2.2 Порядок проведения экспериментов

2.2.1 Соберите схему в соответствии с рисунком 2.2. В схему включены: логические пробники, источник постоянного напряжения + 5 В, двухпозиционные переключатели, резистор 1 кОм, индикаторный вольтметр и логический элемент 2И. В зависимости от требований отдельных пунктов лабораторной работы студент должен уметь самостоятельно изменять и дополнять схему подключения логических элементов к измерительным приборам.

2.2.2 Исследование логической функции И.

а). Задание уровней логических сигналов.

В схеме, приведённой на рисунке 2.2, два двухпозиционных переключателя [А] и [В] подают на входы логической схемы И уровни 0 (контакт переключателя в нижнем положении) или 1 (контакт переключателя в верхнем положении). Включите схему. Установите переключатель [В] в нижнее положение. Измерьте вольтметром напряжение на входе B логического элемента 2И и определите с помощью логического пробника уровень логического сигнала. Установите переключатель [В] в верхнее положение. Определите уровень логического сигнала на входе B логического элемента 2И и запишите показания вольтметра; укажите, какой логический сигнал формируется на выходе Y схемы 2И. Результаты занесите в таблицу 2.7.

б). Экспериментальное получение таблицы истинности логического элемента И.

Подайте на входы схемы все возможные комбинации уровней сигналов А и В и для каждой комбинации зафиксируйте уровень выходного сигнала Y. Заполните таблицу истинности логической схемы И (таблица 2.8).

Таблица 2.7 — Задание уровней логических сигналов

Напряжение на входе B (контакт [B] в нижнем положении), В
Логический уровень на входе B (контакт [B] в нижнем положении)
Напряжение на входе B (контакт [B] в верхнем положении), В
Логический уровень на входе B (контакт [B] в верхнем положении)
Логический уровень на выходе Y

Рисунок 2.2 — Схема 2И

2.2.3 Экспериментальное получение таблицы истинности логического элемента 2И-НЕ, составленного из элементов 2И и НЕ.

Соберите схему, изображенную на рисунке 2.3. Включите схему. Подайте на входы схемы все возможные комбинации уровней входных сигналов и, наблюдая уровни сигналов на входах и выходе с помощью логических пробников, заполните таблицу истинности логической схемы 2И-НЕ (таблица 2.9).

Рисунок 2.3 — Схема 2И-НЕ

Таблица 2.8 — Таблица истинности логического элемента 2И

A	B	Y
0	0
1	0
0	1
1	1

Таблица 2.9 — Таблица истинности логического элемента 2И-НЕ

A	B	Y
0	0
1	0
0	1
1	1

2.2.4 Экспериментальное получение таблицы истинности логического элемента 2ИЛИ.

Соберите схему, приведённую на рисунке 2.4. Включите схему. Подайте на входы схемы все возможные комбинации уровней входных сигналов и, наблюдая уровни сигналов на входах и выходе с помощью логических пробников, заполните таблицу истинности логической схемы ИЛИ (таблица 2.10).

Рисунок 2.4 — Схема ИЛИ

Таблица 2.10 — Таблица истинности логического элемента 2ИЛИ

A	B	Y
0	0
1	0
0	1
1	1

2.2.5 Экспериментальное получение таблицы истинности логического элемента 2ИЛИ-НЕ.

Соберите схему, изображенную на рисунке 2.5. Включите схему. Подайте на входы схемы все возможные комбинации уровней входных сигналов и, наблюдая уровни сигналов на входах и выходе с помощью логических пробников, заполните таблицу истинности логической схемы 2ИЛИ-НЕ (таблица 2.11).

Таблица 2.11 — Таблица истинности логического элемента 2ИЛИ-НЕ

A	B	Y
0	0
1	0
0	1
1	1

Рисунок 2.5 — Схема 2ИЛИ-НЕ

2.2.6 Исследование логических схем с помощью генератора слов.

а). Сведения об исследуемой микросхеме.

Соберите схему, приведённую на рисунке 2.. Включите схему. Укажите, к каким выводам микросхемы 7400 подключается источник питания, сколько элементов 2И-НЕ содержит микросхема, сколько элементов используется в данном эксперименте и как обозначены на схеме используемые входы и выходы. Заполните таблицу сведений о микросхеме (таблица 2.12).

Рисунок 2.6 — Микросхема 7400 (четыре 2И-НЕ)

Таблица 2.12 — Сведения об исследуемой микросхеме

Число элементов И-НЕ в микросхеме
Число исследуемых элементов 2И-НЕ
Обозначение выводов для подключения источника питания
Обозначения используемых входов
Обозначение используемого выхода

б). Экспериментальное получение таблицы истинности логического элемента 2И-НЕ.

Запрограммируйте генератор слов так, чтобы на выходе генератора можно было последовательно получать следующие комбинации:00, 01, 10, 11. Переведите генератор слов в режим пошаговой работы нажатием кнопки «Step» на увеличенном изображении генератора. Каждое нажатие кнопки «Step» вызывает переход к очередному слову заданной последовательности, которое подается на выход генератора. Последовательно подавая на микросхему слова из заданной последовательности, заполните таблицу истинности элемента 2И-НЕ (таблица 12.13).

Указание: значения разрядов текущего слова на выходе генератора отображаются в круглых окнах в нижней части на панели генератора.

Таблица 2.13 — Таблица истинности логического элемента 2И-НЕ микросхемы7400

A	B	Y
0	0
1	0
0	1
1	1

2.2.7 Реализация логической функции 3-х переменных.

а). Синтез схемы, реализующей функцию, заданную логическим выражением. Реализуйте функцию F = ab + b’c на элементах 2И-НЕ.

Указание. Представьте выражение функции через операции логического умножения и инверсии.

Соберите в Electronics Workbench схему на элементах 2И-НЕ, соответствующую полученному выражению. Подключите к входам схемы генератор слов, к выходу - логический пробник. Генератор слов запрограммируйте на формирование последовательности из восьми слов, соответствующих числам от 0 до 7.

В пошаговом режиме, последовательно подавая на вход полученной схемы все слова последовательности, определите при помощи логического пробника уровень сигнала на выходе схемы. По полученным результатам заполните таблицу 2.14.

Таблица 2.14 — Таблица истинности функции F = ab + b’c

a	b	c	F
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

6). Синтез схемы, реализующей заданную функцию при помощи логического преобразователя.

Для получения схемы, реализующей функцию, описываемую логическим выражением F = ab + b’c, можно воспользоваться логическим преобразователем.

Для этого проделайте следующее:

- вызовите логический преобразователь;

- введите с клавиатуры в нижнее окно панели преобразователя логическое выражение ab + b’с (операции ИЛИ соответствует знак +, инверсия обозначается апострофом);

- для реализации схемы на элементах И-НЕ нажмите клавишу А В —> NAND на панели логического преобразователя.

Логический преобразователь выведет на рабочее поле схему, реализующую функцию, описываемую введенным логическим выражением. К полученной схеме подключите генератор слов, запрограммированный на формирование восьми слов, соответствующих числам от 0 до 7.

Переведите генератор слов в пошаговый режим. Включите схему. Последовательно подавая на входы схемы слова из заданной последовательности, заполните таблицу истинности (таблица 2.15).

Таблица 2.15 — Таблица истинности схемы, реализующей функцию F = ab + b’c

a	b	c	(ab)’	(b’c)’	F
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

2.2.10 Отчёт должен содержать результаты выполненной лабораторной работы по всем пунктам методического указания, в том числе заполненные таблицы 2.7 и 2.15 и синтезированную по пункту 2.2.7 схему.