Файл: Учебнометодический комплекс по дисциплине электрооборудование фармацевтического производства для специальности 5В074800 Технология фармацевтического производства.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.01.2024

Просмотров: 218

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Караганда

Тема 7 Импульсные и цифровые устройства Импульсная техника – раздел электроники, предметом которого является разработка теоретических основ, практических методов и технических средств генерирования, преобразования и измерения параметров электрических импульсов, а также исследование импульсных процессов в электрических цепях. Наиболее часто в импульсных электронных устройствах используются импульсы прямоугольной (рис. 34,а), трапецеидальной (рис. 34,б), треугольной (рисунок 34,в) и экспоненциальной (рис. 34,г) формы. Импульсы, формы которых приведены на рис. 34,а…г, являются идеализированными. Форма реальных импульсов не является геометрически правильной из-за нелинейности характеристик полупроводниковых приборов и влияния реактивных сопротивлений в схемах. Поэтому реальные прямоугольные импульсы, наиболее часто используемые в практических импульсных схемах, имеют форму, приведенную на рис. 34,д.Участки быстрого нарастания и спада напряжения или тока называются фронтом и срезом импульса, а интервал, на котором напряжение или ток изменяются сравнительно медленно,- вершиной импульса.Активные длительности фронта τфа и среза τса определяются между уровнями 0,1Um и 0,9Um, где Um – амплитуда импульса. Активная длительность вершины τа оценивается на уровне 0,5Um. Импульс, показанный на рис. 34,д, имеет обратный выброс с амплитудой Um обр. Кроме того, на его вершину наложены затухающие синусоидальные колебания, который, как правило, возникают из-за наличия в схеме паразитных колебательных цепей, образованных распределенными индуктивностями и емкостями. Рисунок 34Упрощенная форма реального прямоугольного импульса показана на рис. 34,е. Спрямленные отрезки ab, bc, cd отображают соответственно фронт, вершину и срез импульса, а отрезки de и ef – нарастание и спад обратного импульса. Скорость нарастания напряжения или тока на рис. 34,е характеризуется крутизной фронта импульса, а убывание напряжения или тока на вершине относительным снижением.Одним из важнейших показателей импульсных сигналов является длительность импульсов. Помимо указанного параметра τа, определяющего активную длительность вершины на уровне 0,5Um, длительность импульса характеризует время tи, определяемое либо на уровне 0,1Um, либо по основанию импульса (рис. 34,е).К основным параметрам импульсов относится период повторения импульсов Т – интервал времени между началом двух соседних однополярных импульсов. Величину, обратную периоду повторения, называют частотой следования импульсов ν. Часть периода Т занимает пауза tп – отрезок времени между окончанием и началом двух соседних импульсов tп = T – tи.Отношение длительности импульса к периоду повторения называется коэффициентом заполненияВеличина, обратная коэффициенту заполнения, называется скважностью импульсовКачество работы импульсных устройств во многом определяется временем восстановления импульса tвос (рис. 34,е). Чем меньше tвос, тем надежнее работает схема, тем выше ее быстродействие.Мультивибраторы. Одним из наиболее распространенных генераторов импульсов прямоугольной формы является мультивибратор, представляющий собой двухкаскадный резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью. Одна из наиболее простых и типичных схем мультивибратора приведена на рис. 35. Элементы схемы подобраны так, чтобы обеспечить идентичность каждого из усилительных каскадов, собранных на однотипных транзисторах VТ1, VT2. При R1 = R4, R2 = R3, C1 = C2 и одинаковых параметрах транзистора мультивибратор называется симметричным. Рисунок 35На рис. 36 приведены временные диаграммы токов, протекающих в транзисторах, и напряжений на коллекторах и базах транзисторов. Исходный момент t0 соответствует тому случаю, когда транзистор VT1 заперт, а транзистор VT2 открыт. Моменты t1, t2, t3 соответствуют переключению схемы. Рисунок 36Базовые логические элементы. Применение двоичной системы счисления в цифровой электронике обеспечивает более высокую скорость выполнения операций и более высокую надежность электронной аппаратуры, т.к. элементной базой для ее построения служат элементы с двумя устойчивыми состояниями. Для описания алгоритмов работы цифровых устройств используется соответствующий математический аппарат, получивший название булевой алгебры или алгебры логики. Каждую конкретную комбинацию значений аргументов называют набором. При n аргументах существует 2n наборов. Для краткости набор записывается в виде двоичного числа, цифрами которого являются значения переменных, расположенных в определенном порядке. Двоичное число, представляющее набор, называется номером набора и обозначается α.. При n аргументах совокупность всех значений функции на 2n наборах содержит 2n нулей и единиц. Каждой функции соответствует своя комбинация этих 2n значений. Общее количество всех возможных функций n аргументов определяется числом .Логические функции одной переменной приведены в таблице 1,Таблица 1

Тематика рефератов:

4, задавая ток коллектора через каждые 5 делений, измерить соответствующие им напряжения Uкэ. Сделать 6-7 измерений. Результаты записать в таблицу 2.

8. По полученным результатам построить графики: Iк = f (Uкэ) (на одном листе).

Таблица 1

№ п/п
Iб, mA
Uбэ, В
Uкэ, В













Таблица 2

№ п/п
Iк, mA
Uкэ, В
Iб, mA














Литература основная: [1-6]; дополнительная [7,8].
Тема Основные логические элементы и простейшие комбинационные устройства

Лабораторная работа 8

Цель работы: Исследовать основные логические элементы и комбинационные устройства, выполненные на базе этих элементов, составить таблицы истинности исследуемых устройств.

Вопросник

  1. Назовите основные соотношения булевой алгебры.

  2. Что такое таблица истинности?

  3. Чем отличается прямой выход логического элемента от инверсного?

  4. В чем разница между положительной и отрицательной логикой?

  5. Укажите достоинства и недостатки различных серий логических микросхем.

Задание:

  1. На стенде УМ-16, с помощью комплекта соединительных проводов собрать логические элементы И, ИЛИ, НЕ, исключающее ИЛИ.

  2. Заполнить таблицы истинности

Методические рекомендации по выполнению заданий

Логические элементы и устройства, находящиеся на плате, исследуются при подаче на их входы логических сигналов («0» или «1») от тумблеров Т1...Т8 (вверху – «1», внизу – «0»). Выходной сигнал - индикаторы Д1...Д8 (диод светится – «1», не светится – «0»). В качестве инвертора по входу можно использовать нижнее гнезда тумблеров Т1...Т8.

1. Нарисуйте условные изображения следующих логических элементов, используя для входов обозначения А, В, С, D, для выходов У:

а.Схему И с двумя входами.

б.Схему ИЛИ с тремя входами.

в.Инвертор.

г.Схему исключающее ИЛИ с двумя входами.


д.Схему И-НЕ с четырьмя входами.

е.Схему ИЛИ-НЕ с двумя входами.

ж. Схему исключающее ИЛИ с двумя входами.

з. Схему И-НЕ с двумя входами (специальный символ).

и. Схему ИЛИ-НЕ с двумя входами (специальный символ).

  1. Запишите булево выражение для каждого логического элемента из п. 1.

  2. Запишите таблицу истинности для каждого логического элемента из п. 1.

4. Собрать на макете каждый логический элемент и п. 1 с использованием универсальных логических элементов и сравнить работу с таблицей истинности.
Литература основная [3-6]; дополнительная [8].
Тема Триггеры RS-, D- и T-типов

Лабораторная работа 9

Цель работы: Исследовать работу триггеров RS-, D- и T-типов на элементах ИЛИ-НЕ, И-НЕ.

Вопросник

  1. Объяснить назначение R-, S-, D-, T-входов триггеров.

  2. Объяснить работу триггеров по сигналам высокого и низкого уровней.

  3. Указать область применения триггеров.

  4. В чем различие между синхронным и асинхронным триггером?

  5. Пояснить работу и составить таблицу состояний триггера микросхемы К155ТМ2.

Задание:

  1. На стенде УМ -31 с помощью соединительных проводов собрать RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ.

  2. Используея карта II-1. Управляющие сигналы подають с кнопок SB2 - вход R и SB3 - вход S. Уровни входных сигналов индицируются светодиодами HL1 и HL2, уровни выходных сигналов - HL3 (Выход ) и HL4 (выход ). Уровень логической «1» соответствует горящему светодиоду HL, логического «0» - погасшему.

  3. Составить таблицу изменений состояний в зависимости от входных сигналов и нарисовать временные диаграммы, иллюстрирующие работу триггеров.

Методические рекомендации по выполнению заданий

1. При работе в статическом режиме для контроля состояния триггера к выходам и необходимо подключить индикаторные лампочки (свечение лампочки означает состояние "1"). Для запуска триггера по входам Rи Sиспользовать тумблерные регистры, по входу С - формирователь одиночных сигналов положительной полярности. При исследовании
D- и JK-триггеров на информационные входы D, J, К подавать сигналы с тумблерных регистров, а на входы С - с формирователя одиночных сигналов положительной полярности.

2. Для работы в динамическом режиме на входы R, Sподавать сигналы с тумблерных регистров. Осциллограммы снимать на выходах Q, (в М - S-триггерах двух ступеней) в одном масштабе со всеми входными сигналами. Синхронизацию осциллографа осуществлять сигналами с выхода Q. На вход С подавать сигналы СИ1 положительной полярности.

3. Собрать асинхронный T-триггер на элементах И-НЕ. Исследовать в статическом режиме. Составить таблицу переходов.

4. Собрать синхронный (тактируемый) RS-триггер на элементах И-НЕ. Исследовать в статическом режиме. Составить таблицу переходов.

5. Собрать синхронный D-триггер. Исследовать в статическом режиме. Составить таблицу переходов.

6. Собрать по способу M-SJK-триггер на элементах И-НЕ. Исследовать в статическом и динамическом режимах. Составить таблицу переходов и снять осциллограммы.

7. Исследовать в статистическом и динамическом режимах триггер в интегральном исполнении (JK-тригерра Т1- Т4 и D-триггера Т5 - Т12 лабораторного стенда). Составить таблицы переходов и снять осциллограммы. JK-тригтера и D-триггера. Сравнить с ранее полученными результатами.
Литература основная: [3-6]; дополнительная [8].
Тема Параллельный, последовательный и универсальный регистры

Лабораторная работа 10

Цель работы: Ознакомиться с принципом действия параллельного, последовательного и универсального регистров.

Вопросник

  1. Какие виды регистров вы знаете?

  2. Перечислите основные параметры регистров.

  3. Перечислите назначения выводов микросхемы К155ИР1.

  4. Нарисуйте схему восьмиразрядного регистра, составленную из регистров, которые применяются в данной работе.

  5. Как можно использовать сдвигающий регистр в качестве распределителя импульсов?

Задание:

  1. На стенде УМ -31 собрать регистры

  2. Установить перемычку, замыкающую штырьки X1 и X2. Переключатели SA1, SA3 и SA5 должны находиться в нижнем положении, соответствующем логическому нулю («0»). SB1 в нажатом состоянии - «0», в отжатом - «1». Если HL1, HL2 светятся, то это соответствует логической «1», если не светятся - логическому «0».

  3. Составить диаграмму состояний для всех регистров

Методические рекомендации по выполнению заданий

Для выполнения работы необходимо собрать схему универсального регистра. Данный регистр может выполнять все описанные выше функции в зависимости от состояния разрешающих сигналов Р1 и Р2.

Для формирования кода входного числа X = х1х2х3x4и разрешающих сигналов Р1-Р4используют тумблерные регистры стенда (ТР1 - ТР7). Сигналы сдвига в записи информации формируются генератором одиночных импульсов (ГОИ) (положительной полярности), вход которого синхронизируется серией СИ1. В качестве недостающих элементов 2И-НЕ можно применять элементы ЗИ-НЕ и 4И-НЕ, объединяя их входы. Для индикации состояния регистра (Т1-Т4) используются индикаторные лампы стенда (горящая лампа - "1", потухшая - "0").

При показанном на рисунке подключении тумблерных регистров на гнезде "+" формируется уровень "1", а на гнезде "0" - уровень "0" при переключении тумблерного регистра в верхнее положение.

1. Запись слова Х= ххх2х3x4в регистр параллельным кодом, считывание слова из регистра в прямом и обратном кодах:

а) записать входное слово Хiв регистр параллельным кодом. Для этого на тумблерных регистрах ТР3-ТР6 набрать входное слово, с помощью ТР7 сформировать сигналы Р2 = 1, Р, =0 и при подаче одного ТИ (нажатием ГОИ кнопки ПУСК слово Xiзапишется в регистр Т1-Т4

б) считать слово из регистра в прямом коде. Для этого с помощью ТР1 сформировать сигналы Р3 =1,Р4=0. На индикаторных лампах Л1-Л4 отобразится содержимое регистра;

в) результаты занести в табл. 2:

Таблица 2

Входное слово Х
Выходное слово Y

Прямой код
Обратный код

x1 x2 x3 x4
y1 y2 y3 y4 y1 y2 y3 y4

x1



x2

x3






x4

г) считать слово из регистра в обратном коде. Для этого с помощью ТР1 сформировать сигналы Р3= 0, Р4 = 1;

д) результаты занести в табл. 1.5.1.

Действия по п.1а - 1д проделать для всех слов (X1-Х4).

2. Запись слова X1в регистр последовательным кодом, преобразование последовательного кода в параллельный:

а) установить регистр в "0", для чего проделать п. 1а при X= 0000.

Сформировать сигналы Р3 = 1, Ра = 0;

б) записать входное слово X1в регистр последовательным кодом. Для этого с помощью ТР7 сформировать сигналы Р1= 1,Р2=0.

С помощью ТР2 зафиксировать значение х4 слова X1и подать один ТИ (нажать на кнопку ПУСК ГИ). Разряд х4 слова X1запишется в Т1. Затем таким же образом записать х3, х2, x1 слова Xi. После четырех ТИ слово Xiокажется записанным в Т1—Т4. После каждого ТИ фиксировать состояние регистра в табл. 2 в прямом коде. Проделать п. 2а и 2б для всех входных слов Х1 –X4.

Таблица 3

Состояние регистра

ТИ
X1=
X2=
X3=
X4=

y1 y2 y3 y4

y1 y2 y3 y4

y1 y2 y3 y4

y1 y2 y3 y4

1












2












3












4












3. Преобразование параллельного кода в последовательный:

а) записать в регистр входное слово Xiпараллельным кодом. Для этого выполнить п. 1а:

Смотрите также файлы