В состав лабораторного комплекса входят аппаратные средства:
– осциллограф С1-83;
– генератор сигналов специальной формы типа Г6-36;
– генератор прямоугольных импульсов Г5-60;
– частотомер Ч3-34;
– вольтметр универсальный В7-23;
– блоки питания Б5-46 и Ф5075;
– макетные платы мультиплексоров.
Программа работы
1. Исследовать принципы работы мультиплексоров.
2. Исследовать принципы работы ТТЛ – мультиплексора типа К155КП7.
3. Определить экспериментально время задержки ТТЛ – мультиплексора.
4. Построить и исследовать работу устройства программного управления объектом на базе мультиплексора.
5. Исследовать принципы работы КМОП- мультиплексора.
6. Определить экспериментально время задержки КМОП- мультиплексора.
7. Исследовать работы КМОП- мультиплексора как демультиплексора.
8. Построить и исследовать работу коммутатора к осциллографу на 4 входа с использованием КМОП- мультиплексора.
Порядок выполнения работы
После изучения пояснений к работе подключите макетную плату с мультиплексорами к блоку питания и на макете исследуйте свойства микросхем К155КП7 и К590КП1:
1. Для того чтобы исследовать принцип работы мультиплексора, подключите питание (5В) к макету мультиплексора К155КП7 и подайте на вход разрешения работы Е лог.0. Задайте адрес и убедитесь в том, что на выходе повторится сигнал, поданный на вход, номер которого соответствует адресу. Запретите работу мультиплексора путем подачи на вход Е логической единицы и убедитесь, что сигнал на выходе равен нулю при любом сочетании информационных (Х) и адресных переменных.
2. При экспериментальном определении времени задержки от момента изменения адреса до момента установления выходного сигнала, подайте на вход А0 (рис. 14.6), а прямоугольные импульсы от генератора в уровнях ТТЛ- логики, остальные адресные входы мультиплексора соедините с общей шиной. На вход Х0 подайте логическую единицу и на вход Х1 логический нуль. Подключите один канал осциллографа к выходу генератора, а другой – к выходу мультиплексора. Задержка переключения может быть определена по сдвигу наблюдаемых сигналов.
Рис. 14.6 |
3. Чтобы изучить работу устройства программного управления, соберите схему этого устройства на базе мультиплексора (рис. 14.6).
Программу управления задавайте в виде последовательности импульсов на выходе. Подумайте, как реализовать заданную последовательность импульсов. Опробуйте устройство в работе в потактном режиме, путем подачи единичных импульсов на вход счетчика, и в циклическом режиме при частоте следования импульсов 1 – 5 МГц. Обратите внимание, что при высокой частоте следования импульсов на выходе схемы заметны короткие импульсы в промежутках между изменениями адресов. Объясните их происхождение.
4. При апробации в работе мультиплексора КМОП-типа обратите внимание, что вход разрешения в данном мультиплексоре имеет высокий активный уровень. Если Е=0, то выход находится в высокоимпедансном состоянии. В этом можно убедиться, подключив к выходу мультиплексора осциллограф и прикасаясь пальцем к этой точке. Помехи и наводки, наблюдаемые на экране осциллографа, свидетельствуют о том, что выход не соединен ни с общей шиной, ни с питанием.
Подключите к выбранному входу мультиплексора генератор синусоидальных сигналов, а к выходу нагрузку 10–12 кОм и осциллограф. Изменяя адресные переменные, убедитесь в возможности коммутации аналоговых сигналов. Определите допустимую амплитуду аналоговых сигналов.
5. При оценке быстродействия КМОП- мультиплексора необходимо воспользоваться методикой описанной в п.3.
6. Для того чтобы апробировать коммутатор, к осциллографу на 3 входа необходимо к входам Х0, Х1, Х2 подключить соответственно генератор синусоидального напряжения напрямую и через RC-цепь и источник постоянно напряжения, а остальные входы заземлить. Выход мультиплексора подключить к входу осциллографа. Получите устойчивое изображение синтезированного на осциллографе сигнала. Определите визуально по осциллографу точки сопряжения его отдельных участков и объясните форму полученного на осциллографе сигнала. Перекопируйте полученную Вами диаграмму для отчета по лабораторной работе и прокомментируйте ее.
Варианты индивидуальных заданий
1. Реализовать диаграмму для устройства программного управления в виде последовательности шагов следующих кодов:
а). 1011001;
б). 0101011;
в). 1100010;
г). 0010010;
д). 1110110.
2. Реализовать многовыходную логическую функцию в соответствии с заданной таблицей истинности многовыходного логического элемента:
Номер варианта | |||||
Функция входная | Функция выходов | ||||
Контрольные вопросы
1. Каково назначение мультиплексора и какие типы мультиплексоров Вы знаете?
2. Перечислите технические характеристики мультиплексора.
3. Для чего нужен вход разрешения работы в мультиплексоре?
4. Как определить быстродействие мультиплексора?
5. В чем существенное отличие мультиплексора ТТЛ - и КМОП- типов?
6. Для чего нужна цепь внешней синхронизации в исследованном коммутаторе?
7. Как выбрать частоту генератора импульсов в коммутаторе?
9. Как увеличить число входов в коммутаторе к осциллографу?
10. Постройте на базе мультиплексора комбинационную логическую схему по заданию преподавателя.
Лабораторная работа 6