выполнить моделирование и измерения;
заполнить отчет см. Приложение 1.
Задания:
1. Исследование логических элементов
Рисунок 1. - Исследование логических свойств типовых элементов
Для этого выполнить следующие шаги:
- вызвать на рабочее поле Multisim файл lr01.1.ms14 из папки LR-STevm;
- подключая вход логических элементов к переключателям S1, S2, а выход - к логическому индикатору Y (к вольтметру Р1 или ко входу осциллографа), составить таблицы состояния (истинности) в соответствии с таблицей 1;
Таблица 1 - Таблица состояния исследуемого элемента
| А | В | Входное напряжение | Y | Выходное напряжение |
- управление переключателями S1 и S2 осуществляется кнопками А и В (английский шрифт) или всплывающей кнопкой при наведении курсора на изображение переключателя. Входное и выходное напряжения измерять вольтметром (или двумя одновременно), либо осциллографом по двум каналам;
- установить соответствие полученной таблицы состояния функциональному назначению элемента.
Примечания:
1 Если логический элемент имеет один вход, то заполняется один столбец (тот, переключатель которого был использован при исследовании).
2 Число необходимых приборов может быть увеличено, например, копированием.
3 Функциональный генератор используется для исследования триггера Шмитта. С выхода генератора формируется однополярное (положительное) напряжение треугольной формы частотой 1...100 Гц. При этом амплитуда напряжения не должна превышать напряжения питания микросхемы. Для исключения разнополярного выходного сигнала использовать настройку функционального генератора смещение Offset.
2 Исследовать работу логического элемента резисторно-транзисторной логики (РТЛ) по схеме рисунка 2
Рисунок 2 - Схема исследования РТЛ элемента
Для этого выполнить следующие шаги:
- вызвать на рабочее поле Multisim файл lr01.2.ms14 из папки LR-STevm - последовательно устанавливая переключателями S1 и S2 низкий и высокий уровни входного напряжения (логический “0” и “1”), составить таблицу состояния элемента (таблица 2);
| А | В | Входное напряжение | Y | Выходное напряжение |
- известными методами получить аналитическое выражение логической функции элемента;
- получить график статической характеристики РТЛ элемента. Для этого выходы S1 и S2 подключить к источнику V1 и вести анализ в режиме «DC Sweep», задавая изменение напряжения источника V1 от 0 до 5 В. Выходным параметром установить напряжение на выходе (точка 3).
По графику отредактированной статической характеристики рассчитать аналитически коэффициент усиления и определить зону напряжения, при прохождении которой входным сигналом элемент меняет состояние с высокого уровня на низкий.
Исследовать зависимость величины выходного напряжения элемента от значения сопротивления нагрузочного резистора R4, коммутируя клавишу R (на увеличение процентного значения R4 коммутировать клавишу R совместно с клавишей Shift), либо использовать всплывающий ползунок при наведении курсора на R4.
Построить график и определить номинальное значение нагрузки при напряжении, соответствующем логической единице, равном и более 2,5 В. В зависимости от полученных результатов исследования скорректировать настройку логических индикаторов.
3. Снять статическую характеристику логического элемента
Рисунок 3 - Схема снятия статической характеристики логического элемента
Для этого выполнить следующие шаги:
- вызвать на рабочее поле Multisim файл lr01.3.ms14 из папки LR-STevm
- выполнить моделирование на частоте функционального генератора 1 Гц для исключения влияния на статическую характеристику быстродействия исследуемого элемента по схеме, приведённой на рисунке 2.3. При указанном подключении измерительных каналов А и В осциллографа, положение переключателя режима развертки должно соответствовать B\A. По полученному на экране осциллографа изображению статической характеристики установить минимальное, максимальное и среднее напряжения переключения, рассчитать коэффициент усиления. Сравнить с паспортными данными.
Примечания
1 Частота функционального генератора 1...100 Гц, вид напряжения треугольный пилообразный, треугольное напряжение - однополярное положительное (используется настройка смещения Offset).
2 Режим работы развёртки - одноразовый (Sing.).
4 Определить динамические параметры (среднее время задержки распространения сигнала) логического элемента
Рисунок 4 - Исследование быстродействия логического элемента
Для этого выполнить следующие шаги:
вызвать на рабочее поле Multisim файл lr01.4.ms14 из папки LR-STevm
- установить переключатель запуска горизонтальной развертки в положение «А», то есть синхронизация от положительного перепада сигнала, поступающего по каналу А;
- установить переключатель запуска горизонтальной развертки в положение «Sing.» и уровень запуска развёртки Level в 1 В;
- время развёртки 1.10 нс;
- функциональный генератор должен быть настроен на формирование питания исследуемой микросхемы, частотой 1...10 МГц с относительной длительностью 10.15 %;
- по осциллограмме определить время задержки распространения сигнала при переключении с 1 на 0, с 0 на 1 и среднее время. Сравнить полученный результат с паспортными данными. Отредактированную диаграмму поместить в отчёт.
4 Разработать и исследовать схему логического устройства с помощью логического преобразователя (Logic Converter).
Для этого выполнить следующие шаги:
- вызвать на рабочее поле Multisim файл lr01.5.ms14 из папки LR-STevm.
На схемах, показанных на рисунках рисунок 5 и 6, показан логический преобразователь с развернутой лицевой панелью, активизированный на работу с логическим устройством с тремя входами (A, B, C), переключатели S1, S2, S3 и логический пробник Y для анализа будущей схемы логического устройства;
Рисунок 2.5 - Синтез логического устройства
- в предлагаемую на лицевой панели таблицу истинности внести значение выходного сигнала логического устройства (правый столбец), выделяя курсором мыши;
- таблица истинности задается преподавателем в виде таблицы 2 в файле lr01.5.ms14;
Рисунок 6 - Лицевая панель логического преобразователя
Таблица 2 - Таблица истинности
| A | B | C | Y | A | B | C | Y |
- для получения аналитического выражения необходимо нажать кнопку 
или 
.
При коммутации последней кнопки аналитическое выражение дается в минимальной форме;
- для создания схемы логического устройства коммутируются кнопки 
или 
. В последнем случае схема реализуется только на элементах И-НЕ;
- подключить S1, S2, S3 ко входам полученной схемы, к выходу подключить логический пробник Y и составить таблицу состояния. Сделать вывод о соответствии полученной таблицы заданной.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Наименование и цель работы.
2. Электрические расчётные схемы и копия схемы цепи, собранной на рабочем поле программной среды MS14.
3 Назначение логических элементов и схем на их основе, цель исследований.
4 Изложение результатов выполнения программы работ по всем пунктам:
- постановка задачи;
- представление принципиальной схемы, описание работы схемы и процесса проведения эксперимента;
- оформление полученных результатов в виде таблиц, графиков, временных диаграмм или осциллограмм;
- провести анализ полученных результатов, дать сравнительную оценку и выводы;
- графическую часть представлять в машинном виде.
5 Сделать заключение и подвести итоги.
Приложение 1
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ВТиЗИ
ОТЧЕТ
по лабораторной работе 
1 (Lr01)