37844
Комп’ютерна електроніка та схемотехніка. Лабораторний практикум
Лабораторная работа
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Цель работы: Приобрести минимально необходимые навыки работы с пакетом EWD 4.0. Исследовать схемы пассивных RС – фильтров в частотной и временной области.
Украинкский
2013-09-25
1.78 MB
30 чел.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
"Харківський політехнічний інститут"
Кафедра "Обчислювальної техніки та програмування"
ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ
по курсу
Проф. Скородєлов В.В.
ХАРКІВ 2008
Лабораторная работа № 1
Тема: “Пассивные RC - фильтры”
Цель работы: Приобрести минимально необходимые навыки работы с пакетом EWD 4.0. Исследовать схемы пассивных RС фильтров в частотной и временной области.
Типы фильтров:
1. ФНЧ фильтр низких частот,
2. ФВЧ фильтр высоких частот,
3. Полосовой фильтр,(ПЧ),
4. Многокаскадные RC фильтры.
Опыт 1 исследование ФНЧ (см. Рисунок 4.1)
Рисунок 4.1.
Кп(затухания) = =
де (4.1.)
Uвых = Кп Uвх (В) (4.2.)
Кп = 3 (Дб)
fгр = 1 / (2 RC) (4.3.)
граничная частота на уровне 0,707 *Uвых
Задание 1:
1.1. Определить АЧХ и ФЧХ при:
fвх = 1 кГц + fi * Ni (4.4.)
где fi = 1 кГц; Ni номер бригады;
R = 1 кОм + Ri * Ni (кОм),
где Ri = 1 кОм или С = 0,01 мкФ + Сi * Ni, где Сi = 0,01 мкФ;
Uвх = 12 В.
1.2. Исследовать зависимость АЧХ и ФЧХ, а также fгр оптимальных параметров R и C.
1.3. Сравнить с расчетной (см. выражение 4.3.).
1.4. В отчете привести семейство АЧХ и описать это словесно!
Задание 2:
2.1. Исследовать форму сигналов на выходе ФНЧ (см. Рисунок 4.2) при подаче на его вход:
1. прямоугольного сигнала;
2. пилообразного сигнала;
3. синусоидального сигнала;
при различных постоянных времени.
Рисунок 4.2.
Опыт 2 исследование ФВЧ (см. Рисунок 4.3)
Рисунок 4.3.
К=, fгр = 1 / 2 *π * R * C.
Выполнить задания 1, 2 из опыта 1.
Опыт 3 исследование полосовых фильтров (см. Рисунок 4.4)
Задание 1:
1.1. Соединить последовательно ФНЧ и ФВЧ, исследованные в опытах 1 и 2 (Попробовать поменять местами ФНЧ и ФВЧ).
1.2. Определить АЧХ и ФЧХ такого соединения (в одном и другом случае).
1.3. Изменяя параметры вначале ФНЧ, а затем ФВЧ исследовать изменение формы АЧХ.
Задание 2:
2.1. Собрать схему полосового фильтра (Рисунок 4.4)
Рисунок 4.4.
R1 входное полное сопротивление
R2 выходное полное сопротивление
fн = 1 / (2π*С2*(R1 + R2)), [Гц]
fв = (R1 + R2) / (2π*C1*R1*R2), [Гц]
С1 = (R1 + R2) / (2π*fв*R1*R2), [Ом]
С2 = 1 / (2π*fн*R1*R2), [Ом]
2.2. Определить С1 и С2 при:
fн = 1 кГц + fнi і fв = 5 кГц + fвi,
где fнi = fвi = 1 кГц.
2.3. Исследовать зависимость формы АЧХ от изменения параметров C1 и C2 при:
R1 = R2 = 1 кОм,
Uвх = 12 В.
Опыт 4 исследование многокаскадных RC фильтров
Задание 1:
1.1. Соединить последовательно два RC фильтра НЧ, исследованных в опыте 1 и определить их АЧХ.
1.2. Сравнить с АЧХ одиночного фильтра НЧ и сделать соответствующие выводы при:
fгр = fгрi / n,
где n количество ФНЧ с равными fгр.
1.3. Соединить последовательно два RC фильтра ВЧ, исследованных в опыте 1 и определить их АЧХ.
1.4. Сравнить с АЧХ одиночного фильтра ВЧ и сделать соответствующие выводы.
Задание 2:
2.1. Исследовать форму сигналов на выходе цепочки ФНЧ, полученной в задании 1, при подаче на ее вход прямоугольных и пилообразных импульсов.
2.2. Исследовать форму сигналов на выходе цепочки ФВЧ, полученной в задании 2, при подаче на ее вход прямоугольных и пилообразных импульсов.
Содержание отчета:
Отчет должен содержать все исследуемые схемы, рассчитанные величины и таблицы полученных результатов исследования работы схем.
Отчет должен содержать результаты моделирования по всем четырем опытам. Причем, каждая группа экспериментов должна быть представлена в виде отдельных файлов (файлов столько же, сколько и схем).
По каждому разделу необходимо делать выводы. В конце отчета необходимо привести обобщенный вывод по работе в целом.
Лабораторная работа № 2
Тема: ”Диоды”
Цель: Исследование напряжения и тока диода при прямом и обратном сдвиге р-п перехода.
Теоретические сведения.
Одним из преимуществ Elecrtronics Workbench есть возможность смоделировать ситуации, которые возникают при всяческих уровнях приборной оснащенности исследователя, и освоить методики измерения, которые отвечают этим уровням. Рассмотрим эти ситуации на примере измерения вольтамперной характеристики полупроводникового диода. Простейшим прибором для исследования свойств полупроводниковых устройств есть мультиметр. Проще всего в этом случае измерять напряжение на диоде в схеме на рисунок 6.1, присоединяя к диоду через резистор источника напряжения разной величины. Ток диода при этом можно вычислять из формулы:
(1)
где - ток диода в прямом направлении, Е - напряжение источника питание, Uпр - напряжение на диоде в прямом направлении.
Рисунок 6.1
можно снять ВАХ диода по той же методике и в обратном направлении:
(2)
где Ізв - ток диода в обратном направлении, Uзв - напряжение на диоде в обратном направлении.
Точность при таких измерениях оставляет желать лучшего через разброс сопротивлений у резисторов одного номинала. И если Вы хотите получить более точную характеристику, используя только один мультиметр, необходимо сначала измерить напряжение в схеме рисунок 6.1, а потом ток в схеме на рисунок 6.2.
Рисунок 6.2
При этом можно пользоваться как и раньше только мультиметром, подключая его так как вольтметр, или как амперметр. Намного более скорое можно выполнить эту работу, если это сделать вольтметром и амперметром. Тогда, включив их по схеме рисунок 6.3, можно сразу увидеть ток и напряжение на табло этих приборов.
Рисунок 6.3
Вольтамперная характеристика (ВАХ) может быть получена путем измерения напряжения на диоде при протекании разных токов за счет изменения напряжения источника питание Vs. И в конце концов, наибольшее быстро и удобно можно исследовать ВАХ, непосредственно наблюдая ее на экране осциллографа рисунок 6.4.
При таком подключении координата точки по горизонтальной оси осциллографа будет пропорциональная напряжению, а по вертикальной - току через диод. Поскольку напряжение в вольтах на резисторе 1 Ом численно равняется току через диод в амперах (I=U/R=U/1=U), по вертикальной оси можно непосредственно считывать значение тока. Если на осциллографе избранный режим В/А, то величина, пропорциональная току через диод (канал В), будет откладываться по вертикальной оси, а напряжение (канал А) - по горизонтальной. Это и разрешит получить вольтамперную характеристику непосредственно на экране осциллографа.
Рисунок 6.4
При получении ВАХ диода с помощью осциллографа на канал А вместо точного напряжения на диоде подается сумма напряжения диода и напряжения на резисторе 1 Ом, Ошибка через это будет маленькая, так как спад напряжения на резисторе будет значительно меньшее, чем напряжение на диоде. Через нелинейность диода его нельзя характеризовать величиной сопротивления, как линейный резистор. Отношение напряжения на диоде к току через него U/I, называемое статическим сопротивлением, зависит от величины тока. В ряде применений на важную постоянную составную тока диода накладывается небольшая переменная составная (обычно при этом говорят, что элемент работает в режиме маленьких сигналов). В этом случае интерес представляет дифференциальный (или динамический) сопротивление d/d. Величина динамического сопротивления зависит от постоянной составной тока диода, который определяет рабочую точку на характеристике.
Порядок проведения экспериментов.
Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисления тока через диод.
Промоделируйте схему показанную на рисунок 6.1 и включите схему. Мультиметр покажет напряжение на диоде UПР при прямом сдвиге. Переверните диод и снова запустите схему. Теперь мультиметр покажет напряжение на диоде UЗВ при обратном сдвиге. Запишите показания в раздел "Результаты экспериментов". Вычислите ток диода при прямому IПР и обратному ІЗВ сдвиге соответственно по формулам (1) и (2).
Эксперимент 2. Измерение тока.
Промоделируйте схему показанную на Рисунок 2 и включите схему. Мультиметр покажет ток диода IПР при прямом сдвиге. Переверните диод и снова запустите схему. Теперь мультиметр покажет ток IЗВ диода при обратном сдвиге. Запишите показания в раздел "Результаты экспериментов".
Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода.
Измеряйте сопротивление диода в прямом и обратном подключении, используя мультиметр в режиме омметра. Мали значение сопротивления отвечают прямому подключению. Показание прямого сопротивления разные для разных шкал омметра. Почему?
Эксперимент 4.Снятие вольтамперной характеристики диода
а) прямая ветвь ВАХ. Промоделируйте схему, показанную на рисунке 6.3, и включите схему. Последовательно устанавливая значения ЕРС источника равными: 5В, 4В, 3В, 2В, 1В, 0.5 0В, умножите значение коэффициента на N (N номер студента в журнале), запишите значения напряжения UПР и тока IПР диода в таблицу а) раздела "Результаты экспериментов".
б) обратная ветвь ВАХ. Переверните диод. Последовательно устанавливая значения ЕРС источника равными 0В, 5В, 10В, 15В, умножьте значение коэффициента на N (N номер студента в журнале), запишите значения тока ІЗВ и напряжения UЗВ в таблицу б) раздела "Результаты экспериментов".
в). по полученным данным постройте графики ІПР (UПP) и IЗВ (UЗВ). г). Постройте касательную к графику прямой ВАХ при ІПР = 4 ма и оцените дифференциальное сопротивление диода по наклону касательной.
Проделайте ту же процедуру для ІПР = 0.4 ма и ІПР = 0.2 ма. Ответы запишите в раздел "Результаты экспериментов".
д) аналогично п. Г, оцените дифференциальное сопротивление диода при обратном напряжении 5В й запишите экспериментальные данные в раздел "Результаты экспериментов".
е) вычислите сопротивление диода на постоянном току ІПР = 4 мА по формуле RСР= UПР/IПР и занесите результат в раздел "Результаты экспериментов".
ж) вычислите напряжение изгиба. Результаты занесите в раздел "Результаты экспериментов".
Напряжение изгиба определяется из вольтамперной характеристики диода, смещенного в прямом направлении, для точки, где характеристика имеет резкий излом.
Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа.
Промоделируйте схему, показанную на рисуноке 6.4, и включите схему. На ВАХ, что появилась на экране осциллографа, по горизонтальной оси считывается напряжение на диоде в милливольтах (канал А), а по вертикалу - ток в миллиамперах (канал В, 1 мВ отвечает 1 мА). Обратите внимание на изгиб ВАХ. Измеряйте и запишите в раздел "Результаты экспериментов" величину напряжения изгиба.
Контрольные вопросы.
Лабораторная работа № 3
Тема: “Параметрические стабилизаторы напряжения”
Цель: Исследование изменения напряжения стабилитрона при изменении входного напряжения в схеме параметрического стабилизатора. Исследование изменения напряжения на стабилитроне при изменении сопротивления в схеме параметрического стабилизатора.
Теоретические сведения.
При подключении стабилитрона к источнику постоянного напряжения через резистор, выходит простейшая схема параметрического стабилизатора рисунок 18.1. Ток ІСТ стабилитрона может быть определен за вычислением спада напряжения на резисторе R, за формулой:
(1)
Напряжение стабилизации UСТ стабилитрона определяется точкой на вольтамперной характеристике, в которой ток стабилитрона начинает резко увеличиваться. Мощность рассеяния стабилитрона РСТ вычисляется как произведение тока ІСТ на напряжение UСТ:
(2)
Дифференциальное сопротивление стабилитрона определяется по наклону вольтамперной характеристики.
Рисунок 18.1
Порядок проведения экспериментов.
Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисления тока через стабилитрон.
а) промоделируйте схему показанную на рисунок 18.1 и включите схему. Измеряйте значения напряжения UСТ на стабилитроне при значениях ЕРС источника, приведенных в таблицы "Результаты измерений", и занесите результаты измерений в ту же таблицу.
Е,В |
0 |
4 |
6 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
Uпр, мВ |
|||||||||
Iпр, мА |
б) вычислите ток ІСТ стабилитрона для каждого значения напряжения UСТ Результаты вычислений занесите в таблицу.
в) по данным таблицы постройте вольтамперную характеристику стабилитрона.
г) оцените по вольтамперной характеристике стабилитрона напряжение стабилизации.
д) вычислите мощность РСТ, которое рассеивается на стабилитроне при напряжении Е = 1В*N (где N номер студента в журнале)
е) измеряйте наклон ВАХ в области стабилизации напряжения и оцените дифференциальное сопротивление стабилитрона в этой области.
Эксперимент 2. Получение погрузочной характеристики параметрического стабилизатора.
а) Подключите резистор Ri=15*N Ом (где N номер студента в журнале) параллельно стабилитрону. Значение источника ЕРС установите равным 20В. Включите схему. Запишите значения напряжения Uст на стабилитроне в раздел "Результаты экспериментов".
б). Повторите пункт а) при коротком замыкании выхода системы и при сопротивлениях резистора R 100 Ом, 300 Ом, 600 Ом, 1 запятых.
в). Рассчитайте ток I1 через резистор R, включенный последовательно с источником, ток I через резистор R, и ток стабилитрона Іст для каждого значения R из таблицы, приведенной в разделе "Результаты экспериментов". Результаты занесите в таблицу.
Эксперимент 3. Получение ВАХ стабилитрона на экране осциллографа. Соберите схему, показанную на рисунке 18.2, и промоделируйте ее.
Рисунок 18.2.
Зарегистрируйте экспериментальные данные в отчете. Определите изменение напряжения стабилизации, полученной из графика на экране осциллографа. Поэкспериментируйте с изменением частоты входного сигнала.
Эксперимент 3. Постройте схему двухкаскадного параметрического стабилизатора в пакете EWB приведенную на рисунок 18.3 и сравните его свойства с однокаскадным стабилизатором.
Рисунок 18.3
Выполните наблюдения изменений вольтамперная характеристики при разной частоте. Дайте пояснение увиденному явлению.
Контрольные вопросы.
Лабораторная работа №
Тема: Транзисторные усилители (статика)
Цель работы: Исследовать работу усилительного каскада в статическом режиме (на постоянном токе).
Сохранять результаты каждого эксперимента в соответствующих файлах.
1. Собрать схему транзисторного усилителя (Рисунок 7.1.) со следующими исходными данными :
Eк = 12 + Ni (B), где Ni номер бригады (или порядковый номер студента в журнале группы),
Rк = 10 + Ni (кОм),
Rб1 = (3 ÷ 5) Rк (кОм).
Рисунок 7.1. Схема транзисторного усилителя
2. Исследовать работу схемы при изменении тока базы реального транзистора в пределах от 0 до 30 мкА. Выполнить 10 15 измерений и заполнить таблицу 7.1:
3. Построить график входной статической характеристики биполярного транзистора
Iб = f (Uбэ)
по результатам 10 15 измерений.
Таблиця 7.1
Режим |
Номер измерения |
Eк, В |
Iб, мкА |
Rб, кОм |
Uбэ, В |
Iк, мА |
Uкэ, В |
Iк, мА |
1 |
12 + Ni |
|||||||
6 + Ni |
||||||||
2 |
12 + Ni |
|||||||
6 + Ni |
||||||||
3 |
12 + Ni |
|||||||
6 + Ni |
4. Построить семейство статических выходных характеристик биполярного транзистора
Iк = f (Uкэ)
при:
Iб1 = 10 мкА и Iб2 =20 мкА.
5. Изобразить на полученных семействах выходных статических характеристик две нагрузочные прямые для случаев Eк=12 + Ni (B) и Eк=6 + Ni (B).
Определение Iк осуществляется по формуле
Iк = (Eк Uкэ) / Rк .
Необходимые данные для расчета взять из табл. 7.1.
При этом напряжение Uкэ, соответствующее такому положению РТ, будет определяться по следующему выражению:
Uкэ = Uо Uн / 2,
где Uо напряжение Uкэ на границе линейного режима и режима отсечки,
Uн - напряжение Uкэ на границе линейного режима и режима насыщения.
Записать в отчет полученное при этом значение Rб2.
Кu = Uкэ / Uбэ.
Опыт 2 - Задание рабочей точки напряжением базы
Ек = 12 + Ni (В),
Rк = 10 + Ni (кОм),
Rб1 = (3 ÷ 5) Rк (кОм),
Rб2 = 500 (кОм),
VT1 идеальный,
где Ni номер бригады (или порядковый номер студента в журнале группы).
Рисунок 7.2. Схема транзисторного усилителя
2. Исследовать работу схемы по аналогии с п.2. опыта 1 изменяя Rб2 и заполнить табл. 7.2. аналогичную табл.1.
3. Задать положение рабочей точки (РТ) на средине линейного участка нагрузочных прямых по аналогии с п.7 опыта1.
При этом напряжение Uкэ, соответствующее такому положению РТ, будет определяться по следующему выражению
Uкэ = Uо Uн / 2,
где Uо напряжение Uкэ на границе линейного режима и режима отсечки,
Uн - напряжение Uкэ на границе линейного режима и режима насыщения.
Записать в отчет полученное при этом значение Rб1 и Rб2 .
Опыт 3 - Задание рабочей точки напряжением базы в схеме с ООС по току
1. Собрать схему транзисторного усилителя (Рисунок 7.3.) со следующими исходными данными:
Ек = 12 + Ni (В),
Rк = 10 + Ni (кОм),
Rб1 = (3 ÷ 5) Rк (кОм),
Rб2 = 500 (кОм),
Rэ = 0.1 Rк (кОм),
VT1 идеальный,
где Ni номер бригады (или порядковый номер студента в журнале группы).
2. Исследовать работу схемы по аналогии с п.2. опыта 1 изменяя Rб2 и заполнить табл. 7.3. аналогичную табл.1.
3. Задать положение рабочей точки (РТ) на средине линейного участка нагрузочных прямых по аналогии с п.7 опыта 1.
При этом напряжение Uкэ, соответствующее такому положению РТ, будет определяться по следующему выражению:
Uкэ = Uо Uн / 2,
где Uо напряжение Uкэ на границе линейного режима и режима отсечки,
Uн - напряжение Uкэ на границе линейного режима и режима насыщения.
Рисунок 7.3. Схема транзисторного усилителя
Записать в отчет полученное при этом значение Rб1 и Rб2 .
Таблиця №7.2
Номер бригади |
Тип транзистора |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
2N2222 |
По результатам эксперимента построить входную характеристику
Iб = f (Uбэ), см. Рисунок 7.4.
Рисунок 7.4.
И выходную характеристику Iк = f (Uкэ, Iб), см. Рисунок 7.5.
Рисунок 7.5
Содержание отчета:
1. Отчет должен содержать все рабочие схемы, таблицы и графики, использующиеся во всех трех опытах.
2. После каждого опыта необходимо сформулировать вывод, отражающий качественные результаты опыта и отличие их от результатов других опытов лабораторной работы.
3. В конце отчета необходимо привести обобщенный вывод по лабораторной работе.
Лабораторная работа № 4
Тема: Транзисторные усилители 2
Цель работы: Исследовать работу усилительного каскада на переменном токе.
2. Задать параметры всех элементов исследуемой схемы. в соответствии с заданием.
3. Осуществить настройку всех используемых приборов.
4. Запустить схему на моделирование
Опыт 1 - Исследование усилительного каскада на основе идеального транзистора
Задание:
1. Собрать схему транзисторного усилителя (Рисунок 8.1.) со следующими исходными данными:
Rб1 = 500 кОм,
Rб2 = 7 кОм,
Rк = 10 + Ni (кОм),
Ек = 12 + Ni (В),
Cб = Ск = 1 мкФ,
fвх = 1 + Ni (кГц),
Uвх мах = 10 мВ,
где Ni номер бригады, VT1 идеальный.
2. Задать рабочую точку из предыдущей лабораторной работы с отключенными СБ и UВХ.
3. Снять с помощью осциллографа форму сигналов UВХ (t) и UВЫХ (t) при подаче на вход усилителя синусоидального сигнала.
4. Определить коэффициент усиления по напряжению в линейной шкале.
5. Исследовать форму сигналов на выходе усилителя при подаче на его вход:
1) синусоидального сигнала;
2) пилообразного сигнала;
3) прямоугольного сигнала.
а) СК = СЭ = 0 мкф;
б) СК = 1 пФ, СЭ = 0 нФ;
в) СК = 0 мкФ, СЭ = 1 н;
г) СК = 1 пФ, СЭ = 1 нФ.
7. Исследовать зависимость АЧХ и ФЧХ, а также fгр от значений Ск и Cэ.
8. В отчете привести семейство АЧХ и описать это словесно!
Рисунок 8.1.
Опыт 2 - Исследование усилительного каскада на основе реального транзистора
Задание:
1. Собрать схему транзисторного усилителя такую же как и в опыте 1 но с реальным транзистором (например, типа 2N2222).
2. Выполнить эксперименты аналогичные п.2-5 и п.7-8 опыта 1.
3. Изменить RБ1 в соответствии с таблицей 8.1.
Зарисовать семейство АЧХ. На графике указать численное значение полос пропускания для всех пяти случаев (см. табл. 8.1).
Таблица 8.1.
Исходное значение RБ1, кОм |
Изменение RБ1, % |
Коэффициент усиления, Ку |
||
Uвх |
Uвых |
Ку |
||
500 |
-10 |
|||
-5 |
||||
0 |
||||
+5 |
||||
+10 |
Опыт 3 - Исследование усилительного каскада на основе реального транзистора с последовательной отрицательной обратной связью (ООС) по току
Задание:
1. Собрать схему транзисторного усилителя такую же, как и в опыте 2 п.1.
2. В эмиттерную цепь транзистора VT1 подключить резистор RЭ = 100 Ом.
3. Снять форму UВХ (t), UВЫХ (t) и АЧХ
4. В эмиттерную цепь параллельно Rэ подключить Сэ = 100 мкФ.
5. Выполнить эксперименты в соответствии с п.3 данного опыта.
Содержание отчета:
1. Отчет должен содержать все рабочие схемы, таблицы и графики, использующиеся во всех трех опытах.
2. После каждого опыта необходимо сформулировать вывод, отражающий качественные результаты опыта и отличие их от результатов других опытов лабораторной работы.
3. В конце отчета необходимо привести обобщенный вывод по лабораторной работе.
Контрольные вопросы:
1. От каких параметров зависит коэффициент усиления каскада на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером?
2. Почему схема транзисторного каскада с последовательной ООС по току нагрузки используется чаще, чем схема каскада с параллельной ООС по входному напряжению?
3. Как зависит коэффициент усиления и АЧХ каскада с цепью последовательной ООС по току нагрузки от величины сопротивления резистора Rэ?
4. Почему в схеме с параллельной ООС по выходному напряжению коэффициент передачи имеет размерность сопротивления?
5. С какой целью введен конденсатор Сэ?
6. Что такое коэффициент нестабильности и как он влияет на точность поддержания тока покоя каскада при изменении температуры окружающей среды?
Лабораторная работа № 5
Тема: Операционные усилители
Цель работы: Исследовать базовые схемы включения операционных усилителей (ОУ) и более детально изучить их принципы действия, настройки и особенности реализации.
2. Задать и рассчитать параметры всех элементов исследуемой схемы. в соответствии с заданием.
3. Осуществить настройку всех используемых приборов.
4. Запустить схему на моделирование и выполнить все эксперименты в соответствии с заданием.
Опыт 0 Разомкнутый операционный усилитель
Задание 1:
1. Соберите схему приведенную на Рисунок 9.1 с идеальным ОУ.
2. Выберите величину резистора R1 равную, например, 50 кОм.
3. Понаблюдайте за поведением выходного сигнала Uвых изменяя с минимально возможным шагом величину резистора R1.
При этом определите:
а) Можно ли добиться "нуля" на выходе усилителя при Uвх = 0В?
Если нет, то дайте пояснение почему?
б) Коэффициент усиления Кu.
Задание 2:
1. Замените в схеме рис 9.1. ОУ на реальный (например, LM 741).
2. Проведите такие же эксперименты как также в п.2-3 задания 1 и сравните полученный в этом случае Кu с аналогичным параметром, указанным в спецификации на выбранный ОУ.
Рисунок 9.1.
Задание 3:
1. Отключите резистор R1 от входа ОУ в точке Х. Соедините оба входа ОУ ("+" и "-") вместе и вставьте резистор R2 с величиной не менее 1МОм так, чтобы можно было измерить малый входной ток усилителя , измеряя падение напряжения на этом резисторе, с помощью цифрового мультиметра (в диапазоне 1В или менее).
Ответьте на вопросы:
По знаку входного тока определите на каких транзисторах построен входной каскад ОУ (n-p-n или p-n-p)?
2. Замените в исследуемой схеме ОУ на усилитель у которого входной каскад выполнен на униполярных транзисторах (например, LF 355).
Ответьте на вопрос: Можете ли ВЫ измерить входной ток этого ОУ? Если да, то соответствует ли он значению из спецификации на выбранныйОУ?
Опыт 1 Инвертирующий усилитель
1.1. Соберите схему с идеальным ОУ, приведенную на Рисунок 9.2. а.
Последовательно выполните опыт с заданием коэффициентов передачи на нем 1 (минус единица), -Ni и -0,1 * Ni, где Ni номер бригады.
1.2. Рассчитайте величину резистора R1, для заданных коэффициентов передачи, пользуясь нижеприведенными соотношениями:
(9.1)
(9.2)
Примите Roc = 100 кОм.
1.3. Измерьте величины токов и напряжений во всех цепях и точках схемы.
Особое внимание обратите на величины токов и напряжений в суммирующей точке усилителя и на неинвертирующем входе “ +”.
Исследование работы схемы в п.1.3 - 1.5 выполнить с использованием идеального и реального (LM324 и LM741) операционного усилителя.
а)
б)
Рисунок 9.2.
1.4. Исследуйте работу устройства при подаче на вход различных по форме и амплитуде сигналов (0.1мВ < Uвх < 10В), (0 < fвх < 20мГц).
1.5. Снимите амплитудно-частотную характеристику, используя характериограф.
1.6. Соберите схему инвертирующего повторителя, приведенную на Рисунок 9.2.б, и выполните пункт 1.3 при следующих значениях резистора R2:
1) R2 = 0;
2) R2 = 10 МОм;
3) R2 = R1 * Rос / R1 + Rос.
Дайте ответы на следующие вопросы:
Исследование работы схемы в п.1.3. - 1.5. выполнить с использованием операционного усилителя с идеальными характеристиками и реальными LM324 и LM741.
а)
.б)
в)
Рисунок 9.3.
2.1. Соберите схему неинвертирующего повторителя, приведенную на Рисунок 9.3.а с параметрами резисторов, рассчитанных в п.1.2 и выполнить измерения в схеме аналогично пункту 1.3.
2.2. Проделайте эксперимент согласно п.2.1 с применением ОУ в режиме задания коэффициента передачи +1 и +Ni, +0,1 * Ni, используя схему Рисунок 9.3.б.
Для определения параметров схемы воспользуйтесь следующими соотношениями:
, (9.3)
, (9.4)
где коэффициент ослабления сигнала, изменяемый в пределах: 0 < < 1, и связан с параметрами схемы соотношением:
.
Примечание:
1. При сборке схемы используйте величины резисторов, лежащие в диапазоне 1 кОм 10 МОм.
2. Возьмите, например, R3 = Rос = 100 кОм.
Ответьте на вопрос: Что дает введение в схему R3 и R2?
2.3 Соберите схему неинвертирующего повторителя, приведенную на Рисунок 9.3.в.
Определите коэффициент передачи (усиления), выполнив измерения в схеме аналогично п.
Содержание отчета:
1. Отчет должен содержать все исследуемые схемы, рассчитанные величины и таблицы полученных результатов исследования работы схем.
2. Отчет должен содержать результаты моделирования по всем 5 опытам. Причем, каждая группа экспериментов должна быть представлена в виде отдельных файлов (файлов столько же сколько схем). Необходимые результаты распечатать.
Для двух опытов можно не приводить распечатку результатов моделирования, а привести схемы и таблицы, выполненные (нарисованные) вручную.
3. По каждому разделу необходимо сделать выводы. В конце отчета необходимо привести обобщенный вывод по работе в целом.
Контрольные вопросы.
1. Определите тип ООС, используемой в повторителе напряжения.
2. Докажите, почему коэффициент передачи схемы равен единице?
Рисунок 9.7.
3. Почему коэффициент усиления инвертирующего усилителя не может быть меньше единицы?
4. Докажите, почему коэффициент усиления инвертирующего усилителя не может быть уменьшен до нуля?
5.Обьясните, почему в дифференциальном усилителе коэффициент передачи напряжения, подаваемого на неинвертирующий вход ОУ, не может быть меньше единицы?
6. Покажите, как входные сопротивления схемы инвертирующего сумматора влияют на его входное напряжение.
7. Объясните, почему между входами ОУ и общей шиной необходимо включать резисторы с одинаковым сопротивлением.
8. Объясните, как необходимо рассчитывать элементы входных цепей ОУ с точки зрения компенсации погрешностей, обусловленных действием Uсм, Iвх.
Лабораторная работа № 6
Тема: Сумматоры на ОУ
Цель работы: Исследовать схемы построения алгебраических сумматоров и вычитателей на основе ОУ и более детально изучить их принципы действия, настройки и особенности реализации.
2. Задать и рассчитать параметры всех элементов исследуемой схемы. в соответствии с заданием.
3. Осуществить настройку всех используемых приборов.
4. Запустить схему на моделирование и выполнить все эксперименты в соответствии с заданием.
Опыт 1 Инвертирующий суммирующий усилитель (Инвертирующий сумматор)
3.1. Соберите схему инвертирующего сумматора в соответствии с Рисунок 10.1.
3.2. Установите коэффициенты передачи К1 = 3, К2 = 2, К3 = 5 и просуммируйте три входные напряжения Uвхі, амплитуды и знаки которых определяются согласно табл. 1 в соответствии с номером бригады (или порядковым номером студента в журнале группы).
Расчет необходимых величин R1, R2 и R3 осуществите задавшись значением Roc = 100 кОм.
Рисунок 10.1.
( 10.1)
где Кi = Roc/Ri, i = 1, 2, 3.
Таблица 10.1
UВх |
Знак UВх для бригад |
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
UВХ1=5В |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
UВХ2=3В |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
UВХ3=2В |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
+ |
+ |
Зафиксируйте значения выходного напряжения Uвых:
Примечание:
1. Задание постоянных напряжений на входах Uвхі (Uвх1, Uвх2 и Uвх3) можно осуществить:
а) с помощью потенциометра величиной, например, 50 кОм как в п. 1 опыта 0 и 2-х источников постоянного напряжения (например, "+ -" 15 В как на Рисунок 10.2);
Рисунок 10.2
б) с помощью источников постоянного напряжения (например, батареи) "жестко" задавая величину напряжения на их выходах.
2. В данном опыте (а также в последующих опытах данной лабораторной работы) можно использовать и переменные напряжения, если их частоты не слишком велики и все они синфазны!
Опыт 4Схема сложения вычитания (Сумматор вычитатель)
Данная схема (например, Рисунок 10.3) может одновременно складывать и вычитать, то есть, производить алгебраическое суммирование входных напряжений (см. выражение 10.2).
Uвых = - [ Uвх1*K1 =Uвх2*K2 ] + [ Uвх3*K3 ], (10.2)
где
K1 = Roc / R1, K2 = Roc / R2, К3 = R4 / R3
Причем, сумма ее инвертирующих масштабных коэффициентов (коэффициентов передачи со стороны инвертирующих входов) в соответствии с выражением (10.3) должна быть равна сумме неинвертирующих масштабных коэффициентов (коэффициентов передачи со стороны неинвертирующих входов)!
К1 + К2 = К3 (10.3)
При необходимости, чтобы соблюсти этот баланс, к схеме добавляют еще один резистор Rх так, чтобы сделать сумму инвертирующих масштабных коэффициентов равной сумме неинвертирующих.
4.1. Соберите схему сумматора вычитателя в соответствии с Рисунок 10.3. В этом случае напряжение на выходе определяется в соответствии с выражением (10.2).
4.2. Установите коэффициенты передачи К1 = 1, К2 = 2 и К3 = 3 и просуммируйте три входные напряжения Uвхі, амплитуды и знаки которых определяются согласно табл. 1 в соответствии с номером бригады (или порядковым номером студента в журнале группы) как и в п.3.2 опыта 3.
Расчет необходимых величин R1, R2 и R3 осуществите задавшись значением Roc = R4 =100 кОм.
4.3. Рассчитайте и измерьте значение Uвых для заданного варианта набора Uвхі. Сравните измеренные значения с расчетными.
Рисунок 10.4.
Содержание отчета:
1. Отчет должен содержать все исследуемые схемы, рассчитанные величины и таблицы полученных результатов исследования работы схем.
2. Отчет должен содержать результаты моделирования по всем 5 опытам. Причем, каждая группа экспериментов должна быть представлена в виде отдельных файлов (файлов столько же сколько схем). Необходимые результаты распечатать.
Для двух опытов можно не приводить распечатку результатов моделирования, а привести схемы и таблицы, выполненные (нарисованные) вручную.
3. По каждому разделу необходимо сделать выводы. В конце отчета необходимо привести обобщенный вывод по работе в целом.
Контрольные вопросы.
1. Объясните, почему между входами ОУ и общей шиной необходимо включать резисторы с одинаковым сопротивлением.
2. Объясните, как необходимо рассчитывать элементы входных цепей ОУ с точки зрения компенсации погрешностей, обусловленных действием Uсм, Iвх.
3. Почему цепи внешней коррекции позволяют скомпенсировать погрешности выходного напряжения ОУ только при одной температуре окружающей среды?
4. Покажите, как необходимо выбирать элементы входных цепей ОУ для минимизации температурной нестабильности выходных напряжений инвертирующего и неинвертирующего усилителей.
5. Докажите, что дифференциальный усилитель может выполнять математическую операцию вычитания двух чисел.
6. Разработайте схему усреднения четырех входных напряжений.
7. Покажите, как необходимо выбирать элементы входных цепей диференциального усилителя и неинвертирующего сумматора для минимизации погрешности, обусловленной неидеальностью свойств ОУ.
8. Объясните влияние напряжения смещения ОУ на ошибку суммирования постоянных напряжений в схеме 10.3.
9. Из каких условий выводится соотношение между входным и выходным напряжением в схеме сумматора на основе ОУ?
10. Как можно реализовать схему для суммирования трех или более входных напряжений?
11. Как изменятся основные соотношения для схемы Рисунок 10.3, если на неинвертирующий вход ОУ подать постоянное напряжение?
12. Перечислите возможные способы изменения коэффициентов суммирования сигналов в схеме Рисунок 10.3.
13. При каких ограничениях на входные сигналы схема сумматора работает в линейном режиме?
Лабораторная работа №
Тема: Интегратор и дифференциатор
Цель работы: Исследовать схемы интегратора и дифференциатора, построенных на основе операционных усилителей (ОУ) и более детально изучить их принципы действия, настройки и особенности реализации.
Порядок выполнения:
1. В каждом опыте необходимо:
2. Собрать в соответствии с заданием исследуемые схемы с подключением необходимых контрольно-измерительных приборов.
3. Задать и рассчитать параметры всех элементов исследуемой схемы в соответствии с заданием.
4. Осуществить настройку всех используемых приборов.
5. Запустить схему на моделирование и выполнить все эксперименты в соответствии с заданием.
6. Сохранять результаты каждого эксперимента в соответствующих файлах.
Опыт 1 Интегратор
Задание:
1. Соберите схему интегратора, приведенную на Рисунок 10.1, с реальным ОУ (например, LM 741).
Рисунок 10.1.
Исходные данные:
Uвых = - КUвх dt, (10.1)
где
К = 1 / RC. (10.2)
2. Рассчитайте величину R при условии, что К = Ni * 100, где Ni порядковый номер студента в журнале группы и С = 1 мкФ.
3. Исследуйте форму сигнала на выходе интегратора при подаче на его вход сигналов прямоугольной формы со следующими параметрами:
Uвх = 2 В,
fвх = 500 Гц.
Ответьте на вопрос: Изменяется форма Uвых при увеличении амплитуды Uвх до 15 20 В, то есть, при значениях близких к напряжению питания ОУ?
Если окажется, что при этом выходной сигнал приходит в "насыщение", то Вы должны попытаться устранить появившиеся искажения с помощью введения в состав входного сигнала постоянного смещения. Для этого, очевидно, необходимо изменить настройку генератора.
Теперь поманипулируйте сдвигом Uвх по постоянному току, изменяя настройки генератора G, и Вы получите при этом хотя и не значения интеграл, зато хорошее настроение!
Попытайтесь найти объяснение полученным результатам!
3.2. По значениям параметров элементов схемы предскажите форму и амплитуду сигнала на выходе интегратора "от пика до пика". А потом на практике убедитесь в правдивости Ваших рассуждений и расчетов.
4. Исследуйте форму сигнала на выходе интегратора при подаче на его вход сигналов синусоидальной и пилообразной формы со следующими параметрами:
Uвх = 2 В,
fвх = 500 Гц.
Опыт 2 Дифференциатор
Задание:
1. Соберите схему дифференциатора, приведенную на Рисунок 10.2, с реальным ОУ (например, LM 741).
Исходные данные:
Uвых = - К * (dUвх / dt), (10.3)
где
К = RC. (10.4)
2. Рассчитайте величину R при условии, что К = Ni * 100, где Ni порядковый номер студента в журнале группы и С = 1 мкФ.
3. Исследуйте форму сигнала на выходе дифференциатора при подаче на его вход сигналов прямоугольной формы со следующими параметрами:
Uвх = 2 В,
fвх = 500 Гц.
Рисунок 10.2
Опыт 3 Последовательное соединение интегратора и дифференциатора
Поскольку дифференцирование и интегрирование являются взаимно обратными операциями, следует ожидать, что, подав на вход интегратора прямоугольные импульсные сигналы и продифференцировав его выходной сигнал, мы опять получим прямоугольные сигналы. Проверьте это на практике!
Задание:
1. Соедините последовательно схемы интегратора и дифференциатора, которые были исследованы в опытах 1 и 2 (см. рис. 10.1 и 10.2). Параметры элементов схем прежние.
2. Подайте на вход интегратора с выхода генератора G сигналы прямоугольной формы со следующими параметрами
Uвх = 2 В,
fвх = 500 Гц.
3. Исследуйте форму сигналов на выходах интегратора и дифференциатора с помощью осциллографа.
4. Сравните формы и параметры сигналов на входе интегратора и выходе дифференциатора.
Каковы Ваши выводы?
Контрольные вопросы:
1. Объясните, каким образом можно уменьшить погрешность выходного напряжения реального интегратора.
2. Докажите, что выходной сигнал схемы, приведенной ниже, равен разности интегралов от входных напряжений.
Лабораторная работа № 7
Тема: Функциональные устройства на ОУ
Цель работы: Исследовать ряд функциональных устройств на основе операционных усилителей (ОУ) и более детально изучить их принципы действия, настройки и особенности реализации.
Порядок выполнения:
1. В каждом опыте необходимо:
2. Собрать в соответствии с заданием исследуемые схемы с подключением необходимых контрольно-измерительных приборов.
3. Задать и рассчитать параметры всех элементов исследуемой схемы в соответствии с заданием.
4. Осуществить настройку всех используемых приборов.
5. Запустить схему на моделирование и выполнить все эксперименты в соответствии с заданием.
6. Сохранять результаты каждого эксперимента в соответствующих файлах.
Опыт 1 Ограничитель уровня сигнала
Задание:
1. Соберите схему ограничителя на ОУ, приведенную на Рисунок 10.4, с реальными ОУ (например, LM 741) и диодом (например, 1N914).
2. Испытайте ее, подавая на инвертирующий вход ОУ синусоидальный сигнал со следующими параметрами:
Uвх = Ni (B),
где Ni порядковый номер студента в журнале группы.
fвх = 1 кГц,
а на неинвертирующий вход постоянное напряжение ограничения (Uo) .
Понаблюдайте с помощью осциллографа за входным и выходным сигналами (Uвх и Uвых), изменяя амплитуду и полярность напряжения Uo а также подключение диода VD1 (меняя местами анод и катод).
Проанализируйте результаты эксперимента и сделайте соответствующие выводы!
3. Увеличивая частоту входного сигнала, посмотрите изменится ли Uвых на более высоких частотах и если да, то почему?
Рисунок 12.1.
Опыт 2 Компаратор
Задание:
1. Соберите схему компаратора, приведенную на Рисунок 10.5, с реальными ОУ (например, LM 741).
2. Испытайте ее, подавая на неинвертирующий вход ОУ синусоидальный и пилообразный сигналы со следующими параметрами:
Uвх = Ni (B),
где Ni порядковый номер студента в журнале группы,
fвх = 1 кГц,
а на инвертирующий вход постоянное опорное напряжение (Uоп).
Понаблюдайте с помощью осциллографа за входным и выходным сигналами (Uвх и Uвых), изменяя амплитуду и полярность напряжения Uоп.
Проанализируйте результаты эксперимента и сделайте соответствующие выводы!
Рисунок 12.2.
Опыт 3 Триггер Шмидта
Задание:
1. Соберите схему триггера Шмидта на основе компаратора, приведенную на Рисунок 10.6 с реальными ОУ (например, LM 741).
2. Испытайте ее, подавая на неинвертирующий вход ОУ синусоидальный сигнал со следующими параметрами:
Uвх = Ni (B),
где Ni порядковый номер студента в журнале группы,
fвх = 1 кГц,
и используя в схеме следующие величины резисторов:
R1 = 100 кОм,
R2 = 10 кОм.
3. Понаблюдайте с помощью осциллографа за входным и выходным сигналами (Uвх и Uвых), изменяя величину резистора R1 и R2 (то есть, коэффициент ослабления сигнала отрицательной обратной связи (Кос) делителем напряжения, состоящим из резисторов R1 и R2.
Проанализируйте результаты эксперимента и сделайте соответствующие выводы.
4. Снимите амплитудно-передаточную характеристику (АПХ) такого компаратора Uвых = f(Uвх).
5. Изменяя величину резистора R2 посмотрите еще раз изменится ли при этом Uвых и если да, то как это отразится на АПХ?
Рисунок 12.3.
Опыт 4 Генераторы сигналов
Задание 1:
1.1. Соберите схему генератора сигналов прямоугольной формы на основе триггера Шмидта, приведенную на Рисунок 12.4, с реальными ОУ (например, LM 741).
Рисунок 12.4.
1.2. Задайте частоту генератора равную Ni кГц (где Ni порядковый номер студента в журнале группы), воспользовавшись следующими расчетными соотношениями:
Кос = R2 / (R1 + R2), где Кос = 0,473, (10.5)
F = 1 / 2Roc * C, (10.6)
при следующих значениях параметров элементов схемы:
R3 = 100 кОм,
R4 = 100 кОм.
1.3. Наблюдайте с помощью осциллографа выходной сигнал (Uвых) и сравните действительную частоту генератора с расчетным значением.
Задание 2:
2.1. Подсоедините к выходу полученного в задании 1 генератора прямоугольных импульсов интегратор, который был исследовался в опыте 1.
2.2. Рассчитайте значения R и C в схеме интегратора так, чтобы получаемый на выходе сигнал треугольной формы имел пиковое значение 5 В (от пика до пика 10 В).
Содержание отчета:
Отчет должен содержать результаты моделирования по всем шести опытам. Причем, каждая группа экспериментов имеет отдельный файл (файлов столько же, сколько схем). Результаты распечатать.
Контрольные вопросы:
1. Каким образом можно изменять передаточные характеристики ограничителя уровня при входных напряжениях, близких к нулю.
2. Разработайте схему неинвертирующего ограничителя уровня и поясните, чем его свойства отличаются от свойств инвертирующего ограничителя.
3.Чем схема сравнения отличается от схемы усиления?
4. Какие выходные напряжения могут формироваться на выходе схемы сравнения?
5. Что такое компараторный режим работы ОУ?
6. Чем объясняется ошибка определения уровня входного напряжения?
7. Докажите, что при включении полупроводниковых диодов в цепь ООС инвертирующего усилителя его выходное напряжение пропорционально логарифму от входного напряжения.
8. Каковы особенности применения ОУ в схемах компараторов?
9. Перечислите способы построения схем детекторов положительного уровня входного напряжения.
10. Чем определяется точность задания порогов входного напряжения в схемах детекторов уровня на основе ОУ?
11. На чем основана работа компаратора с фиксированной зоной входного напряжения?
12. Можно ли в компараторе на основе триггера Шмидта сделать уровни порогов входного напряжения разными? Если да, то, каким образом?
Приложение А
Аналоговые микросхемы
В приводимом ниже списке ОУ данные приводятся в следующем порядке: тип ОУ, фирма-разработчик, отечественный аналог и его краткая характеристика.
AD507 AD |
154УД2 |
Быстродействующий ОУ; |
AD509 AD |
154УДЗ |
Быстродействующий ОУ; |
AD513 AD |
КР574УД1 |
Быстродействующий ОУ; |
СА3140 RCA |
К1409УД1 |
ОУ с полевыми транзисторами на входе; |
САЗ 130 RCA |
КР544УД2 |
Широкополосный ОУ с полевыми транзисторами на входе; |
САЗОЗО RCA |
КР140УД5 |
Быстродействующий ОУ; |
LF157 NS |
К140УД23 |
Быстродействующий ОУ с малыми входными токами; |
LF355 NS |
КР140УД18 |
Широкополосный ОУ; |
LF356 NS |
К140УД22 |
Широкополосный ОУ; |
LM107 NS |
К153УД6 |
ОУ с частотной коррекцией; |
LM108 NCS |
К140УД14 |
Прецизионный ОУ; |
LM301 NCS |
К553УД2 |
Быстродействующий ОУ; |
LM308 NCS |
КР140УД1408 |
Прецизионный ОУ; |
LM143 NCS |
К1408УД1 |
Высоковольтный ОУ; |
LM358 NCS |
К1401УД5 |
|
ЬМ2Ц NCS |
K554CA3 |
ОУ для компараторов; |
LM392 NCS |
К1423УДЗ |
|
МС1456 МОТА |
КР140УД6 |
ОУ со встроенной коррекцией; |
ОР-07 |
К140УД17 |
Прецизионный ОУ. |
Расшифровка аббревиатур фирм-изготовителей: AD Analog Devices, NS National Semiconductors, МОТА Motorola Semiconductor Products. При необходимости можно составить в EWB отдельную библиотеку из отечественных ОУ [4].
В библиотеке программы EWB используется только серия SN74. Редактирование параметров отдельных ИМС, к сожалению, невозможно. Для облегчения работы с библиотекой ниже приводится список отечественных аналогов серии SN74 (для краткости некоторые повторяющиеся символы опущены).
7400 |
155ЛАЗ |
4 элемента 2И-НЕ (цифра 2 означает 2-входовой); |
7402 |
155ЛЕ1 |
4 элемента 2ИЛИ-НЕ; |
7406 |
155ЛНЗ |
6 элементов НЕ с открытым коллектором; |
7407 |
155ЛП9 |
6 буферных элементов с открытым коллектором; |
7408 |
155ЛИ1 |
4 элемента 2И; |
7409 |
155ЛИ2 |
4 элемента 2И с открытым коллектором; |
7410 |
155ЛА4 |
3 элемента ЗИ-НЕ; |
7412 |
155ЛА10 |
3 элемента ЗИ-НЕ с открытым коллектором; |
7420 |
155ЛА1 |
2 элемента 4И-НЕ; |
7422 |
155ЛА7 |
2 элемента 4И-НЕ с открытым коллектором; |
7425 |
155ЛЕЗ |
2 элемента 4И-НЕ со входом стробирования; |
7426 |
155ЛА11 |
4 элемента 2И-НЕ с открытым коллектором; |
7428 |
155ЛЕ5 |
4 элемента 2ИЛИ-НЕ; |
7430 |
155ЛА2 |
Элемент 8И-НЕ; |
7432 |
155ЛЛ1 |
4 элемента 2ИЛИ; |
7437 |
155ЛА12 |
4 элемента 2И-НЕ с открытым коллектором; |
7438 |
155ЛА13 |
4 элемента 2И-НЕ с открытым коллектором; |
7440 |
155ЛА6 |
2 элемента 4И-НЕ с повышенной нагрузочной способностью; |
7442 |
555ИД6 |
Дешифратор 4х10 (декодирование 4-разрядного двоичного числа в десятичное); |
7451 |
155ЛР11 |
Элементы 2-2И-2ИЛИ-НЕ (2 элемента 2И, выходы которых подключены на кристалле ИМС к элементу 2ИЛИ-НЕ) и 2-ЗИ-2ИЛИ-НЕ (аналогично для 2-ЗИ); |
7454 |
155ЛР13 |
Элемент 2-3-3-2И-4ИЛИ-НЕ (2 элемента 2И и 2 элемента ЗИ объединены через 4ИЛИ-НЕ); |
7455 |
155ЛР4 |
Элемент 4-4И-2ИЛИ-НЕ (2 элемента 4И объединены через 2ИЛИ-НЕ) с возможностью объединения по ИЛИ (выходной каскад элемента 2ИЛИ-НЕ имеет дополнительные входы транзистора С Collector и Е Emitter, что и позволяет осуществить объединение по ИЛИ); |
7472 |
155ТВ1 |
JK-триггер с элементом ЗИ на входах; |
7474 |
155ТМ2 |
2 D-триггера; |
7475 |
155ТМ7 |
4 D-триггера с прямыми и инверсными выходами; |
7476 |
155ТВ7 |
2 JK-триггера; |
7477 |
155ТМ5 |
4 D-триггера с прямыми выходами; |
7486 |
155ЛП5 |
4 элемента Исключающее ИЛИ; |
7490 |
155ИЕ2 |
4-разрядный асинхронный двоично-десятичный счетчик; |
7492 |
155ИЕ4 |
4-разрядный асинхронный счетчик-делитель на 12; |
7493 |
155ИЕ5 |
4-разрядный асинхронный двоичный счетчик; |
74107 |
155ТВ6 |
2 JK-триггера с раздельной установкой нуля; |
74109 |
155ТВ15 |
2 JK-триггера; |
74112 |
155ТВ9 |
2 JK-триггера; |
74113 |
155ТВ10 |
2 JK- триггера с предустановкой нуля или единицы; |
74114 |
155ТВ11 |
2 JK-триггера с предустановкой нуля или единицы и общим обнулением; |
74125 |
155ЛП8 |
4 буфера с тремя состояниями; |
74126 |
155ЛП14 |
4 формирователя с тремя состояниями; |
74134 |
155ЛА19 |
Элемент 12И-НЕ с тремя состояниями; |
74138 |
155ИД7 |
Дешифратор-демультиплексор 3х8; |
74139 |
155ИД14 |
2 дешифратора-демультиплексора 2х4; |
74145 |
155ИД10 |
Двоично-десятичный дешифратор с открытым коллектором; |
74148 |
155ИВ1 |
Шифратор приоритетов 8х3; |
74150 |
155КП1 |
Селектор-мультиплексор 16х1; |
74151 |
155КП7 |
Селектор-мультиплексор 8х1; |
74152 |
155КП5 |
Селектор-мультиплексор 8х1; |
74153 |
155КП2 |
2 селектора-мультиплексора 4х2; |
74154 |
155ИДЗ |
Дешифратор-демультиплексор 4х16; |
74155 |
155ИД4 |
2 дешифратора-мультиплексора 2х4; |
74156 |
555ИД5 |
2 дешифратора-демультиплексора 2х4 с открытым коллектором; |
74157 |
533КП16 |
4-разрядный селектор-мультиплексор 2х1; |
74158 |
1533КП18 |
4-разрядный селектор-мультиплексор 2х1 с инверсией; |
74160 |
155ИЕ9 |
4-разрядный синхронный двоично-десятичный счетчик; |
74162 |
1533ИЕ11 |
4-разрядный синхронный десятичный счетчик; |
74163 |
155ИЕ18 |
4-разрядный синхронный реверсивный двоично-десятичный счетчик; |
74164 |
155ИР8 |
8-разрядный регистр сдвига с параллельными выходами; |
74169 |
155ИЕ17 |
4-разрядный двоичный синхронный реверсивный счетчик; |
74173 |
155ИР15 |
4-разрядный регистр с тремя состояниями; |
74174 |
155ТМ9 |
6 D-триггеров; » |
74175 |
155ТМ8 |
4 D-триггера; |
74181 |
155ИПЗ |
4-разрядное АЛУ; |
74191 |
155ИЕ13 |
Синхронный реверсивный двоичный счетчик; |
74194 |
155ИР11 |
4-разрядный универсальный регистр сдвига; |
74195 |
155ИР12 |
4-разрядный регистр сдвига с параллельным вводом; |
74198 |
155ИР13 |
8-разрядный универсальный регистр сдвига; |
74240 |
155АПЗ |
8 буферов с инверсией и тремя состояниями; |
74241 |
155АП4 |
8 буферов с тремя состояниями; |
74244 |
155АП5 |
2х4 буферов с тремя состояниями; |
74251 |
155КП15 |
Селектор-мультиплексор 8х1 с тремя состояниями; |
74253 |
155КП12 |
2 селектора-мультиплексора 4х1 с тремя состояниями; |
74257 |
155КП11 |
4 селектора-мультиплексора 2х1 с тремя состояниями; |
74258 |
155КП14 |
4 селектора-мультиплексора 2х1 с тремя состояниями и инверсией; |
74273 |
155ИР35 |
8-разрядный регистр с установкой нуля; |
74280 |
1533ИП5 |
9-разрядная схема контроля четности; |
74283 |
155ИМ6 |
4-разрядный полный сумматор с ускоренным переносом; |
74298 |
155КП13 |
4 2-входовых мультиплексора с запоминанием; |
74365 |
155ЛП10 |
6 повторителей с управлением по входам и тремя состояниями; |
74367 |
155ЛП11 |
6 повторителей с раздельным управлением по входам и тремя состояниями; |
74373 |
155ИР22 |
8-разрядный буферный регистр с тремя состояниями и потенциальным управлением; |
74374 |
155ИР23 |
8-разрядный буферный регистр с тремя состояниями и импульсным управлением; |
74377 |
155ИР27 |
8-разрядный регистр с разрешением записи. |
Ссылки в этом перечне на ИМС других серий вызвано их отсутствием в серии 155, однако здесь это не имеет существенного значения, поскольку речь идет только о выяснении функционального назначения выводов.
Цифровые ИМС КМОП-серии получили название от своего базового элемента, в котором используется так называемая комплементарная пара из двух МОП-транзисторов различной проводимости. Такие ИМС характеризуются малым потреблением мощности в статическом режиме (0,02...! мкВт на вентиль), большим диапазоном питающих напряжений (3.18 В), высоким входным сопротивлением (до десятков ТОм), большой нагрузочной способностью, незначительной зависимостью характеристик от температуры, малыми размерами транзисторов в интегральном исполнении и, как следствие, более высокой степенью интеграции по сравнению с ТТЛ-микросхемами.
Первые ИМС по КМОП-технологии разработаны фирмой RCA в 1968 г. Эта серия имела название CD4000 (отечественные аналоги серии 164 и 176), затем последовали серии CD4000A, CD4000B (отечественные аналоги 564, 561 и 1561, а также МС14000А и МС14000В фирмы Motorola) и 54НС фирмы National Semiconductor в 1981 г. (отечественный аналог серия 1564).
В программе EWB в качестве библиотечных используюся ИМС фирмы RCA, большинство которых приведено в следующем перечне:
сериz CD4000 |
отечественные аналоги |
назначение, характеристики |
4001 |
561ЛЕ5 |
4 элемента 2ИЛИ-НЕ; |
4002 |
561ЛЕ6 |
2 элемента 4ИЛИ-НЕ; |
4011 |
561ЛА7 |
4 элемента 2И-НЕ; |
4012 |
561ЛА8 |
2 элемента 4И-НЕ; |
4013 |
561ТМ2 |
2 D-триггера; |
4015 |
561ИР2 2 |
4-разрядных сдвиговых регистра; |
4023 |
561ЛА9 |
3 элемента ЗИ-НЕ; |
4025 |
1561ЛЕ10 |
3 элемента ЗИЛИ-НЕ; |
4028 |
561ИД1 |
двоично-десятичный дешифратор; |
4030 |
561ЛП2 |
4 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ; |
4040 |
1561ИЕ20 |
12-разрядный двоичный счетчик; |
4066 |
561КТЗ |
4 переключателя (цифрового или аналогового сигнала); |
4070 |
1561ЛП14 |
4 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ; |
4081 |
1561ЛИ2 |
4 элемента 2И. |
Приведем систему обозначений входов и выходов простейших логических элементов, используемых в программе EWB. Обозначения для ТТЛ-серии приводятся в первых круглых скобках, для КМОП во вторых, при одинаковых обозначениях без скобок:
Вывод для питания (Ucc), (Udd);
Общий вывод (GND), (Uss);
Вывод не подключен NC;
Входы(А, В, С...),(!);
Выходы (Y), (О);
Вход стробирования (G).
Приведем пример обозначения последовательности выводов для 2-входовых логических элементов:
(1А 1В 1Y, 2А 2В 2Y, ЗА 3В 3Y, 4А 4В 4Y), (II 12 01,13 14 02,15 16 03,17 18 04).
Для более сложных ИМС определение функционального назначения их выводов целесообразно проводить путем сопоставления с отечественными аналогами [410].
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
ROC
R2
UВЫХ
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
54914. | Гражданское общество и государство | 36 KB | |
Задачи Образовательная: сформировать представление учащихся о структуре и признаках гражданского общества; Развивающая: развивать умения учащихся анализировать тексты документов делать выводы составлять схемы; Воспитательная: Способствовать формированию у учащихся гражданского самосознания... | |||
54915. | Религия древних египтян | 95 KB | |
Тема урока класс: Религия древних египтян 5 А класс и 5 Б клас; Тип урока: урок повторения и проверки полученных ранее знаний получение новых знаний комбинированный.Вигасина Цели урока: 1. Этапы или ход урока: Время Этап урока Цель этапа урока Деятельность учителя Деятельность учеников 2 Орг. | |||
54916. | Портрет в музыке | 45.5 KB | |
Я а сейчас ребята мы поприветствуем друг друга чтоб подарить каждому однокласснику частичку своего тепла и дружелюбности. А сейчас ребята я спою вам небольшую песенку про вас. Подумайте как она может называться В каком классе вы учитесь Правильно Песенка называется Мы третьеклассники... | |||
54918. | Жизнь диких животных осенью | 72 KB | |
Цели: познакомить учащихся с подготовкой к зиме диких животных кроме насекомых и птиц показать связь изменений в жизни животных осенью с изменениями в живой и неживой природе и в мире растений; создать условия для приобретения новых знаний выявить общий уровень знаний о диких животных; расширить и углубить знания о диких животных и привести их в систему; выявить уровень усвоения понятий; обобщить знания детей по теме âЖизнь диких животных осеньюâ. Оборудование: кроссворд плакат; слова отгадки; иллюстрации диких... | |||
54919. | Иллюстрирование сказок А.С.Пушкина | 61 KB | |
Тип урока Комбинированный игровой Цель урока Выполнить: иллюстрацию к Сказке о рыбаке и рыбке А. Задачи Обучать учащихся умению выполнять иллюстрации к сказке передавать основные события произведения смысловую связь между предметами и героями в рисунке; формировать умение располагать лист бумаги по вертикали или по горизонтали в зависимости от замысла правильно выбирать размер изображения в листе... | |||
54920. | Ознайомлення учнів із дією множення. Знак множення. Розв’язання задач | 33 KB | |
Мета уроку: Ознайомлення учнів з дією множенням як знаходження суми однакових доданків; увести назву цієї дії; розвівати абстрактне мислення математичну мову уміння узагальнювати й порівнювати; виховувати старанність у роботіповагу до вчителя та однокласників. | |||
54921. | Развитие силовых способностей волейболистов 11-12 лет | 376 KB | |
В связи с исследованием нами был разработан комплекс упражнений, направленный на развитие силовых способностей волейболистов 11-12 лет, который позволит повысить результативность за менее короткий период обучения. | |||
54922. | Environmental Problems | 68 KB | |
It’s a wonderful world we live in. It is our Earth. For thousands of years the Earth has given support to all forms of life – human beings, animals, birds, fishes, insects and plants. But now people all over the world think about our planet. They think about air, water, plants and animals on the Earth. They say our planet is in danger. We have very serious environmental problems on our Earth. Who can say what these problems are? | |||