15248

Схемотехника диодно-транзисторной логики (ДТЛ), резистивно-транзисторной логики (РТЛ) и транзисторно- транзисторной логики. Мультивибраторы. Исследование работы ЦАП и АЦП

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторный практикум № 3 по курсу Электротехника и электроника часть 2 на тему Схемотехника диоднотранзисторной логики ДТЛ резистивнотранзисторной логики РТЛ и транзисторно транзисторной логики. Мультивибраторы. Исследование работы ЦАП и АЦП. В...

Русский

2013-06-11

897.39 KB

42 чел.

Лабораторный практикум № 3

по курсу « Электротехника и электроника, часть 2 »

на тему

«Схемотехника диодно-транзисторной логики (ДТЛ), резистивно-транзисторной логики (РТЛ) и транзисторно- транзисторной логики. Мультивибраторы.

Исследование работы ЦАП и АЦП

Вариант № 9

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация……………………………………………………………………………………………...3

  1.Исследование резистивно-транзисторной логики …………………………………….........4

1.1 Исследование резистивно-транзисторной логики в Micro-Cup 9……………………………...4

1.2 Исследование  резистивно -транзисторной логики в Multisim………………………………....7

  2.Исследование диодно-транзисторной логики …………………………………….................9

2.1 Исследование диодно-транзисторной логики в Micro-Cup 9…………………………………..9

2.2 Исследование  диодно-транзисторной логики в Multisim……………………………………..12

  3.Исследование транзисторно-транзисторной логики …………………………....................13

3.1 Исследование транзисторно-транзисторной логики в Micro-Cup 9…………………………...13

3.2 Исследование  транзисторно-транзисторной логики в Multisim………………………………17

  4.Исследование работы ЦАП и АЦП……………………………………………………………19

Выводы……………………………………………………………….……………….…....................23

Использованная литература……………………………………………………………………….23


Аннотация

Данный отчет посвящен выполнению лабораторного практикума с использованием программных средств Micro-Cap 9, Multisim и MathCAD 15.

В данной работе проводится исследование схемотехники диодно-транзисторной логики (ДТЛ), резистивно-транзисторной логики (РТЛ) и транзисторно- транзисторной логики и исследование работы ЦАП и АЦП.

В работе изучаются:

  1. временные анализы диодно-транзисторной логики (ДТЛ), резистивно-транзисторной логики (РТЛ) и транзисторно- транзисторной логики.
  2. моделирование лабораторных исследований в программах схемотехнического моделирования
  3.  работа ЦАП и АЦП.

1.Исследование резистивно-транзисторной логики.

1 .1 Исследование резистивно-транзисторной логики в Micro-Cup 9.

Проводом исследование резистивно-транзисторной логики, в соответствии со схемой, указанной на рисунке 1.

Рис.1

Транзистор для схемы выбрать в соответствии правилом, номер варианта определяет номер в списке группы.

.MODEL KT315L                NPN(IS=10E-15 ISE=100NA NE=4 ISC=100NA NC=4 BF=50

+                            IKF=.05A VAF=80 CJC=7PF CJE=7PF RB=3 RE=.5 RC=.2

+                            TF=0.8NS TR=170NS KF=4E-15 AF=1)

Приводим временные диаграммы работы схемы с параметрами сигнала, указанного на рисунке 2. В качестве источника сигнала в схеме используем генератор, настройка которого представлена там же.

Рисунок 2

Временную задержку между импульсами первого и второго генератора устанавливаем равную половине длительности импульса.

Для проведения временного анализа пользуемся командой Анализ-Анализ переходных процессов(Transient).Задаем необходимые параметры и получаем графики, указанные на рис. 3

Рисунок 3

Теперь исследуем логическую схему на реакции ее транзисторов при изменении подаваемого напряжения(Dinamic DC):

Получили ряд возможных реакций. Составим таблицу истинности:

Q1

Q2

OFF

OFF

OFF

ON

ON

OFF

ON

ON

1.2 Исследование резистивно-транзисторной логики в Multisim.

Проводом исследование резистивно-транзисторной логики, в соответствии со схемой, указанной на рисунке 3.

Рисунок 4.

Параметры, используемого в схеме транзистора:

.MODEL 2N3055A  npn

+IS=3.41639e-13 BF=405.26 NF=1.03507 VAF=120.176

+IKF=10 ISE=8.44498e-12 NE=3.47601 BR=0.1

+NR=1.04536 VAR=1.10398 IKR=2.5029 ISC=5.50017e-13

Приводим временные диаграммы работы схемы с параметрами сигнала, указанного на рисунке 4. В качестве источника сигнала в схеме используем генератор, настройка которого представлена там же.

Рисунок 5

Временную задержку между импульсами первого и второго генератора устанавливаем равную половине длительности импульса.

Для проведения временного анализа пользуемся командой Simulate-Analyses- Transient Analysis. Задаем необходимые параметры и получаем графики, указанные ниже.

Результаты, полученные в обеих программах получились идентичными. Исходя из сравнения результатов с таблицей истинности для данноц схемы можем сделать вывод.

Вывод:

РТЛ-элемент выполняет функцию ИЛИ-НЕ в позитивной логике или И-НЕ в негативной. Относительно низкоомное базовое сопротивление обеспечивает полное открывание транзисторов при малом потреблении тока, что однако приводит к малой нагрузочной способности элемента.

2.Исследование диодно-транзисторной логики

2.1 Исследование диодно-транзисторной логики в Micro-Cup 9

Проводоим исследование диодно-транзисторной логики, в соответствии со схемой, указанной  на рисунке 5.

Рисунок 6

Транзистор для схемы выбирается в соответствии с частью 1 задания, аналогично и диод выбирается согласно варианту задания первого практикума.

Параметры диода:

.MODEL 1N626 D (IS=4.779844n N=1.775744 BV=50 IBV=100.000001p RS=869.743314m

+ TT=1.442695u CJO=1.73058p VJ=14.999651 M=816.137774m RL=1.915652G)

Привести временные диаграммы работы схемы с параметрами сигнала, указанного на рисунке 2 пункта 1.1. Временную задержку между импульсами первого и второго генератора установить равную половине длительности импульса.

Для проведения временного анализа пользуемся командой Анализ-Анализ переходных процессов (Transient). Задаем необходимые параметры и получаем графики, указанные ниже.

Теперь исследуем логическую схему на реакции ее транзисторов при изменении подаваемого напряжения(Dinamic DC):

Получили ряд возможных реакций. Составим таблицу истинности:

 

D1

D2

D3

D4

Q1

ON

ON

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

ON

2.2 Исследование диодно-транзисторной логики в Multisim.

Проводом исследование диодно-транзисторной логики, в соответствии со схемой, указанной на рисунке 7.

Рисунок 7.

Параметры, используемого в схеме диода:

.MODEL      1DH62 D

+ IS=5.950e-006 N=4.031e+000 RS=2.677e-002

+ BV=2.400e+002

+ EG=1.110e+000 XTI=3.000e+000 TT=5.760e-007

+ FC=5.000e-001 KF=0.000e+000 AF=1.000e+000

Приводим временные диаграммы работы схемы с параметрами сигнала, аналогичным предыдущему пункту.

Временную задержку между импульсами первого и второго генератора устанавливаем равную половине длительности импульса.

Для проведения временного анализа пользуемся командой Simulate-Analyses- Transient Analysis. Задаем необходимые параметры(рисунок 7) и получаем графики, указанные ниже.

Рисунок 7.

Результаты, полученные в обеих программах получились идентичными. Исходя из сравнения результатов с таблицей истинности для данноц схемы можем сделать вывод.

Вывод:

ДТЛ-элемент выполняет функцию И-НЕ. Низкий уровень на любом из входов («0») приводит к закрытию транзистора, то есть высокому уровню на выходе («1»). Транзистор открыт только тогда, когда на каждый из входов подается высокий уровень.

3.Исследование транзисторно-транзисторной логики.

3 .1 Исследование транзисторно-транзисторной логики в Micro-Cup 9.

Проводом исследование транзисторно-транзисторной логики, в соответствии со схемой, указанной на рисунке 8.

Рис.8

Транзистор для схемы выбрать в соответствии правилом, номер варианта определяет номер в списке группы.

.MODEL KT315L                NPN(IS=10E-15 ISE=100NA NE=4 ISC=100NA NC=4 BF=50

+                            IKF=.05A VAF=80 CJC=7PF CJE=7PF RB=3 RE=.5 RC=.2

+                            TF=0.8NS TR=170NS KF=4E-15 AF=1)

Приводим временные диаграммы работы схемы с параметрами сигнала, указанного на рисунке 2. В качестве источника сигнала в схеме используем генератор, настройка которого представлена там же.

Рисунок 2

Временную задержку между импульсами первого и второго генератора устанавливаем равную половине длительности импульса.

Для проведения временного анализа пользуемся командой Анализ-Анализ переходных процессов(Transient).Задаем необходимые параметры и получаем графики, указанные ниже.

Теперь исследуем логическую схему на реакции ее транзисторов при изменении подаваемого напряжения(Dinamic DC):

Получили ряд возможных реакций. Составим таблицу истинности:

Q1a

Q1b

D1

D2

Q2

ON

ON

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

ON

ON

1.2 Исследование транзисторно-транзисторной логики в Multisim.

Проводом исследование транзисторно-транзисторной логики, в соответствии со схемой, указанной на рисунке 9.

Рисунок 9.

Параметры, используемого в схеме транзистора:

.MODEL 2N3055A  npn

+IS=3.41639e-13 BF=405.26 NF=1.03507 VAF=120.176

+IKF=10 ISE=8.44498e-12 NE=3.47601 BR=0.1

+NR=1.04536 VAR=1.10398 IKR=2.5029 ISC=5.50017e-13

Временную задержку между импульсами первого и второго генератора устанавливаем равную половине длительности импульса.

Для проведения временного анализа пользуемся командой Simulate-Analyses- Transient Analysis. Задаем необходимые параметры и получаем графики, указанные ниже.

Результаты, полученные в обеих программах получились идентичными. Исходя из сравнения результатов с таблицей истинности для данноц схемы можем сделать вывод.

Вывод:

ТТЛ-элемент выполняет функцию И-НЕ. Как более эффективная технология, она устраняет проблему задержки прохождения сигнала. Данная проблема решена путем замены диодов на мультиэмиттерный транзистор, что позволяет добиться более плотной схемы.

4.Исследование ЦАП  и АЦП в Мultisim.

Схема:

Аналоговый сигнал является непрерывной функцией времени, в АЦП он преобразуется в последовательность цифровых значений. Следовательно, необходимо определить частоту выборки цифровых значений из аналогового сигнала. Частота, с которой производятся цифровые значения, получила название частота дискретизации АЦП.

Непрерывно меняющийся сигнал с ограниченной спектральной полосой подвергается оцифровке (то есть значения сигнала измеряются через интервал времени T — период дискретизации) и исходный сигнал может быть точно восстановлен из дискретных во времени значений путём интерполяции. Точность восстановления ограничена ошибкой квантования. Однако в соответствии с теоремой Котельникова-Шеннона точное восстановление возможно только если частота дискретизации выше, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала.

Поскольку реальные АЦП не могут произвести аналого-цифровое преобразование мгновенно, входное аналоговое значение должно удерживаться постоянным по крайней мере от начала до конца процесса преобразования (этот интервал времени называют время преобразования). Эта задача решается путём использования специальной схемы на входе АЦП — устройства выборки-хранения — УВХ. УВХ, как правило, хранит входное напряжение на конденсаторе, который соединён со входом через аналоговый ключ: при замыкании ключа происходит выборка входного сигнала (конденсатор заряжается до входного напряжения), при размыкании — хранение. Многие АЦП, выполненные в виде интегральных микросхем содержат встроенное УВХ.

В моем случае получается примерно 4762Гц. Вычислено из периода с учетом 8 разряда.

Точность:

Имеется несколько источников погрешности АЦП. Ошибки квантования и (считая, что АЦП должен быть линейным) нелинейности присущи любому аналого-цифровому преобразованию. Кроме того, существуют так называемые апертурные ошибки которые являются следствием джиттера (англ. jitter) тактового генератора, они проявляются при преобразовании сигнала в целом (а не одного отсчёта).

Эти ошибки измеряются в единицах, называемых МЗР — младший значащий разряд. В приведённом выше примере 8-битного двоичного АЦП ошибка в 1 МЗР составляет 1/256 от полного диапазона сигнала, то есть 0,4 %, в 5-ти тритном троичном АЦП ошибка в 1 МЗР составляет 1/243 от полного диапазона сигнала, то есть 0,412 %, в 8-тритном троичном АЦП ошибка в 1 МЗР составляет 1/6561, то есть 0,015 %

1.Характеристика:

Так как отсутствует фильтр – ступеньки. Вниз характеристика не идет, так как отрицтельные значения вольт измерить нельзя.

2.Для их измерения можно включить в схему операционный усилитель или диодный мост, что приведет к смещению характеристик вверх.

Или можно:

3.При увеличении получаем большие искажения:

При уменьшении наоборот:

Вывод.

Были изучены устройства логических цепей, их использование, методы анализа и снятия характеристик. Была изучена работа с АЦП и ЦАП и их анализи их в MultiSim. Изучены новые возможности пакетов программ MultiSim и MicroCap.

Использованная литература:

-учебные материалы по курсу «Электротехника и электроника, часть 2»;

-лекции по курсу «Электротехника и электроника, часть 2» Загидуллина Равиля Шамильевича;


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20413. Систе́ма управле́ния ба́зами да́нных (СУБД) 1.44 MB
  12 13 CASEсредства UML отличное средство моделирования но как уже говорилось выше строить диаграммы на бумаге не всегда удобно хотя бы по причине сложностей с редактированием распространением и т. Эти возможности сочетаются в одном интегрированном решении с поддержкой UML помогающем командно разрабатывать высококачественные системы быстрее и эффективнее. Together предоставляет интерактивные возможности моделирования и поддерживает все виды диаграмм UML включая диаграммы классов прецедентов последовательностей кооперации...
20414. Информационные системы. Определение распределенной системы 1.18 MB
  Мультипроцессорные системы шинной архитектуры состоят из некоторого количества процессоров подсоединенных к общей шине а через нее к модулям памяти. Память стала несогласованной и программирование системы осложнилось. Для построения мультипроцессорной системы с более чем 256 процессорами для соединения процессоров с памятью необходимы другие методы.
20415. Разработка и эксплуатация информационных систем 642.5 KB
  Объект сущность в адресном пространстве вычислительной системы появляющаяся при создании экземпляра класса например после запуска результатов компиляции и линковки исходного кода на выполнение. Понятие и назначение информационной системы данных. Архитектурные уровни информационной системы. Три уровня такой системы это: уровень базы данных БД; уровень приложений; уровень представления пользовательский.
20416. Диаграмма взаимодействия 22 KB
  Однако посмотрим что о таких диаграммах говорили классики например Буч. А вот что: Диаграмма взаимодействия это диаграмма на которой представлено взаимодействие состоящее из множества объектов и отношений между ними включая и сообщения которыми они обмениваются. Этот термин применяется к видам диаграмм с акцентом на взаимодействии объектов диаграммах кооперации последовательности и деятельности. Диаграмма последовательностей диаграмма взаимодействия в которой основной акцент сделан на упорядочении сообщений во времени.
20417. Системы управления контентом 47.5 KB
  История управления контентом началась с управления документами в традиционном смысле этого слова т. По мере развития понятия документ системы управления документами стали называть системами управления контентом. Системы управления контентом действительно научились разделять управление документами хранение изменение и т.
20418. Диаграмма состояний (statechart diagram) 253 KB
  Вершинами графа являются возможные состояния автомата изображаемые соответствующими графическими символами а дуги обозначают его переходы из состояния в состояние. Длительность нахождения системы в любом из возможных состояний существенно превышает время которое затрачивается на переход из одного состояния в другое. При этом автомат может находиться в отдельном состоянии как угодно долго если не происходит никаких событий; время нахождения автомата в том или ином состоянии а также время достижения того или иного состояния никак не...
20419. АСУ «Экспресс» 31.5 KB
  АСУ Экспресс начала работать в 1972 году на Московском железнодорожном узле. Она получила название Экспресс1 и предназначалась для массового обслуживания пассажиров в реальном масштабе времени. Основной целью создания системы Экспресс1 являлось получение опыта в автоматизации управления билетнокассовыми операциями в масштабе такого крупного железнодорожного узла как Москва обслуживающего в сутки до 250 тысяч пассажиров поездами прямого и местного сообщения.
20420. Система АСУ Экспресс 66.5 KB
  1972 Система Экспресс1 запущена в эксплуатацию в предварительных кассах Киевского вокзала Москвы. 1974 Система Экспресс1 введена в эксплуатацию в масштабе Московского железнодорожного узла. 1982 Система Экспресс2 запущена в Москве с обслуживанием пассажиров через бюро заказов по телефону.
20421. Диаграмма классов (class diagram) 207 KB
  В этих разделах могут указываться имя класса атрибуты переменные и операции методы. Имя класса должно быть уникальным в пределах пакета который описывается некоторой совокупностью диаграмм классов или одной диаграммой. В дополнение к общему правилу наименования элементов языка UML имя класса записывается по центру секции имени полужирным шрифтом и должно начинаться с заглавной буквы. В первой секции обозначения класса могут находиться ссылки на стандартные шаблоны или абстрактные классы от которых образован данный класс и от которых он...