1.Лабораторное оборудование и инструменты:

- лабораторный комплекс ЛКЭЛ – 1 «Электроника»;

- модуль «Комбинаторная логика»;

- модуль «Импульсная логика»;

- наборы соединительных проводов и монтажных инструментов;

- осциллограф С1-131/1

Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы

Генераторы данной группы формируют на выходе напряжение импульсной формы. Основу их работы, как и любого генератора, составляет положительная обратная связь. Однако, в отличие от большинства генераторов синусоидальных колебаний, в релаксационных генераторах активные элементы или входят в режимы насыщения и отсечки, или приближаются к этим режимам. Простейшим генератором такого типа является обычный мультивибратор на транзисторах. Однако существенное отклонение формы выходного напряжения от прямоугольной и сложности регулировки частоты ограничивают использование мультивибратора в практических устройствах. 

Генераторы на логических элементах это многочисленная группа генераторов прямоугольных импульсов, которые отличаются простотой схемной реализации, имеют низкую стоимость и малые весогабаритные показатели. 

DD1,DD2 – логические элементы 2И-НЕ, R – резистор, C – конденсатор

Рисунок 3.1 Генератор на двух ТТЛ-элементах

В схеме рисунке 1.3 элемент DD1 при помощи резистора R вводится в линейный режим. Емкость С периодически перезаряжается через резистор R и выходное сопротивление одного из элементов. При достижении порогового напряжения (U_а на рис.3.2) DD1 меняет свое состояние на противоположное и на выходе формируется напряжение, форма которого близка к прямоугольной.

Рисунок 3.2 Эпюры напряжений на элементах генератора

Инструкция по технике безопасности:

1. Перед началом выполнения лабораторной работы:

1.1 Изучите описание этой работы;

1.2 Выполняется работа на одном стенде группой из двух и более человек одновременно;

1.3 Приступайте к выполнению работы только с разрешения преподавателя;

1.4 Убедитесь, что питание стенда отключено. Для этого проверьте положение выключателя «Сеть» на передней панели стенда. Выключатель должен быть в нижнем положении.

1.5 Особое внимание обратите на исправность изоляции соединительных проводов.

2 Во время выполнения работы:

2.1 Выполните сборку схемы на отключённом стенде;

2.2 Предъявите схему для проверки преподавателю;

2.3 При подачи питания на схему предупредите работающих в группе;

2.4 Все переключения в схеме производите только при обесточенном стенде; после пересоединения схему вновь предоставьте на проверку преподавателю;

2.5 Категорически запрещается касаться руками клемм, открытых токоведущих частей приборов в схеме, находящихся под напряжением;

2.6 При возникновении в схеме каких либо неисправностей или при обнаружении запаха тлеющей изоляции быстро отключите её от сети и оповестите преподавателя; самостоятельно устранять неисправности оборудования категорически запрещается.

3 После выполнения лабораторной работы:

3.1 Обесточьте стенд, разберите схему;

3.2 Уберите соединительные провода, дополнительные приборы в указанное преподавателем место;

3.3 Сдайте рабочее место лаборанту.

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1. Ознакомьтесь с теоретическими положениями.

2. Ознакомьтесь с приборами и оборудованием, необходимыми для выполнения работы.

3. Запишите их основные технические данные в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Технические данные приборов

Наименование прибора и оборудования	Количество	Род тока (только для измерительных приборов)	Условное обозначение на схеме	Предел измерения	Класс точности	Марка

4. Выполнить в отчёте схемы электрические принципиальные генераторов на логических элементах (рис.3.3, 3.4)

5. Произвести сборку схемы генератора на логическом элементе 2И-НЕ с триггером Шмита (рис.3.3).

6. Предъявить схему для проверки преподавателю.

7.Снять осциллограмму выходного сигнала.

8. Произвести сборку схемы генератора на логических элементах 3И-НЕ (рис.3.4).

9.Снять осциллограмму выходного сигнала.

DD1 – логический элемент 2И-НЕ с триггером Шмитта в интегральном исполнении, R₁ – резистор 10 кОм, C₁ – конденсатор 10 нФ

Рисунок 3.3 Схема электрическая принципиальная мультивибратора на логических элементах

DD1, DD2 – логический элемент 2И-НЕ в интегральном исполнении, R₁, R₂ – резисторы 10 кОм, C₁, С₂ – конденсаторы 10 нФ

Рисунок 3.4 Схема электрическая принципиальная мультивибратора на логических элементах

Контрольные вопросы

1. Укажите основные параметры генераторов прямоугольных импульсов

2.Приведите определение скважности импульса

3. Чему равна скважность импульсов симметричного мультивибратора?

4. Приведите основные области применения импульсных генераторов

5. Укажите достоинства и недостатки генераторов импульсов на логических элементах.

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Номер лабораторной работы и её тема.

2. Учебная цель работы.

3. Таблица 3.1 Технические данные приборов.

4. Рисунок 3.1 Схема электрическая принципиальная мультивибратора на логических элементах.

5.Рисунок 3.2 Схема электрическая принципиальная мультивибратора на логических элементах.

6.Графики выходного напряжения.

Методические указания

к выполнению

лабораторной работы № 4

«Исследование шифратора и дешифратора»

Учебная цель: на практике подтвердить принцип действия шифратора и дешифратора.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС:

Студент должен

уметь:

• использовать типовые средства вычислительной техники и программного обеспечения;

знать:

• виды информации и способы её представления в электронно-вычислительной технике;

Обеспеченность занятия (средства обучения): Лабораторный комплекс ЛКЭЛ – 1 «Электроника», модуль «Комбинаторная логика», модуль «Импульсная логика», наборы соединительных проводов и монтажных инструментов

Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы

Основными видами преобразования информации являются шифрование и дешифрование (сжатие данных и обратное преобразование). Для реализации таких преобразований служат шифраторы и дешифраторы. Они представляют собой комбинационные устройства, поскольку состоят только из логических элементов, а элементов памяти не имеют.

Шифратором, или кодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную. Входам шифратора последовательно присваиваются значения десятичных чисел, поэтому подача активного логического сигнала на один из входов воспринимается шифратором как подача соответствующего десятичного числа. Этот сигнал преобразуется на выходе шифратора в двоичный код. Согласно сказанному, если шифратор имеет n выходов, число его входов должно быть не более чем 2ⁿ. Шифратор, имеющий 2ⁿ входов и n выходов, называется полным. Если число входов шифратора меньше 2ⁿ, он называется неполным.

При построении шифратора для получения натурального двоичного кода учитывают, что единицу в младшем разряде такого кода имеют нечётные десятичные цифры 1, 3, 5, 7, 9 т.е. на выходе младшего разряда должна быть лог. 1, если она есть на входе №1 или на входе №3 и т.д. Поэтому входы под указанными номерами через элемент ИЛИ соединяются с выходом младшего разряда.

Единицу во втором разряде двоичного кода имеют десятичные цифры 2, 3, 6, 7,входы с этими номерами через элемент ИЛИ должны подключаться к выходу шифратора, на котором устанавливается второй разряд кода. Аналогично, входы 4, 5, 6, 7 через элемент ИЛИ должны быть соединены с выходом, на котором устанавливается третий разряд, так как их коды имеют в этом разряде единицу, и так далее.

Схема шифратора, построенная в соответствии с изложенным принципом, изображена на рисунке 2.7. Данный шифратор превращает сигнал лог.1 на одном из нескольких входных зажимов в выходную кодовую комбинацию. Поэтому для шифратора используют также название «кодер», а на его условном обозначении пишут буквы CD.

Основное применение шифратора в цифровых схемах – это введение первичной информации с клавиатуры. При нажатии любой клавиши на соответствующий вход шифратора подаётся сигнал логической «1», который преобразуется на выходе в двоично-десятичный код. Причём такие схемы реализуются не только в персональных ЭВМ, но и в устройствах ввода информации в - мини и микроЭВМ, широко применяемых в промышленности в качестве микроконтроллеров обеспечивающих контроль параметров и управление технологическими процессами.

Рисунок 2.7 Схема электрическая принципиальная шифратора на элементах ИЛИ

При помощи шифраторов можно сжимать информацию, так как число разрядов натурального двоичного кода меньше числа разрядов унитарного кода. В цифровых схемах с помощью шифраторов также обеспечивается связь между различными устройствами посредством ограниченного числа линий связи. Так, например, в клавишных пультах управления ввод числовых данных может выполняться в унитарном коде нажатием одной из десяти клавиш, а ввод данных в микропроцессор производится в двоичном коде.

Дешифратором, или декодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из двоичной системы счисления в десятичную. Его графическое изображение представлено на рисунке 2.5. Согласно определению дешифратор относится к классу преобразователей кодов. Здесь также понимается, что каждому входному двоичному числу ставится в соответствие сигнал, формируемый на определённом выходе устройства. Таким образом, дешифратор выполняет действие обратное шифратору. Если число адресных входов дешифратора n связано с числом его выходов m соотношением m=2ⁿ, то дешифратор называют полным, если m>2ⁿ, дешифратор называют неполным.

Дешифраторы широко применяются в устройствах управления, вывода информации на цифровые индикаторы, в коммутаторах для распределения сигналов по различным цепям, для управления принтерами и выбора ячеек памяти в запоминающих устройствах при записи и считывании информации.

Инструкция по технике безопасности: