1.3. Описание лабораторной установки

Установка представляет собой учебный стенд с электропитанием от сети переменного тока 220В. f = 50Гц, комплектуемый 6-ю сменными блоками и встроенный блок вторичного электропитания на +5В.

На лицевой панели блока расположены:

• тумблеры для подачи сигналов лог.I и лог.0 на входы используемых логических элементов SAI ÷ SA4 и SA5 ÷ SA8;

• светодиоды HI + H4 и H5 ÷ H8 для визуального контроля значений выходных сигналов элементов (горение электрода соответствует сигналу лог.I);

• гнезда для коммутации логических элементов между собой и контроля сигналов с помощью осциллографа.

Для исследования работы элементов в динамическом режиме предусмотрен генератор прямоугольных импульсов и делитель частоты импульсов. Частота импульсов может принимать значения 1мГц и 500кГц. В лабораторной работе исследуются логические элементы ИЛИ, И, ИЛИ ‑ НЕ, И ‑ НЕ исключающие ИЛИ непосредственно реализованные микросхемами: КI55ЛЛI, КI55ЛИI, КI55ЛЕ4, КI55ЛА3, КI55ЛП5 соответственно. Кроме того, можно исследовать схемы, эквивалентные логическим элементам ЗАПРЕТ, ИМПЛИКАТОР и др. реализуемые сборочными операциями на имеющихся элементах.

1.4. Задание на лабораторную работу

1.4.1. Уяснить основные понятия и методику анализа функциональных свойств логических элементов. Ознакомиться с конструкцией лабораторного стенда и блоков.

1.4.2. Каждый логический элемент исследуется в статическом и динамическом режимах работы. При этом необходимо:

• уяснить (составить) УГО элемента при соглашениях положительной и отрицательной логики;

• составить таблицу истинности;

• найти алгебраическое выражение функции, реализуемой элементом;

• построить временные диаграммы работы элемента;

• сделать выводы о свойствах элемента и его применении.

Перечень логических элементов, подлежащих исследованию, их условные графические обозначения при соглашениях положительной логики и наименования приведены в таблице 1.1. Из логических элементов поз.9-12 (таблицы 1.1)исследуется только один по указанию преподавателя.

1.4.3. Для микросхем серии КI55: ЛЛI, ЛИI, ЛЕ4, ЛП5, ЛА3, ознакомиться с их УГО, цоколевкой и электрическими параметрами.

1.4.4. При выполнении лабораторной работы руководствоваться методическими указаниями п.6.

1.5.Содержание отчета

Отчет выполняется и оформляется в соответствии с требованиями кафедры АиПУ. В отчете представить:

1.5.1. УГО исследуемых логических элементов, их цоколевку, таблицы истинности по форме рис. 1.1.б, алгебраические выражения реализуемых функций. Данные свести в таблицу по форме табл. 1.1.

1.5.2. Временные диаграммы работы логических элементов в динамическом режиме.

1.5.3. Выводы по функциональным свойствам элементов и их применению

1.6. Методические указания

1.6.1. Для приведения стенда в рабочее состояние необходимо тумблер СЕТЬ на стенде поставить в положение "ВКЛ". Затем проконтролировать наличие напряжений по загоранию светодиода.

1.6.2. Помните, что на неиспользуемом входе логического элемента будет постоянно сигнал лог.I.

Запрещается выходы элементов соединять с корпусом стенда или гнездом "┴". Обращайте на это особое внимание при исследовании собранных схем: запрещается включать тумблер, если соответствующий вход соединен с выходом какого-либо элемента.

1.6.3. При выполнении задания (п.1.4.2) руководствуясь методикой анализа, аналогично рассмотренной в п.1.2 на примере логического элемента И ‑ НЕ. Результаты анализа оформляйте в форме табл. 1.1 и рисунком, аналогичным рис. 1.1. По окончании анализа все графы таблицы, соответствующие ее позициям 1÷8, должны быть заполнены. Дополнительно заполнить графы по заданной преподавателем позиции.

1.6.3.1. Так как в составе стенда нет ИМС логических элементов, соответствующих поз.7÷12 таблицы 1.1, то вначале необходимо составить эквивалентные схемы на имеющихся логических элементах, предъявить их для контроля преподавателю, затем собрать и исследовать их работу. Поскольку анализ элемента И ‑ НЕ в данном описании приведен, то целесообразно выполнить эксперименты и убедиться в справедливости изложенных выводов.

Все УГО логических элементов, приводимые в отчете и формируемые в процессе выполнения лабораторной работы, должны соответствовать требованиям ГОСТ 2.743-82. Чтобы сформировать УГО какого-либо логического элемента, необходимо найти алгебраическое выражение реализуемой этим элементом функции. Правила формирования легко уяснить, сопоставляя рис. 1.1.а с выражением (1) и рис. 1.1.г с выражением (2) для функции И ‑ НЕ.

Заметим, что сопоставляя левую и правую части соотношения (6) со схемой (рис. 1.4,а) и УГО (рис. 1.4,б) соответственно, нетрудно сформировать УГО элемента ИЛИ в отрицательной логике.

И вполне очевидно, что по УГО элемента достаточно просто записать алгебраическое выражение выходной функции. Учтите это при анализе элементов позиции 7÷12, таблицы 1.1.

1.6.3.2. Анализ работы логического элемента в динамическом режиме провести с учетом тех последовательностей сигналов, которые можно получить в лабораторной установке. При этом руководствуйтесь диаграммами, приведенными на рис. 1.1,в. Необходимо выбрать такую последовательность входных сигналов, чтобы выходной сигнал исследуемого логического элемента изменял свое значение, и этот случай отобразить на временных диаграммах.

Построив временные диаграммы, убедиться в их верности, поставив эксперимент. Для этого составьте схему эксперимента, соберите ее на стенде и с помощью осциллографа пронаблюдайте осциллограммы входных и выходных сигналов. Учтите, что быстродействие ИМС КI55 достаточно велико (задержки и составляют порядка нескольких десятков наносекунд), поэтому соответствующим образом выберете скорость развертки осциллографа, длительность и частоту импульсов сигнала.

Измерьте с помощью осциллографа длительности импульсов на выходах генератора и делителя частоты. Отобразите эти данные на временной диаграмме.

Таблица 1.1 Логические элементы исследуемые в лабораторной работе.

№	УГО элемента (соглашение положительной логики)	Наименование Элемента	УГО элемента (соглашение отрицательной логики)	Алгебраич. выражение реализуемая функции
1.		2И (схема совпадения)
2.		2ИЛИ (схема совпадения)
3.		НЕ (инвертор)
4.		2ИЛИ ‑ НЕ
5.		2И ‑ НЕ (элемент Шеффера)		F5== = +
6.		Исключающее ИЛИ
7.		Запрет
8.		Импликатор
9.		2ИЛИ – 2И

Продолжение Таблицы 1.1.

№	УГО элемента (соглашение положительной логики)	Наименование Элемента	УГО элемента (соглашение отрицательной логики)	Алгебраич. выражение реализуемая функции
10.		2И ‑ 2ИЛИ
11.		2ИЛИ-2И-НЕ
12.		2И-2ИЛИ-НЕ