ośrodek dydaktyczny - Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski

UNIWERSYTET ŚLĄSKI
INSTYTUT FIZYKI
ZAKŁAD METOD KOMPUTEROWYCH FIZYKI I ELEKTRONIKI
PRACOWNIA ELEKTRONICZNA
ĆWICZENIE NR 4-B
BADANIE BRAMEK LOGICZNYCH Z WEJŚCIEM SCHMITTA
(BADANIE ZJAWISKA HAZARDU)
I. CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest poznanie działania i wykorzystanie bramek logicznych
z wejściem Schmitta do konstrukcji generatorów fali prostokątnej a także zastosowania ich do
wyeliminowania tak zwanego hazardu w układach elektronicznych .
II. WYMAGANE WIADOMOŚCI
1. Algebra Boole’a . Dwójkowy i szesnastkowy zapis liczb naturalnych.
2. Działanie przerzutnika Schmitta oraz schemat bramki Schmitta.
3. Budowa generatorów fali prostokątnej oraz generatorów impulsu pojedynczego.
4. Linie opóźniające.
1
III. PRZEBIEG ĆWICZENIA
1. BADANIE ZJAWISKA HAZARDU
W pierwszym etapie ćwiczenia należy przygotować tabelki poniższych funkcji wg wzoru:
n
0
...
A
0
B
0
C
0
Yteor.
Yzm.
a) Zbudować układ realizujący funkcje:
Y
A B * AC
Do wyjścia układu podłączyć przerzutnik RS, którego zadaniem będzie rejestracja krótkich
impulsów „0”. W pierwszej fazie badania układu sprawdzić czy zbudowany generator
prawidłowo realizuje zadaną funkcję. Wyniki zapisać w tabeli. Następnie przetestować układ
pod kątem generacji stanów „0” przy przejściach między stanami o wartości „1” (obserwując
wskazania przerzutnika RS). Odpowiednio dobierając ilość bramek NOT w szeregu
wyeliminować niepożądany impuls. Narysować schemat zmodyfikowanego układu.
b) Zbudować grupę antyhazardową realizując funkcję:
Y
AB * AC * BC
Postępować podobnie jak w podpunkcie a.
2. BADANIE GENERATORA IMPULSU POJEDYNCZEGO
Za pomocą bramki NOT połączonej jak na schemacie zbudować generator impulsu
pojedynczego. Obserwacje pracy generatora prowadzić na oscyloskopie podając sygnał z
impulsatora ręcznego (A,B,C). Określić długość impulsu
w zależności od pojemności
kondensatora C i oporu R w linii opóźniającej. Pomiaru długości impulsu można dokonać
podając sygnał prostokątny na wejście X o częstotliwości około 100Hz natomiast wyjście Y
podłączyć do oscyloskopu. Zbadać zależność czasu trwania impulsu od R i C dla ustalonego
R zmieniać C od 10nF do 100nF oraz ustalonego C zmieniać R od 10k do 100k.
2
3. BADANIE GENERATORA FALI PROSTOKĄTNEJ
Do bramki NOT z wejściem Schmitta należy podłączyć oscyloskop i częstościomierz
na wyjście oraz opornicę i pojemnością dekadową zgodnie ze schematem tak by powstały
układ był generatorem. Za pomocą bramki NOT i dostępnych elementów w zbudowanym
generatorze fali prostokątnej
przeanalizować od jakich elementów zależy generowana
częstotliwość badanego układu. Sporządzić wykresy zależności częstotliwości od pojemności
f(C ) dla ustalonego R=10k
pojemności 100nF ,1
,100k
oraz częstotliwości od rezystancji f(R ) dla ustalonej
F.
IV. OPRACOWANIE ĆWICZENIA
1. Zamieścić opis literaturowy wraz ze schematem bramki NOT z wejściem Schmitta .
2. Narysować układ w którym realizowany jest hazard wraz z wykresami czasowymi a także
narysować grupę antyhazardową wraz z opisem eliminacji przy jej pomocy hazardu.
3.
Sporządzić charakterystyki f ( C) i f ( R ) badanych generatorów oraz wykreślić wykresy
czasowe badanych układów.
4. Wykreślić charakterystykę t(C ) i t( R) dla generatora impulsu pojedynczego
V. LITERATURA
1.
A. Filpkowski, ”Ukady elektroniczne analogowe i cyfrowe” EIT 2005r.
2.
J. Kalisz, ”Podstawy elektroniki cyfrowej” WKŁ 2002r
3.
P. Horowitz, W Hill, ”Sztuka elektroniki” WKŁ 2002r.
4.
M. Pióro, ”Podstawy elektroniki” WSiP 2005r.
5.
A. Chwaleba, ”Pracownia elektroniczna” WSiP 2002r.
6.
J. Piecha, ”Elementy cyfrowe TTL” Skrypt Uniwersytetu Śląskiego 1985.
3
A
Schemat układu realizującego hazard
A
1
2
1
A
3
2
1
A
3
Wyj
2
B
1
A
3
2
C
Schemat powyższego układu wraz z grupą antyhazardową
Text
A
1
2
A
1
A
3
2
1
B
A
1
2
8
3
2
1
C
A
A
Wyj
9
3
2
Schemat rejstratora impulsu
Wej
1
A
Schemat Generatora
3
2
1
1
A
A
2
3
2
Reset
Schemat generatora impulsu pojedyńczego
A
Wej.
1
2
4
Wyj.
Wyj