Метод.ук.ЛБ_Схемотехника
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
«УТВЕРЖДАЮ» Зам. директора ИК по УР
________ С.А. Гайворонский
«____»_____________2011 г.
СХЕМОТЕХНИКА ЭВМ
Методические указания к выполнению цикла лабораторных работ по курсу «Схемотехника ЭВМ»
для студентов, обучающихся по направлению
230100 «Информатика и вычислительная техника»
Томск – 2011 г.
УДК 004.4(076.5)
ББК 32.973.202-018.2я73
М216
Схемотехника ЭВМ: методические указания к выполнению цикла лабораторных работ по курсу «Схемотехника ЭВМ» для студентов, обучающихся направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника». – 47 с.
Авторы: |
Мальчуков А.Н. |
|
Цыганков Ю.В. |
Составитель: |
Еремин В.В. |
Рецензент: к.т.н., доцент кафедры ВТ Осокин А.Н.
Методические указания рекомендованы к использованию в учебном процессе методическим семинаром кафедры вычислительной техники
2011 г.
Зав. кафедрой, д.т.н., профессор |
Марков Н.Г. |
2
Лабораторная работа №1.
«Изучение пакета NI Multisim 9.0»
Цель работы: изучить основные инструменты Multisim 9.0 и научиться моделировать в нем работу электрических схем.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Multisim - это интерактивный эмулятор электрических схем.
Рисунок 1. Главное окно Multisim
Для построения схемы необходимо нажать левой кнопкой мыши на один из элементов панели компонентов, подтвердить свой выбор в окне выбора компонента нажатием кнопки OK (рисунок 2), и поместить его на
рабочую область. |
|
Для примера реализуем функцию |
. Сначала |
строим таблицу функционирования (см. таблицу 1). |
|
3
Таблица 1.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Выбираем Ground или DGND (рисунок 2). Затем выбираем CLOCK_VOLTAGE для генерации значений входных переменных. Таких элементов нам необходимо 3, для каждого в параметрах указываем различную частоту генерируемого сигнала, например 1, 2 и 4 кГц. Это необходимо, чтобы получить наглядные диаграммы работы.
Рисунок 2. Окно выбора компонента Ground
4
Рисунок 3. Окно выбора компонента CLOCK_VOLTAGE
Рисунок 4. Окно выбора компонента NOT
5
Рисунок 5. Окно выбора компонента 3AND
Рисунок 6. Окно выбора компонента 3AND
6
После размещения и соединения всех элементов необходимо добавить в схему логический анализатор сигналов (Logic Analyzer). Его можно найти на панели инструментов справа. К его входам подключаются выход функции f и выходы каждой из конъюнкций.
Для наглядности графиков сделаем их разного цвета. Для этого правой кнопкой мыши выбираем проводник, подходящий к одному из входов логического анализатора (Logic Analyzer), и выбираем в появившемся меню Wire Color, где можно выбрать для него любой цвет.
Для запуска/остановки симуляции необходимо нажать F5. Для паузы нажать F6. Всю схему в сборе с результатами моделирования можно увидеть на рисунке 6.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. В соответствии со своим вариантом возьмите функцию в таблице 2.
|
Таблица 2. Функции для построения схемы |
|
|
|
|
Вариант № |
Функция |
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
|
|
10 |
|
|
11 |
|
|
12 |
|
|
13 |
|
|
14 |
|
|
15 |
|
|
16 |
|
|
17 |
|
|
18 |
|
|
19 |
|
|
20 |
|
|
21 |
|
|
22 |
|
|
23 |
|
|
24 |
|
|
|
7 |
|
2.Соберите схему по аналогии с примером в методических указаниях.
3.Промоделируйте работу схемы и посмотрите результаты с помощью прибора Logic Analyzer (на панели инструментов, см. рисунок 1).
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Отчет по лабораторной работе должен содержать следующее:
1)цель работы;
2)постановку задачи;
3)исходную функцию без упрощений;
4)принципиальную схему из редактора Multisim, реализующую данную функцию без упрощений;
5)таблицу функционирования функции;
6) результаты моделирования работы схемы с диаграммами работы из Logic Analyzer;
7) выводы.
Лабораторная работа №2.
«Изучение базовых элементов ИС ТТЛ, ТТЛШ и КМОП»
Цель работы: получить знания о строении логических элементов различных серий.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Классической структурой ТТЛ является схема базового вентиля И-НЕ серии 155. На схеме (рисунок 1) входной каскад построен на многоэмиттерном транзисторе VT1, который реализует функцию И. Антизвонные диоды VD1-VD4 защищают от отрицательного входного напряжения транзистор VT1. Далее следует фазоинверсный каскад на VT2 с источником тока на VT3. Выходной каскад построен на транзисторах VT4 и VT5. Диод VD5 предотвращает одновременное открытие этих транзисторов, что вызывает бросок тока.
8
Рисунок 1. Базовый элемент 155 серии
Рисунок 2. Базовый элемент серий К530/531
9
Рисунок 3. Базовый элемент серий К533/555
Рисунок 4. Базовый элемент серий К1533
10