Материал: Электроника. методические указания к выполнению лабораторных работ № 5-8 по дисциплине «Электроника» для студентов направления «Электроэнергетика и электротехника». Савельева Е.Л., Шелякин В.П

6.4.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Название и цель лабораторной работы.

2.Принципиальная схема генератора.

3.Условия генерации стационарных колебаний.

4.Результаты расчета частоты генерации.

5.Осциллограммы колебаний.

6.Расчет частоты колебаний.

6.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.При выполнении каких условий наблюдается генерации стационарных колебаний в системах с обратными связями.

2.Методы реализации баланса амплитуд и фаз.

3.Методы регулирования частоты колебаний.

4.Преимущества и недостатки генераторов с фазосдвигающей цепочкой и с двойным Т-мостом.

5.Диапазон частот, в котором целесообразно применять RC генераторы гармонических колебаний.

6.Принцип работы LС-генератора с параллельным колебательным контуром.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Основы промышленной электроники / под ред. В. Г. Герасимова. -

М.: Высш. шк., 1986. - 144 с.

2.Королев Г. В. Электронные устройства автоматики: учеб. пособие для вузов / Г. В. Королев М.: Высш. шк., 1991. - 255 с.

3. Горбачев Г. Н. Промышленная электроника / Г. Н. Горбачев, Е. Е. Чаплыгин. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320 с.

16

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ БАЗОВЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И RS-ТРИГГЕРА НА ИХ ОСНОВЕ

7.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить закономерности функционирования базовых логических схем «И», «ИЛИ», «НЕ». Изучить схемотехнику и закономерности функционирования триггерных схем на их основе.

7.2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

7.2.1. Сигналы цифровых устройств

Структура цифрового сигнала. Цифровой сигнал представляется двоичными числами. Поэтому он состоит из элементов только двух различных значений. Одним из них представляется 1, а другим — 0. По установившейся терминологии эти элементы сигнала называют соответственно единицей и нулем. Цифровой сигнал может быть потенциальным или импульсным.

Элементами потенциального цифрового сигнала являются потенциалы двух уровней. На рис. 7.1, а изображен потенциальный цифровой сигнал, представляющий написанное сверху число; высоким потенциалом отображается 1, а низким — 0.

Элементы импульсного цифрового сигнала — это импульсы неизменной амплитуды и отсутствиё их фиксируется этими элементами в тактовые моменты (t0, t1...t8 на рис. 7.1, б), которыми разделяются тактовые интервалы. На рис. 7.1, б положительный импульс представляет 1, а отсутствие импульса в тактовый момент представляет 0 написанного сверху двоичного числа.

Рис. 7.1. Потенциальный цифровой сигнал (а), импульсный цифровой сигнал (б) для двоичного числа 10011010

17

Обоими цифровыми сигналами (рис. 7.1) двоичное число 10011010 выражено в последовательной форме (последовательным кодом): разряды числа представляются последовательно, друг за другом. Потенциалы (импульсы), соответствующие разрядам числа, передаются по одной линии и обрабатываются устройством последовательно

При представлении двоичного числа в параллельной форме (параллельным кодом) его разряды представляются одновременно; количество линий передачи, а также однотипных элементов устройства, обрабатывающих цифровой сигнал, должно быть равно количеству разрядов числа, т.е. существенно увеличивается. Однако такой цифровой сигнал значительно быстрее обрабатывается устройством.

Устройства, в которых действуют цифровые сигналы, называют цифровыми. Цифровые сигналы используются в устройствах самого различного назначения. В электронных цифровых вычислительных машинах (ЭЦВМ) и в цифровой автоматике входная информация представляется цифровыми сигналами, над которыми эти устройства осуществляют необходимые действия.

7.2.2. Алгебра логики

Математической базой цифровой техники является алгебра логики. Как аппарат формальной логики она была разработана в середине XIX в. английским математиком Дж. Булем и поэтому часто называется булевой алгеброй.

Булева алгебра оперирует с переменными, принимающими только два значения - 0 и 1, т. е. с двоичными переменными. Функция двоичных переменных, принимающая те же два значения, называется логической функцией (переключательной функцией, функцией алгебры логики).

Логическая функция может быть выражена словесно, в алгебраической форме и таблицей; последняя называется таблицей истинности.

Базисные, логические функции. Дизъюнкция (логическое сложение)

переменных x1, x2,…, xn записывается в виде

Значение у=0 имеет место только при х1=х2=…=хn=0.

Если хотя бы одно слагаемое равно единице (хi=1 – событие наступило), то у=1. Сумма наступивших событий (х1+х2+…, где х1=1, х2=1, …) означает наступление события, т.е. при любом числе слагаемых, равных единице, сумма их равна единице: у=1, если х1=1 или х2=1 или … или все переменные х равны единице. Этим объясняется еще одно название рассматриваемой операции –

операция ИЛИ.

Элемент, выполняющий дизъюнкцию, называется дизъюнктором или

элементом ИЛИ.

Конъюкция (логическое умножение) переменных записывается в виде

18

Из приведенного выражения следует: если хотя бы одна из переменных равна нулю, то функция равна нулю. Только в том случае, когда х1=1 и х2=1 и … и хn=1, у=1. Поэтому данная операция так же называется операцией И.

Элемент, выполняющий конъюкцию, называется конъюктором, или

элементом И.

Инверсия (логическое отрицание) записывается в виде: ó õ, читается «у НЕ х» и называется также операцией НЕ.

Элемент, выполняющий инверсию, называется инвертором или элементом

НЕ.

7.2.3 Логические элементы

Любые цифровые микросхемы строятся на основе простейших логических элементов «НЕ», «ИЛИ», «И». В настоящее время используется несколько технологий построения логических элементов:

транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL)

логика на основе комплементарных МОП транзисторов (КМОП, CMOS)

логика на основе сочетания комплементарных МОП и биполярных транзисторов BiCMOS)

Простейшим логическим элементом является инвертор, который работает в соответствии со следующей таблицей:

In Out Рис. 7.2. Таблица истинности логического инвертора

01

10

1Рис. 7.3. Изображение логического инвертора на принципиальных схемах

Чаще всего существуют не отдельные схемы логического «И», а более сложные схемы, выполняющие одновременно логическую функцию «И» и логическую функцию «НЕ». Таблица истинности и изображение схемы, выполняющей логическую функцию «И-НЕ» изображены на рис. 7.4 и 7.5 соответственно:

19