|
В процессе выполнения данной лабораторной работы студент приобретает практические навыки работы в программе ElectronicsWorkbench, а также опыт в использовании палитры компонентов . Кроме того изучают различные способы схемотехнического моделирования самого широкого круга радиоэлектронных схем с применением палитры компонентов.
Лабораторная работа 2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОСТЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
Цель работы: Изучить принципы работы логическиx элементов и выполняемой ими функции, а также возможность построения простых логических схем в специализированной программе Multisim.
Теоретические сведения
Способы задания логических функций.
В цифровых устройствах используются микроэлектронные элементы, на входах и выходах
которых возможны два состояния, различающиеся значением какой-либо электрической величины – напряжения u или тока i. Одному из значений соответствует 0, другому – 1 (рис.1.1).
В комбинационных устройствах связь между выходными y 1 , y 2 , … , y m (рис. 1.2) и входными x 1 , x 2 , … , x n сигналами может быть задана функциями вида:
Рис. 1.2. Обозначение комбинационного устройства на функциональных схемах
Особенность входных (независимых переменных) и выходных сигналов (функций) заключается в том, что они могут принимать только два значения: 0 и 1. Такие функции называются логическими, а для их теоретического описания используется двоичная система счисления. Теоретической основой цифровых устройств, описываемых логическими функциями, является алгебра логики. Существуют три способа задания логических
функций (ЛФ) – словесное описание, таблица истинности и структурная формула.
Цифровые устройства разделяются на два класса: комбинационные устройства, которые не обладают памятью, и их логическое состояние однозначно определяется входными сигналами, имеющимися в данный момент времени, и последовательностные устройства, которые обладают памятью, и их логическое состояние определяется входными сигналами как в настоящий, так и в предыдущие моменты времени.
Комбинационные устройства реализуются, как правило, на отдельных ИС малой степени интеграции, либо изготавливаются в виде отдельной интегральной схемы средней степени интеграции.
Основными узлами сложных последовательностных устройств являются регистры, выполняющие операции хранения и сдвига логического числа ( логического уровня 1 или 0) на определенное число разрядов, счетчики, на выходах которых формируются числа, соответствующие количеству поступивших на входы сигналов, генераторы чисел (последовательностей), на выходах которых образуются заданные последовательности чисел. Последовательностные устройства (ПУ) могут быть синхронными, когда начало выполнения каждой логической операции четко фиксируется во времени (синхронизируется) поступлением синхронизирующего ( тактового) сигнала, и асинхронными, не имеющими
синхронизирующих сигналов. Как правило, более быстродействующими являются асинхронные устройства, однако правильная организация их работы оказывается сложнее, чем у синхронных устройств. В системах дальней радиосвязи, цифрового телевидения и мобильной сотовой связи, радиолокации обычно используются асинхронные ПУ, входящие в цифровые системы фазовой синхронизации, когерентные демодуляторы сигналов, частотные дискриминаторы. Синхронные ПУ нашли широкое применение в системах проводной и радиорелейной связи, устройствах сопряжения персональных компьютеров с периферийной аппаратурой, в радиотелеметрических системах, многоканальных телекоммуникационных системах передачи информации.
При проектировании цифровых устройств РТС, применяемых в информационных радиосистемах, т. е. связанных с передачей, приемом и преобразованием информации, необходимо решать задачу преобразования аналогового сигнала в цифровой код путем перехода к рассмотрению квантованных по уровню выборочных значений сигнала, и обратную задачу преобразования цифрового кода в аналоговое колебание. Эти процедуры выполняются с помощью аналого-цифровых (АЦП) и цифроаналоговых (ЦАП) преобразователей, в состав которых входят и ПУ, выполняющие функции устройств управления и сдвига, выборки и хранения, преобразования кодов.
В зависимости от условий перехода комбинационного устройства из одного состояния в другое различают статические и динамические состязания. Если для двух последовательных во времени соседних состояний сигналов на входах состояние выхода должно оставаться неизменным, то состязания в устройстве называют статическими. Если два последовательных во времени соседних состояния входов должны иметь переход состояния на выходе, то состязания в устройстве называются динамическими. Статические состязания подразделяют на единичные (1- состязания) и нулевые (0-состязания).
Единичные состязания появляются в случае, когда при изменении входных сигналов на выходе комбинационного устройства должно сохраниться значение логической 1, а в результате состязаний появляется логический 0. При нулевых состязаниях во время переходного процесса появляется логическая 1 при значениях сигналов на входах, сохраняющих логический 0 на выходе.
Do'stlaringiz bilan baham: |
