Лабораторная работа № 1 Основные радиоэлектронные измерения и измерительные приборы (стр. 16 )

Рис. 7

IKH — максимальный ток коллектора (насыщенного транзистора):

,

IбН — ток базы начала насыщения:

.

Если Iб ³ IбН, то транзистор насыщен, иначе — нет. Найдем условие насыщения. После заряда конденсатора в цепи базы открытого транзистора (за время восстановления) в ней установится ток:

,

тогда для насыщения необходимо, чтобы

,

что при ЕСМ=ЕК дает:

. (10)

Глубина насыщения характеризуется величиной:

. (11)

3. Лабораторные задания

В экспериментальной схеме установки (рис. 8) используются элементы: VT1 и VT2 — транзисторы МП20Б, С1= С2 = 0.022 мкФ, VD1 и VD2 — диоды Д311А, RK1 = RK2 = 8.2 кОм, R1 = R2 = 51 кОм. Для рис. 1 Rб1 = Rб2 =51 кОм, для рис. 6 (мультивибратор с отключающимися диодами) Rб1 = Rб2 =220 кОм.

3.1. Смонтировать и наладить схему мультивибратора по рис. 1. Вместо диодов следует использовать шунты.

3.2. Снять временные диаграммы напряжений на коллекторе (UK) и базе (Uб) каждого транзистора и измерить потенциалы, соответствующие открытому и закрытому состояниям каждого транзистора, а также длительность этих состояний (Т1 и Т2) и время переднего фронта (tф-) и заднего (tф+). Измеренные значения сравнить с расчетными (теоретическими). Все 4 временные диаграммы должны быть сняты в едином масштабе, с одним и тем же началом координат и расположены друг под другом на 1-й стороне листа. Лучше всего в этом случае для измерений подходит 4-лучевой осциллограф. Однако же можно обойтись и 2-лучевым (и даже 1-лучевым) осциллографом, если учесть, что исследуемые сигналы периодические и в каждом периоде их взаимное временное положение повторяется. Для снятия осциллограмм нужно развертку осциллографа синхронизировать от одного и того же сигнала (режим внешней синхронизации), а сигналы на входы «Y» подавать поочередно (в 2-лучевом осциллографе — попарно), например, UK1 и UБ1, потом UK2 и UБ2.

3.3. Смонтировать схему мультивибратора с улучшенной формой напряжения (с отключающимися диодами) (рис. 6). Измерить длительность фронтов и сравнить ее с таковой в первой схеме (без диодов).

Рис. 8

4. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

4.1. Обе исследуемые схемы мультивибратора.

4.2. Рабочие формулы расчета параметров импульсов.

4.3. Эскизы напряжений в цепях коллектора и базы.

4.4. Анализ рассчитанных и измеренных параметров импульсов.

5. Контрольные вопросы

1. Почему колебания мультивибратора имеют почти прямоугольную форму? От чего зависит импульсная амплитуда этих колебаний и длительность переднего фронта?

2. Почему мультивибратор генерирует колебания?

3. Каковы ограничения на выбор величин RK1 и RK2?

4. Что определяет длительность периода колебаний мультивибратора и из каких частей он состоит?

5. Каковы ограничения на выбор величины Rб1 и Rб2?

6. Литература

1. Молчанов А. П., Занадворов П. М. Курс электротехники и радиотехники. М.: Наука, 1976. С. 410—415, 421—424, 146—150.

2. Кабардин О. Ф. Транзисторная электроника. М.: Просвещение, 1972.

3. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам / Под ред. Н. Н. Горюнова. М.: Энергия, 1977.

4. Практикум по полупроводникам и полупроводниковым приборам / Под ред. Шалимовой К. В. М.: Высшая школа, 1968.

Лабораторная работа № 11

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

1. Цель работы

Изучение принципов построения логических цепей на интегральных микросхемах, практическая сборка этих цепей и осуществление заданных логических операций, а также изучение принципа работы счетчиков, дешифраторов и арифметических устройств.

2. Краткие теоретические сведения

2.1. Введение.

В современном физическом эксперименте все чаще применяется сложная радиотехническая аппаратура, измерения выполняются с высокой степенью точности, а количество информации, подлежащее обработке, значительно. В связи с этим возникает необходимость в преобразовании выходного сигнала в цифровую форму и в обработке его на быстродействующей ЭВМ, которая нередко является частью экспериментальной установки. Переход к интегральным микросхемам существенно изменил способы построения электронной аппаратуры, поскольку изделия микросхемотехники представляют собой законченные функциональные узлы.

В данной работе изложены основы булевой алгебры, принципы конструирования логических цепей на интегральных микросхемах и практические рекомендации по построению этих цепей и осуществлению в них соответствующих логических операций.

По выполняемым элементарным функциям интегральные схемы делятся на две большие группы: цифровые (логические) и аналоговые. Мы рассмотрим только первую группу. Эти интегральные схемы предназначены для реализации логических функций и обработки информации, представленной в цифровом виде. Логические интегральные схемы характеризуются конечным числом состояний схемы, что определяется конечным числом уровней напряжений, действующих в схеме. Обычно напряжение может принимать только два значения: высокий уровень — условное обозначение «1» и низкий уровень — «0». В соответствии с этим для анализа и синтеза этих схем используется математический аппарат, связанный с функциями и переменными, принимающими только два значения, и называемый алгеброй логики или булевой алгеброй с соответствующими функциями и переменными.

2.2. Булевы функции.

Наиболее простые булевы функции — это функции одного аргумента. Таких функций существует четыре (табл. I). Черта над переменной или функцией обозначает их инверсию (отрицание).

Булевы функции одного аргумента. Таблица I

	Значение аргумента X	Формулы функций F=…	Названия функций F
0	1
Значения функций	0 0 1 1	0 1 0 1	0 X 1	Константа 0 Переменная X Отрицание X Константа 1

Отрицание (функция НЕ) может быть реализовано при помощи фазоинверторов, причем под изменением фазы здесь понимают замену высокого уровня входного напряжения «1» на низкий «0» и наоборот. В простейшем случае ее можно осуществить с помощью контакта, параллельного нагрузке (рис. 1).

Рис. 1. Реализация функции НЕ и ее обозначение:

разомкнутый контакт соответствует Х=О, замкнутый — Х=1

Важнейшие булевы функции двух аргументов Таблица 2

	Значение аргументов	Формулы функций F=…	Названия функций F
X1	0	0	1	1
X2	0	1	0	1
Значения функций	0 0	0 1	0 1	1 1	X1×X2 X1+ X2	Логическое “И” Логическое “ИЛИ”
1 1	1 0	1 0	0 0		Отрицание “И” Отрицание “ИЛИ”
0 1	1 0	1 0	0 1	X1~ X2	Сумма по модулю 2 Эквивалентность
0 0	0 1	1 0	1 1	X1 X2	Переменные X1 Переменные X2
1 1	1 0	0 1	0 0		Отрицание X1 Отрицание X2
0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	Константа 0 Константа 1

Константы «0», «1» и переменная «Х» могут быть осуществлены непосредственным соединением нагрузки с источником низкого уровня напряжения, высокого уровня и с источником сигнала «Х» соответственно.

Булевы функции двух аргументов приведены в табл. 2. Функция «И» принимает значение, равное 1, тогда, когда оба ее аргумента равны 1. Говорят, что данная функция выполняет логическое перемножение переменных. Данную функцию выполняют обычная схема совпадений или последовательно соединенные пары контактов (рис. 2). Функция «ИЛИ» принимает значение, равное 1, тогда, когда хотя бы один ее аргумент равен 1. Говорят, что эта функция выполняет логическое сложение переменных. Данную функцию выполняет схема сложения сигналов, например, параллельно соединенные пары контактов (рис. З).