Теперь конденсатор C1 будет разряжаться током, который протекает через резистор R2 и транзистор VT1. Через некоторое время
напряжение на входе Запуск (контакт 2) уменьшится до одной трети напряжения источника питания, и нижний компаратор изменит своё
состояние, возвратив триггер в исходное состояние – логическая 1. На выходе Q появится напряжение низкого уровня, транзистор VT1
выключится, и на Выходе (контакт 3) появится напряжение высокого уровня. Таким образом, весь цикл работы таймера повторяется
непрерывно.
Основные параметры генератора рассчитываются следующим образом:
t вкл  0,693 ( R1  R2 )C ;
t выкл  0,693 R2C ;
t  t вкл  t выкл  0,693 ( R1  2 R2 )C;
f 
t вкл
R  R2
1,44
; Kз 
 1
100 %.
( R1  2 R2 )C
t вкл  t выкл
R1  2 R2
Для получения симметричного прямоугольного сигнала следует выбрать резистор R2 намного больше R1.
Рассмотрим таймер 555, работающий в режиме одновибратора (рис. 6). Для получения выходного импульса на вход Запуск (контакт 2)
подаётся спадающий фронт, т.е. осуществляется переход от 1 к 0. Когда действует этот сигнал и запускающее входное напряжение
уменьшается ниже одной трети напряжения питания (Uп), на выходе нижнего компаратора появляется напряжение (Uпор.н) высокого уровня и
триггер переводится в состояние 1. На выходе Q триггера формируется напряжение низкого уровня, транзистор VT1 выключается, и на выходе
схемы (контакт 3) появляется напряжение высокого уровня.
После этого конденсатор C1 заряжается от источника питания через резистор Rτ до тех пор, пока напряжение Порога (контакт 6) не
достигнет двух третей напряжения питания. В этот момент напряжение на выходе верхнего компаратора (Uпор.н) изменяется и триггер
сбрасывается. На его выходеQ оказывается напряжение высокого уровня, транзистор VT1 включается, а на Выходе (контакт 3) формируется
напряжение низкого уровня. Следовательно, схема переводится в пассивное состояние и ожидает следующего запускающего импульса (табл.
2).
Для этого режима справедливы следующие расчётные
соотношения:
- временной интервал, в течение которого на выходе действует
напряжение высокого уровня:
t  1,1Rτ C1;
- рекомендуемая ширина запускающего импульса:
Таблица 2
Вход
t зап 
tвкл
.
4
Выход
Uпор.н
Uпор.в
Q
< Uп/3
< 2Uп/3
0
> Uп/3
> 2Uп/3
1
> Uп/3
< 2Uп/3
0
Рис. 6. Схема электрическая
принципиальная одновибратора
на основе таймера и временная
диаграмма его работы
ЛР № 1 ЛР № 2 Назад
Далее
Содержание
Выход 5
Теоретическая часть к лабораторной работе № 3
Транзисторно-транзисторная логика (далее – ТТЛ) представляет собой в настоящее время наиболее распространённое семейство
логических элементов. ИМС данного типа обладают средним быстродействием (Fmax = 20…50 МГц) и средней потребляемой мощностью.
В ТТЛ-элементах (рис. 7) многоэмиттерный транзистор VT1 осуществляет в положительной логике операцию «И», а VT2 с резистором
R2 – операцию «НЕ», реализуя таким образом базис «И-НЕ». Если на все входы подана логическая 1, т.е. высокий потенциал, то все
эмиттерные переходы VT1 заперты. При этом коллекторный переход VT1 остаётся открытым. Поэтому по цепи Е–R–база VТ1–коллектор
VТ1 – база VТ2 – эмиттер VТ2 – течёт ток, насыщающий VТ2. Так как VТ2 и R2 представляют собой инвертор, то при насыщенном VТ2 на
выходе схемы формируется сигнал логического 0.
При подаче низкого потенциала хотя бы на один из входов открывается соответствующий эмиттерный переход. Потенциал точки a
приближается к нулевому, в результате чего ток базы Iб VТ2 прекращается и он переключается в режим отсечки, потенциал Uвых  Е, тем
самым на выходе схемы формируется логическая 1.
Схема (см. рис. 7) не экономична, так как при выходном сигнале логический 0, когда VT2 насыщен, через R2 течёт большой ток
Iк.нас , потребляя от источника питания значительную мощность, которая лишь нагревает схему.
Для повышения экономичности используют сложный инвертор (рис. 8). Каскад VТ2 является предварительным и управляет состоянием
транзисторов VТ3 и VТ4.
Такое сочетание многоэмиттерного транзистора, осуществляющего входную логику со сложным инвертором, обеспечивающим высокую
экономичность, привело к широкому использованию элементов ТТЛ в цифровой схемотехнике.
Для сопряжения с внешними устройствами и устройствами индикации в ТТЛ используются ИМС с открытым коллекторным выходом ОК
(рис. 11), в частности позволяющие создать схемное «И» (рис. 10), расширяющее число входов элемента «И»:
Y  Y1 & Y2  X 1 X 2 X 3 X 4 .
Рис. 7. Внутренняя структура
элемента «И-НЕ»
Под нагрузочной способностью элемента ТТЛ понимают
число входов других элементов, которые можно подсоединить к
выходу этого элемента.
Нагрузочная способность элемента ТТЛ определяется в
элементе с открытым транзистором VТ3, в элементе с
двухтактным выходным каскадом – транзистором VТ4. Элементы
с открытым коллектором можно соединить параллельно:
ЛР № 3
Назад
а)
б)
Рис. 8. Схема принципиальная электрическая элемента «И-НЕ»:
а – УГО; б – внутренняя структура
Далее
Содержание
Выход 6
С помощью таких схем можно расширять число входов логических элементов.
Выходы элементов с двухтактным выходным каскадом соединять параллельно нельзя (см. рис. 9).
При такой комбинации через верхний транзистор первого элемента и через нижний транзистор второго элемента течёт одинаковый ток,
поэтому создаётся аварийная ситуация, так как верхний транзистор рассчитан на работу с гораздо меньшим током, чем нижний.
Рис. 9. Схема принципиальная параллельного
соединения элементов с двухтактным выходным
каскадом (так соединять нельзя !)
Рис. 10. Схема электрическая
принципиальная параллельного
соединения элементов с открытым
коллектором
Описание лабораторного модуля
Работа проводится на лабораторном модуле «Схемотехника элементов ТТЛ».
Модуль предназначен для реализации логических операций и изучения принципов построения микросхемы «И-НЕ» ТТЛ на биполярных
транзисторах.
На передней панели модуля представлены:
 принципиальная электрическая схема элемента «И-НЕ» (рис. 11, б);
 принципиальная электрическая схема элемента «И-НЕ» с открытым коллектором и подключением внешнего нагрузочного резистора R3
(рис. 11, в).
ЛР № 3
Назад
Далее
Содержание
Выход 7
Логика с открытым коллектором является пригодной для управления внешней нагрузкой, которая подключается к источнику
положительного напряжения, превышающего напряжение питания ИМС. Может, в частности, потребоваться включить маломощную
12-вольтовую лампочку или сформировать логический перепад 15 В с помощью резистора, установленного между выходом вентиля и
источником +15 В. Логика с открытым коллектором предназначена для использования в случаях, когда коэффициента разветвления
стандартного элемента ТТЛ недостаточно для передачи выходного сигнала потребителям.
В состоянии логической 1 по входу элемент обладает большим входным сопротивлением, при котором резко увеличивается воздействие
на него помех, что снижает надёжность работы логического элемента. Для этого неиспользуемый вход элемента через дополнительный
резистор R3 подключаем к выводу +5 В. Нагрузочное сопротивление R3 не должно превышать 0,4 кОм.
а)
б)
в)
Рис. 11. Схема принципиальная электрическая элемента «И-НЕ» с открытым коллектором:
а – УГО; б – внутренняя структура; в – мультимедийное пояснение работы элемента «И-НЕ»
ЛР № 3
Назад
Далее
Содержание
Выход 8
 принципиальная электрическая схема элемента «И-НЕ» с Z-состоянием
(рис. 12);
Логика с Z-состоянием предназначена для совместной работы
нескольких элементов на общей шине. На рисунке 12 приведена схема
инвертора, который имеет третье выходное Z-состояние, когда выход Q
размыкается. В стандартную схему инвертора ТТЛ добавлены инвертор DD1 и
диод VD2. Если на вход управления подать напряжение высокого уровня,
выходное напряжение инвертора DD1 станет низким; катод диода VD2 в этот
момент будет соединён с общим выводом. В этом случае потенциал
коллектора транзистора VT2 станет приблизительно равным потенциалу
общего вывода. При этом транзисторы VT3, VT4 будут находиться в режиме
отсечки. Таким образом, выход элемента как бы «висит в воздухе», т.е. его
потенциал может принимать любое значение. Микросхема переходит в
состояние Z с очень большим выходным сопротивлением.
а)
б)
Рис. 12. Схема принципиальная электрическая
элемента «И-НЕ» с Z-состоянием:
а – УГО; б – внутренняя структура
ЛР № 3
Назад
Далее
Выход 9
Лабораторная работа № 1
Изучение работы одновибратора К555АГ3 и таймера 555 в режиме ждущего одновибратора
Цель работы: изучить работу одновибратора К555АГ3, таймера 555 в режиме ждущего одновибратора.
Используемое оборудование:
 лабораторный модуль «Мультивибраторы и таймеры»;
 лабораторный модуль «Схемотехника элементов ТТЛ»;
 Модуль «Питание и измерения»;
 соединительные проводники.
Порядок выполнения лабораторной работы:
1. Изучить теоретический материал, достаточный для выполнения лабораторной работы. Ответить на контрольные вопросы и получить у
преподавателя допуск к проведению лабораторной работы.
2. Собрать схему лабораторного стенда для изучения одновибратора и таймера 555 в режиме ждущего одновибратора. В процессе
выполнения лабораторной работы необходимо входы микросхемы соединять посредством соединительных проводников с источником
логических сигналов. После проверки правильности схемы соединений преподавателем или лаборантом –– подать напряжение питания 5 В на
стенд включением тумблера питания.
3. Снять и зафиксировать на черновике таблицы состояний входов и выходов схемы. Проверить правильность работы исследуемой
схемы.
3.1. Изучить одновибратор в режиме ждущего одновибратора.
Собрать схему лабораторного стенда для изучения одновибратора в режиме ждущего одновибратора в соответствии со схемой
(Смотреть схему соединений). Рассмотреть работу одновибратора при трёх значениях сопротивления R1 (см. рис. 2): для крайне
левого (минимального значения), крайне правого (максимального) и среднего положений. Полученные результаты заносим в табл. 3, таблица
приведена для одного значения сопротивления. В зависимости от значения сопротивления выходной сигнал будет разной длительности.
При проведении лабораторной работы необходимо входные сигналы подавать с помощью соединительных проводников с модуля
«Схемотехника элементов ТТЛ», задавая различные комбинации входных логических сигналов с помощью тумблеров, на входы одновибратора.
Выходной сигнал подаётся на один из элементов ТТЛ, на выходе которого с помощью светодиода наблюдается форма выходного сигнала и его
длительность. На R сигнал 0 подаётся с помощью соединительных проводников с «0 В».
Таблица 3
R1
R
0
--1
1
0/1
Теория
Назад
Вход
A
-1
-0
1/0
0
Далее
B
--0
0/1
1
1
Q
Содержание
Выход
Q
t, с
-
Выход 10
3.2. Изучить таймер в режиме ждущего одновибратора.
Собрать схему лабораторного стенда для изучения таймера в режиме ждущего одновибратора в соответствии со схемой (Смотреть
схему соединений).
Рассмотреть работу таймера при шести значениях сопротивления Rτ (рис. 6): Rτ = R1; Rτ = R2; Rτ = R3;
Rτ = R1R2/(R1+R2); Rτ = R1R3/(R1+R3); Rτ = R2R3/(R2+R3). Полученные результаты заносим в табл. 4. В зависимости от значения сопротивления
выходной сигнал будет разной длительности.
При проведении лабораторной работы необходимо входной сигнал (Uвх) подавать с помощью соединительных проводников с модуля
«Схемотехника элементов ТТЛ». Выходной сигнал подаётся на один из элементов ТТЛ, на выходе которого с помощью светодиода
наблюдается форма выходного сигнала и его длительность.
Таблица 4
Вход
Rτ
Uвх
Выход
Q
t, с
1/0
1/0
Контрольные вопросы
1. Дать определение одновибратора.
2. В чём разница между одновибратором и мультивибратором?
3. Как рассчитать длительность выходного импульса, от чего она зависит?
4.Какие существуют принципиальные отличия между схемами автоколебательных и ждущих
мультивибраторов?
5. Как получить различные скважности импульсных сигналов на выходе таймера для обоих режимов его
работы?
6. Дать определение коэффициента заполнения (скважности) импульсов.
Теория
Назад
Далее
Содержание
Выход 11
Лабораторная работа № 2
Изучение одновибратора, таймера в режиме мультивибратора
Цель работы: изучение работы одновибратора К555АГ3, таймера в режиме мультивибратора.
Используемое оборудование:
 лабораторный модуль «Мультивибраторы и таймеры»;
 лабораторный модуль «Схемотехника элементов ТТЛ»;
 модуль «Питание и измерение»;
 модуль «Функциональный генератор»;
 соединительные проводники.
Порядок выполнения лабораторной работы:
1. Изучить теоретический материал, достаточный для выполнения лабораторной работы. Ответить на контрольные вопросы и получить у
преподавателя допуск к проведению лабораторной работы.
2. Собрать схему лабораторного стенда для изучения одновибратора и таймера 555 в режиме мультивибратора. В процессе выполнения
лабораторной необходимо входы микросхемы соединять посредством соединительных проводников с источником логических сигналов. После
проверки правильности схемы соединений преподавателем или лаборантом подать напряжение питания 5 В на стенд включением тумблера
питания.
3. Снять и зафиксировать на черновике таблицы состояний входов и выходов схемы. Проверить правильность работы исследуемой
схемы.
3.1. Изучить одновибратор в режиме мультивибратора.
Выходной сигнал подаётся на вход модуля «Функциональный генератор» при внешнем режиме работы частотомера с помощью
соединительных проводников, фиксируется частота и период формируемого импульса. Полученные наблюдения заносим в табл. 5. Для сброса
сигнала на входR подают низкий логический сигнал (0) с помощью соединительных проводников с «0 В».
Таблица 5
Вход
Сброс R
Теория
Назад Далее
Выход
Q
Частота
Период
Содержание
t, с
Выход 12
3.2. Изучить таймер в режиме мультивибратора.
Рассмотреть работу таймера при трёх значениях сопротивления R1 (см. рис. 7): для крайне левого (минимального значения), крайне
правого (максимального) и среднего положений. Выходной сигнал подаётся на вход модуля «Функциональный генератор» при внешнем режиме
работы частотомера с помощью соединительных проводников, фиксируется частота и период формируемого импульса. Полученные
наблюдения заносим в табл. 6.
Таблица 6
Вход
Выход
Q
R1
Частота
Период
t, с
Крайне левое
положение
Среднее
положение
Крайне правое
положение
Контрольные вопросы
1. Какое устройство называется мультивибратором?
2. В чём разница между одновибратором и мультивибратором?
3. Поясните принцип работы мультивибраторов.
4. Как рассчитать длительность выходного импульса, от чего она зависит?
5. Какие существуют принципиальные отличия между схемами автоколебательных и ждущих
мультивибраторов?
6. Какую роль в схемах мультивибраторов выполняют конденсаторы связи?
7. Как получить различные скважности импульсных сигналов на выходе таймера для обоих режимов его
работы?
Теория
Назад
Содержание
Выход 13
Лабораторная работа № 3
Цель работы: изучение принципов построения и работы основных видов микросхем ТТЛ.
Используемое оборудование:
 лабораторный модуль «Схемотехника элементов ТТЛ»;
 модуль «Питание и измерения»;
 соединительные проводники.
Порядок выполнения лабораторной работы:
1. Изучить теоретический материал, достаточный для выполнения лабораторной работы. Ответить на контрольные вопросы и получить у
преподавателя допуск к проведению лабораторной работы.
2. Собрать схему лабораторного стенда для исследования схемотехники ТТЛ логического элемента «И-НЕ» (Смотреть
схему
соединений). Перевести мультиметр в режим измерения постоянного напряжения 20 В. При проведении лабораторной работы необходимо
на входы микросхемы подать логические сигналы посредством соединительных проводов с источников логических сигналов (ключи SA1 и SA2).
После проверки правильности соединений схемы преподавателем или лаборантом подать напряжение питания 5 В на стенд включением
тумблера питания. Выходы Uб3, Uб4, Uвых соединить с вольтметром модуля «Питание и измерения», измерения проводить относительно общего
вывода 0 В.
3. Снять и зафиксировать на черновике таблицу состояний входов и выходов собранной схемы (табл. 7).
Таблица 7
А
B
0
0
0
1
1
0
1
1
Uб3, В
Uб4, В
Uвых, В
4. Собрать схему лабораторного стенда для исследования схемотехники ТТЛ
логического элемента «И-НЕ» с открытым коллектором (рис. 13) (Смотреть
схему соединений).
Перевести мультиметр в режим измерения постоянного
напряжения 20 В. При проведении лабораторной работы необходимо на вход
микросхемы подать логические сигналы посредством соединительных проводов с
источников логических сигналов (ключи SA1 и SA2). Выходы XS3, XS4 соединить с
вольтметром модуля «Питание и измерения», а выход XS5 подтягиваем постоянным
сопротивлением к шине +5 В. Светодиод, выведенный на лицевую панель, включён в
коллекторной цепи. Он горит при логическом 0 на выходе элемента и не горит при
логической 1. Измерения проводить относительно общего вывода. После проверки
правильности соединений схемы преподавателем или лаборантом подать напряжение
питания 5 В на стенд включением тумблера питания.
Теория
Назад
Далее
Рис. 13. Схема электрическая принципиальная
лабораторного стенда для исследования
схемотехники элемента ТТЛ «И-НЕ»
Содержание
Выход 14
5. Снять и зафиксировать на черновике таблицу состояний входов и выходов собранной схемы (табл. 8).
Таблица 8
А
B
0
0
0
1
1
0
1
1
Uб2, В
Uб4, В
Uвых, В
6. Собрать схему лабораторного стенда для исследования схемотехники ТТЛ логического элемента «И-НЕ» с Z – состоянием (Смотреть
схему соединений). Перевести мультиметр
в режим измерения постоянного напряжения 20 В. При проведении лабораторной работы
необходимо на вход микросхемы подать логические сигналы посредством соединительных проводов с источников логических сигналов (ключи
SA1 и SA2), а выходы Uб3, Uб4, Uвых соединить с вольтметром модуля «Питание и измерения». После проверки правильности соединений схемы
преподавателем или лаборантом подать напряжение питания 5 В на стенд включением тумблера питания.
7. Снять и зафиксировать на черновике таблицу состояний входов и выходов собранной схемы (табл. 9).
Таблица 9
А
B
0
0
0
1
1
0
1
1
Uб3, В
Uвых, В
Контрольные вопросы
1. Дайте определение логической переменной и логическому сигналу. Какие значения они могут принимать?
2. Что такое таблица истинности? Приведите пример.
3. Назовите основные операции булевой алгебры.
4. Приведите схему базового элемента «И-НЕ» ТТЛ и его таблицы истинности.
5. Назовите и приведите схемные разновидности элементов ТТЛ.
6. Что собой представляет вход вентиля ТТЛ в состоянии низкого уровня?
7. Чем определяется логический порог ТТЛ?
8. Опишите, как ведёт себя выходной каскад вентиля ТТЛ в состоянии низкого уровня.
9. Опишите, как ведёт себя выходной каскад вентиля ТТЛ в состоянии высокого уровня.
10.Как зависит ток покоя биполярных ТТЛ элементов от их быстродействия?
Теория
Назад
Далее
Содержание
Выход 15
Назад
Содержание
Выход 16
Назад
Содержание
Выход 17
Назад
Выход 18
Назад
Выход 19
Назад
Выход 20
Учебное мультимедийное электронное издание
ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА
И МИКРОПРОЦЕССОРЫ
Методические указания
Составитель
МОСКВИТИН Сергей Петрович
Редактор Л. В. Комбарова
Дизайн, структура, навигация С.П. Москвитин
Обложка, упаковка, тиражирование И. В. Евсеева
Подписано к изданию 17.09.2014.
Тираж 100 шт. Заказ № 396
Издательско-полиграфический центр ФГБОУ ВПО «ТГТУ»
392000, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, к. 14
Телефон (4752) 63-81-08
E-mail: izdatelstvo@admin.tstu.ru