23055

Моделювання цифрових логічних схем

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Перелічимо деякі логічні ІМС 74ї серії: 74x00 базовий елемент 2ІНЕ 74x10 логічний елемент 3ІНЕ 74x20 логічний елемент 4ІНЕ 74x30 логічний елемент 8ІНЕ 74x02 логічний елемент 2АБОНЕ 74x27 логічний елемент 3АБОНЕ 74x08 логічний елемент 2І 74x32 логічний елемент 2АБО 74x04 інвертор логічний елемент НЕ 74x51 логічний елемент 2І2АБОНЕ 74x86 логічний елемент Виключне АБО на 2 входи Пакет OrCAD дозволяє провести суто цифрове моделювання для даного вузла схеми якщо до цього вузла підєднані лише входи та виходи...

Украинкский

2013-08-04

178.5 KB

9 чел.

Лабораторна робота № 5

з курсу "Схемотехніка"

Моделювання цифрових  логічних схем.

Цифрові інтегральні мікросхеми (ІМС) виконані за певною технологією (ТТЛ, КМОН тощо) випускаються у вигляді серій. У межах однієї серії ІМС мають однакові параметри ( такі, як напруга живлення, рівні логічних одиниці та нуля, гранична частота, здатність до навантаження та ін.)  і є повністю сумісними між собою. Цифрові пристрої, виконані на ІМС лише однієї  серії, не потребують внутрішніх схем узгодження і, як правило, найбільш стабільні у своїй роботі. Найбільш поширеними є ІМС, випущені за різними модифікаціями транзисторно-транзисторної логіки (ТТЛ). Серед ІМС, що випускалися у колишньому СРСР це мікросхеми серій 133 та 155 (власне ТТЛ), а також 555, 1531, 1533 та ін. (ТТЛ з діодами Шоткі - ТТЛШ). Мікросхеми усіх зазначених серій сумісні між собою за логічними рівнями. За стандартами, прийнятими у США, позначення ІМС, виконаних за ТТЛ-технологією, починається з числа 74 (74-а серія). Повне ж позначення виглядає як 74xNNN, де x - літери, що позначають особливості даної модифікації ТТЛ (і, іноді, фірму-виробника), зокрема, відсутність літери позначає просту ТТЛ-технологію, а позначення S або LS - технологію ТТЛШ. Цифри NNN означають номер моделі конкретної ІМС. Перелічимо деякі логічні ІМС 74-ї серії:

74x00 - базовий елемент 2І-НЕ

74x10 - логічний елемент 3І-НЕ

74x20 - логічний елемент 4І-НЕ

74x30 - логічний елемент 8І-НЕ

74x02 - логічний елемент 2АБО-НЕ

74x27 - логічний елемент 3АБО-НЕ

74x08 - логічний елемент 2І

74x32 - логічний елемент 2АБО

74x04 - інвертор (логічний елемент НЕ)

74x51 - логічний елемент 2І-2АБО-НЕ

74x86 - логічний елемент Виключне АБО на 2 входи

 Пакет OrCAD дозволяє провести суто цифрове моделювання для даного вузла схеми, якщо до цього вузла підєднані лише входи та виходи цифрових ІМС. У цьому випадку при проведенні Transient аналізу у Probe можна побудувати часові діаграми у рівнях логічних одиниці та нуля. Для прикладу розглянемо схему на рис. 1

рис. 1

Цифрові схеми 7408 (2І) та 7404 (інвертор) є стандартними ТТЛ-елементами. Елемент з позначенням HI - спеціальне джерело, яке виробляє напругу рівня логічної одиниці. Це джерело зветься цифровим портом високого рівня (Digital HI Port). Відповідне джерело логічного нуля зветься Digital LO Port. Разом HI-порт, джерело імпульсної напруги Vin та логічний елемент U1A cкладають суто цифрове джерело прямокутних імпульсів. На вузлі Mid можна отримати цифрові часові діаграми (для вузлів In та Out ці діаграми не отримуються, оскільки до них підключено відповідно аналогове джерело сигналу Vin та резистор R1). Для побудови таких часових діаграм треба після проведення Transient аналізу у меню Add Trace програми Probe вибрати пункт Mid”. Якщо одночасно з цим вибрати також пункти “V(In)” або “V(Out)”, аналогові та цифрові часові діаграми будуть побудовані в одному часовому масштабі.

Джерело вхідного сигналу Vin генерує прямокутні імпульси і описується стандартною моделлю VPULSE, що також міститься у бібліотеці source.slb. Перелічимо основні параметри цієї моделі: DC та АС - те ж саме, що й для будь-яких джерел. v1 та v2 - перший та другий рівні напруги в прямокутному імпульсі, td - затримка першого перепаду від v1 до v2 відносно моменту часу t=0, tr та tf - відповідно тривалості переднього та заднього фронтів імпульса, pw - тривалість частини імпульса, коли v=v2, per - період повторення імпульсів.

Лабораторне завдання

1. Розробіть схему генерації цифрових імпульсів, аналогічну до зображеної на рис. 1 ділянки HI port - Vin - U1A, у якій використовувалося б джерело логічного нуля Digital LO Port. Введіть у Schematics схему рис.1 із заміною джерела імпульсів на вищезазначене.  Вважайте, що амплітуда вхідних імпульсів  3.3 В, тривалість цього імпульсу 100 мкс, його період  200 мкс. Тривалості фронту і спаду імпульсу задайте дуже малими, наприклад по 0.1 нс.  Затримка першого фронту повинна бути рівною тривалості імпульсу, тобто складати 100 мкс для джерела Vin.  

2. Задайте завдання на моделювання перехідного процесу і проведіть його. У Probe виведіть графік залежності вхідних та вихідної напруг V(In) та V(Out), а також цифрового сигналу Mid від часу та поясніть ці залежності.

3. Знайдіть значення амплітуди максимумів вхідних імпульсів Vгр1., коли перестає спрацьовувати логічний елемент U1A. При цьому логічний рівень на вузлі Mid буде залишатися сталим.

4. Замініть розроблене Вами джерело цифрових імпульсів на зображене на рис. 1. Знайдіть значення амплітуди мінімумів вхідних імпульсів Vгр2., коли перестає спрацьовувати логічний елемент U1A. При цьому логічний рівень на виході 2 буде залишатися сталим.

5. Схема на рис. 1 фактично є схемою для дослідження інвертора. Побудуйте відповідну схему для дослідження елемента 2І-НЕ. Така схема, звичайно, повинна містити 2 джерела цифрових імпульсів. Підберіть часові параметри цих джерел так, щоб елемент 2І-НЕ спрацював в усіх можливих режимах. У Probe виведіть відповідні графіки для вхідних та вихідних сигналів.

6. Повторіть пункт 5 для елемента 2І-2АБО-НЕ. Джерел цифрових імпульсів повинно бути 4.

7. Повторіть пункт 5 для елемента Виключне АБО (74x86). 

8. Зберіть схему Виключне АБО на елементах І-НЕ та повторіть для неї пункт 5.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20023. Процесс передачи информации, источник и приемник информации, канал передачи информации. Скорость передачи информации 25.5 KB
  Процесс передачи информации источник и приемник информации канал передачи информации. Скорость передачи информации. Передача хранение и обработка информации представляют собой информационные процессы протекающие в социальных биологических и технических системах. Передача это процесс распространения информации в пространстве.
20024. Понятие алгоритма. Исполнитель алгоритма. Система команд исполнителя (на примере учебного исполнителя). Свойства алгоритма. Способы записи алгоритмов; блок-схемы 53.5 KB
  Понятие алгоритма. Исполнитель алгоритма. Свойства алгоритма. Рассмотрим пример алгоритма для нахождения середины отрезка при помощи циркуля и линейки.
20025. Битва под Москвой 11.08 KB
  7 ноября 1941 года на Красной Площади состоялся традиционный военный парад участвовавшие в нём войска сразу отправлялись на фронт. 56 декабря 1941 года советские войска перешли в контрнаступление под Москвой. Советские войска перешли в наступление с целью уничтожить РжевскоВяземскую группировку противников. Советские войска потерпели серьезное поражение под Харьковым и Керчью чем было предрешено падение Севастополя.
20027. Коренной перелом в ходе второй мировой войны 15.6 KB
  Сталинградская битва 17 июля 19422 февраля 1943 По советскому плану уран окружение противника в районе сталинграда 19 ноября 1942 красная армия перешла в наступление и окр немецкую группировку под командованием Паулюса. 5 июля 1943 делится на два этапа оборонительные сражения и контрнаступление 12 июля 43 танковое сражение под Прохоровкой.
20028. Полный разгром фашистской германии и завершение 2 мировой войны 11.93 KB
  Январь 1944 снятие блокады Ленинграда 1944 корсуньшевченковская операция. Июньавгуст 1944 Белорусская операция Багратион была освобождена Белоруссия Латвия часть Литвы Август 1944 ЛьвовскоСандомирская операция освобождены: Львов Западная Украина Позже ЯсскоКишеневская операция освобождена: Молдавия и часть Румынии Апрель 1945 года Восточно Прусская операция советские войска ступили в Кенинсберг Май 1945 заключительная Берлинская операция битва началась у Зееловских высот 2 мая Берлинский гарнизон сдался В ночь с 89 мая ...
20029. СССР в 1945-1953. Восстановление экономики после ВОВ. Послевоенный сталинизм 14.66 KB
  В конце 1940 возникло ленинградское дело обвинение видных деятелей партии в намерении превратить ленинград в опору борьбы со сталиным были расстреляны Вознесенский Радионов Кузнецов. 1953 дело врачей было арестовано группа врачей кремлевской больницы по обвинению в том что она якобы повинны смерти жданова и пытались умертвить других государственных деятелей но со смертью сталина дело было прекращено.
20030. Послевоенный мир, его разделение на две системы. Переход в холодной войне 15.91 KB
  ОВД Организация Варшавского ДоговораСССР. Гонка вооружений наращивание СССР и США количества вооружений с целью достижения качественного превосходства. В СССР эта политика проявлялась в создании железного занавеса системы международной самоизоляции. Причины холодной войны: Победа во II мировой войне привела к резкому усилению СССР и США.
20031. Попытки реформирования советской системы в 1950-60. Н.С Хрущев 17.59 KB
  С Хрущев. Борьба за личное лидерство длилась вплоть до весны 1958 но в итоге к власти пришел Хрущев.Начатая Хрущевым критика сталинизма привела к некоторой либерализации общественной жизни общества оттепель. Хрущева В 1954 г.