Заводян Лабораторный практикум

особенностипроектирования,ноипроизводстваМПУиихэксплуатации.В частности,интеграцияАСиПСвМПУспособствуетупрощениюналадкиизделий, втомчислеконтроля,испытаний,обнаруженияиустранениянеисправностей, перенастройки или перепрограммированияизделиядлявыполненияновых функций,чтооткрываетбольшиевозможностизначительногоулучшенияработы ЭУ,повышениянадежностиифункциональныхвозможностейустройств.

Циклработпообнаружению ошибок,ихисправлению иобеспечению полнойработоспособностиМП-устройствназываютпроцессомихотладки(хотя термин"отладка"большеподходитпородуработкПС,а"наладка"–кцифровым АС,все же процесс комплексного доведения АС и ПС до нормального совместногофункционированияприемлемоназыватьиналадкой,иотладкой).

ВесьпроцессналадкиМПУвключаетследующиевидыработ:

организациювзаимодействияАСиПСсучетомконкретныхусловий эксплуатации;

обнаружениенеисправностейианализпричиниисточниковихпоявления вАС;

обнаружениеошибокинеточностейвПСианализпричиниисточникових появления;

корректировкаилидоработкаПСидоведениевыходныхпараметровАС дотребуемых;

комплексноеотлаживаниеАСиПС;

записьотлаживаемыхПСнаноситель(вППЗУ)иокончательное

тестированиеМПУ. СамоймногократноповторяющейсяоперациейприналадкеЭВС(втом

числесодержащихМПУ)являетсяпрограммныйконтроль,которыйразделяют напрограммно-логическийитестовый.

Программно-логический контроль заключается в том, что при составлениирабочейпрограммывнеевключаютсядополнительныепроцедуры, имеющиематематическую связьсалгоритмом основнойзадачи.Однаконе всегдаудаетсянаходитьудобныесвязи(соотношения),требующиенебольшого числаконтрольныхопераций,аврядеслучаевонивообщенесуществуют. Поэтомучастоприменяютдвойнойсчет.Вкачествеконтрольногосоотношения принимают совпадение результатов первого и второго пересчета.Если программабольшая,то ееразбиваютнанесколькочастей.Каждую часть программы выполняют дважды. Результаты, полученные после счета, суммируютсяиобеконтрольныесуммысравниваются.Еслисуммысовпадают, то переходят к выполнению следующей части программы,а случаи их несовпадения свидетельствуют об имеющихся неисправностях.Основной недостатокдвойногосчета–снижениепроизводительностиЭВМ вдваразаи более.Крометого,двойнойсчетнепозволяетустановитьпричинуошибкиине всегдапозволяетобнаруживатьсистематическиеошибки.

Тестовый контроль – периодический контроль ЭВМ с помощью специальныхиспытательныхпрограмм (тестов).Контрольнаязадачаможет бытьвведенаврабочуюпрограмму.Вопределенныхточкахрабочейпрограммы (контрольныхточках)предусматриваетсяобращениекконтрольнойзадаче. Анализ результатов решения контрольной задачи в процессе выполнения основнойпрограммыпозволяетсудитьосостоянииизделия.

161

Регулировкацифровогофункциональногоузла(ФУ).

В данной лабораторной работе регулируется цифровой ФУ,который представляетсобойячейкуЭУ,изготовленную настеклотекстолитовойплате. Платаполученапосубтрактивнойтехнологии,содержитэлектропроводящие дорожкисконтактнымиплощадками(КП)дляэлектрическихсоединенийс навесными компонентами и КП (ламели) для обеспечения внешнего электрическогосоединениясизмерительнымстендом.МакетныйобразецФУ закрепленнатехнологическомоснованиисобъемнымштыревымсоединителем ХР2,упрощающимпроцессрегулировкицифровойячейки(рис.7).

Рис.7.ЭскизсборочногочертежамакетногообразцаФУ;К–ключевые метки(нанесеныбелойкраской).

Навеснымикомпонентамиячейкиявляютсядватранзистора(BC847Bn-p- nструктуры),шестьдиодныхсборок(типаBAV99,содержащихподвадиодав корпусе,соединенных последовательно),а также десять чип-резисторов (типоразмера 0805) различных номиналов. Схемы, собранные на этих компонентах,представляютсобойдвалогическихэлемента(ЛЭ),реализующие функцию2ИЛИ-НЕ(рис.8)типадиодно-транзисторнойлогики(ДТЛ).Каждыйиз логическихэлементовсодержитрезисторы R2.1–R2.3(т.е.резисторы R2в

162

канале1иканале2),которыемогутбытьиспользованывпроцессерегулировки функциональныхпараметровФУ.

Рис.8.Электрическиесхемы логическихэлементовиихобозначения; цифрывкружкахсоответствуютрасположениюконтактовнасоединителеХР1 (рис.7),цифры без кружков соответствуют расположению контактов на соединителеХР2(рис.7).

Встатическомрежимевходныедиоды(диодныесборкиVD1,VD2)должны иметьдостаточновысокоеобратноепробивноенапряжение(таккаквпроцессе работысхемывустройствеонимогутсмещатьсявобратномнаправлении),а такжеминимальноепадениенапряженияприпротеканиичерезнихпрямого тока(таккакуменьшениепрямогонапряжениянавходныхдиодахповышает статическуюпомехоустойчивостьсхемы).

Вдинамическом режимевходныедиоды должны обладатьвозможно меньшими емкостями и малым временем восстановления обратного сопротивления,таккаквремязарядаиразрядаемкостейирассасывания зарядоввовходныхдиодахмогутвноситьзначительныйвкладвсреднеевремя задержкисигнала.

РезисторR1взначительнойстепениопределяетмощностьпотребления микросхемы и среднеевремязадержки,таккакзадаетток,включающий транзисторизаряжающийемкостивходныхдиодовитранзистора.Паразитная емкостьрезистораR1должнабытькакможноменьшей.

СмещающийдиодVD2предназначендляувеличенияпорогазапиранияи помехоустойчивостисхемы взакрытом состоянии.Вдинамическом режиме

163

этотдиод должен при включении схемы восстанавливать свое обратное сопротивлениепослетого,какрассосетсяизбыточныйзаряд,накопленный транзистором в режименасыщения.В связи сэтим постоянная времени рассасываниядлясмещающегодиодаVD2должнабытьзначительнобольше, чем для транзистора VT1,благодаря чему через них может протекать значительный ток,способствующий рассасыванию избыточного заряда в транзистореиуменьшениюзадержкивыключениясхемы.

ОсновноеназначениерезистораR3–удерживатьтранзисторвстатикев закрытом состоянии,арезистораR2– уменьшатьвыходноесопротивление схемывзакрытомсостояниииобеспечиватьвпроцессееезапираниявыходной ток,необходимыйдлязарядаемкостинагрузки.

ТаккакнагрузкамиэлементовДТЛ-типаявляютсяаналогичныесхемы,то уровень«1»будетпримерноравенUИП,ауровень«0»-напряжению UКЭНАС.

транзистораVT1(UВХ.«0» 0,4ВUВХ.«1»>2,4В).

Еслинаодномилинесколькихвходахуровеньнапряжениясоответствует U0=UКЭНАС.,тотранзисторVT1закрыт,инавыходебудетуровеньU1 UИП;если навсехвходахуровеньнапряжениясоответствуетU1 UИП,тотранзистороткрыт, инавыходеуровеньнапряжениябудетU1 UКЭНАС.

Следуетпринять,чтопрямоепадениенапряжениянадиодахипереходе база-эмиттерсоответствует0,7В,авеличинаUКЭНАС.соответствует0,3В.

ОсновнымипараметрамисхемыявляютсяпределыизмененияIВХ«0»,IВХ«1», IВЫХ«0»,IВЫХ«1»,UВЫХ«0»,UВЫХ«1»,атакжевремязадержкипереключениясхемы.Токи задаютсярезисторамиR1иR3,авремязадержкирезистором R2.Содной стороны номинальноесопротивлениеR2хорошовыбиратьоченьмаленьким, чтобы увеличитьскоростьрассасываниянеосновныхносителейвбазе,но уменьшение R2 приводитк тому,что уменьшится Iб и транзистор может перестатьработатьвключевомрежиме,абудетработатьвактивномрежиме,и схемаперестанетвыполнятьсвоюфункцию.

Необходимость регулировки обусловлена значительным технологическимразбросомсопротивленийприихизготовлении,атакже несколькоотличающимисяпараметрамитранзисторов,применяемыхв схемеДТЛ.Величинаразбросасопротивленийможетдостигать 5%от номинальногозначения.ДляданнойсхемыФУвкачестверегулируемого параметрацелесообразновыбратьсопротивлениерезистораR2.Дляего подгонки прощевсего использоватьнавесныеперемычки,безтруда устанавливаемыенаштырькисоединителяХР2.

Домашнеезадание

1.Ознакомитьсясописаниемлабораторнойработы.

2.Изучитьтеоретическиеосновыметодовдоведенияфункциональных параметровдотребуемыхзначений.

3.Подготовитьначальнуючастьотчета,содержащуютитульныйлист,цель работыикраткиетеоретическиесведения.

4.Подготовитьформытабл.1и2.

5.Подготовитьответынаконтрольныевопросы.

164

6.ПодготовитьлистформатаА4миллиметровойбумаги,ластикикарандаш.

Лабораторноезадание

1.Провестинеобходимыеизмерения.

2.Заполнитьформытабл.1и2.

3.ПолучитьпередаточнуюхарактеристикуUВЫХ(UВХ)неотрегулированногоФУ.

4.ПолучитьпередаточнуюхарактеристикуотрегулированногоФУ.

5.Сформулироватьвыводыпорезультатамработы.

6.Составитьотчетвсоответствиистребованиями.

Форматабл.1.

Картасопротивлений

Расположениеконтрольныхточек(КТ)обозначенонарис.9(цифрамиврамках):

165

Рис.9.Эскизтопологиипечатнойплаты(сусловнымиобозначениямина нейкомпонентов)ирасположениеконтрольныхточек(номераКТобведеныв квадрат),используемыхвТПрегулировкиФУ

Примечание.UА«0»,UВ«0» и UА«1»,UВ«1» – соответственно выходные напряженияуровней«0»и«1»длявходаАивходаВ(см.рис.8)

167

Технологическиеоборудование,оснастка,измерительныеприборыи материалы

Привыполненииработыиспользуется. Оборудование:лабораторныйизмерительныйстенд(рис.10);источник питанияпостоянноготокаЛИПСI(ЛИПСIА)–30;генераторсинусоидальных импульсовГ3-33. Приборы,приспособления,инструменты:тестер-ампервольтомметр (АВО-метр)типаMASTECHMY-61;осциллографС1-65А. Объектрегулировки:готовыймакетныйобразецФУ. Материалы:салфеткаизбязи;миллиметроваябумага;карандаш;ластик.

Рис.10.Лицеваяпанельстендадлярегулировки:1– кнопкаподачи напряжениявцепьподгонки;2–кнопказамыканияцепиподгонкиR1;3– кнопказамыканияцепиподгонкиR3;4–переключательсигналовнавходеФУ;5

–переключательлогическихсхемФУ;6–переключательрежимаработыстенда; 7–соединительдляподключениямакетногообразцаФУ;8–клеммы для подачинапряженияподгонки;9–клеммыдляподачиимпульсовсгенератора; 10–клеммы дляподачинапряженияподгонки;11–клеммыдляизмерения сопротивленияR1иR2;12–клеммыдляподачивыходныхсигналовсостенда наосциллограф.

Примечание.Привыполненииданнойработыорганыстенда10,2,3и11 не используются.Кнопка 1 («Вкл.напряжения»),должна находиться в положении«Выкл.».

Порядоквыполненияработы

1.Ознакомиться с техникой безопасности и правилами работы с оборудованием.

168

2.ПолучитьулаборантамакетныйобразецФУ.

3.СнятькартусопротивленийдляФУ. 3.1.Подготовитькработеампервольтомметрсогласноинструкциипоего

эксплуатацииврежимеомметра.

3.2.Расположить макетный образец ФУ перед собой на рабочем месте регулировки.

3.3.Измеритьсопротивлениемеждуконтрольнымиточками,указаннымив картесопротивлений(см.форматабл.1).

3.4.Вслучаенесоответствиязначенийсопротивлений,указанныхвкарте, измеренным значениям сопротивлений (измеренное значение сопротивленияравнобесконечностиилинулю)произвестивизуальный осмотрФУсцельюобнаружениядефектовиз-занеправильногомонтажа, обрывов,короткихзамыканийит.д.

Примечание.Вслучаеобнаружениядефектов,связанныхсобрывами, короткими замыканиями или неправильным монтажом в процессе микроконтактирования,устранитьихнарабочемместерегулировки(получив улаборантасредствадляустранениядефектов)ивернутьсякп.3.2.Если дефектынеобнаружены,перейтиквыполнениюп.3.5.

3.5.Занестирезультатыизмеренийвформутабл.1. 4.СобратьсхемуизмеренийдляпроведенияТПрегулировкиФУвсоответствии

срис.11.

Примечание.Перед установкой макетного образца ФУ в стенд необходимоубедитьсявтом,чтопитающеенапряжение+6Ввыключено,и сигналсгенераторанеподается.

Рис.11.Схема подключения контрольно-измерительных приборов к стендудлярегулировкиФУ.

4.1.Подключить выход генератора ко входу «Вход» стенда (при этом необходимо соблюдать полярность подключения в соответствии с

169

указаннойналицевойпанелистенда).

4.2.Подключить источник питания ко входу «+6В» стенда (при этом необходимо соблюдать полярность подключения в соответствии с указаннойналицевойпанелистенда).

4.3.УстановитьгенераторсигналовГ3-33висходноеположение. 4.3.1.Установитьпереключательаттенюаторвположение«АТТ». 4.3.2.Установить переключатель множитель частоты в положение

«х1000». 4.3.3.Путёмповоротаподстройкивыставитьчастоту25кГц. 4.3.4.Установитьпереключательрасстройкавположение0%. 4.3.5.Установитьпереключательрегулировкавыходавкрайнееправое

положение.

4.3.6.Путём поворота тумблера установить на шкале ослабления следующиепараметры:1V;3V;10V;+20dB.

4.3.7.Установить переключатель «Внутренняя нагрузка»в положении «Вкл»

4.4.Установитьнаисточникепитаниянапряжение6В. 4.4.1.Перевеститумблервключенияпитаниянаисточникепитанияв

среднееположение. 4.4.2.Путемвращенияручекточнойигрубойустановкинапряженияна

источнике питания добиться установки показаний вольтметра источникапитанияравным6В.

4.4.3.Выключить источник питания (перевести тумблер включения питаниянаисточникепитаниявкрайнеелевоеположение).

4.5.Установить переключатель стенда «Вкл.напряжения» в положение «Выкл.»(см.поз.1рис.10)

4.6.ПодключитьвыходизмерительногостендаXковходуХосциллографа,а выходизмерительногостендаYковходуYосциллографа(см.рис.11).

4.7.Установитьпереключательосциллографа«V/дел.»вположение0,5. 4.8.Установитьпереключательосциллографа«Развертка»вположениеX. 4.9.Установитьпереключательосциллографа«Синхронизация»вположение «Внеш.1:10»(длядетальногорассмотренияпередаточнойхарактеристики переключатель «Синхронизация» можно устанавливать в положение

«Внеш.1:1»).

4.10.Привестистендвисходноеположение.

4.9.1Установитьпереключательстенда6(см.рис.10)вположение «Работа».

4.9.2Установитьпереключательстенда9вположение«Ген.».

4.9.3Установитьпереключательстенда5вположение«Схема1».

4.11.Поместитьвконтактноеустройстволабораторногоизмерительного стенда соединитель макетного образца (в соответствии с ключом соединителя)так,чтобы исключитьскручиванияшлейфасоединителя ХР1.

5.Снятьизарисоватьпередаточную характеристикудлянеотрегулированных схемы1исхемы2(рис.12,А). 5.1.Установитьпереключательстенда5(см.рис.10)вположение«Схема1». 5.2.ВключитьгенераторГ3-33. 5.3.ВключитьисточникпитанияЛИПСI(ЛИПСIА)–30. 5.4.Установитьпереключательстенда9(см.рис.10)вположение«Ген.»,что

170