Практикум по микроэлектронике (стр. 16 )

Варианты схем сумматоров

Вариант 1 Вариант 2

Вариант 3 Вариант 4

Литература: 3, стр. 38-45; 5, стр.78-91

Контрольные вопросы

1. Способы представления логических функций?

2. Набор базовых логических функций, используемый в работе?

3. Правила преобразования логических выражений?

4. Принципы получения таблицы соответствия, карты Карно?

5. Получение логической формулы по словесному описанию, таблице соответствия, карте Карно?

6. Минимизация логических выражений?

7. Преобразование логической формулы для возможности реализации ее на конкретном наборе логических элементов?

Тема 13. Исследование импульсных устройств

Цель: Изучение принципа работы и исследование характеристик компаратора, мультивибратора (в автогенераторном и ждущем режимах) и генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН).

Подготовка к работе.

1. Начертить схему триггера Шмитта на операционном усилителе.

2. Начертить схемы мультивибратора и ГЛИН на операционном усилителе.

3. Рассчитать длительности импульса и паузы, амплитуду выходных сигналов симметричного мультивибратора, собранного на ОУ типа 140УД8 при Еи. п-15 В; значения емкостей конденсаторов и сопротивлений резисторов в соответствии с номером бригады приведены в табл. 6.1.

4. Рассчитать максимальное значение выходных импульсов ГЛИН при Uсм = 20 мВ. Значения емкостей конденсаторов С, сопротивлений резисторов R и времени t приведены в табл. 13.1 в соответствии с номером бригады.

Ход работы

1. Собрать триггер Шмитта, определить U+вых тах, U - вых тах, напряжение гистерезиса Uг, а также пороги срабатывания Ucp и отпускания Uотп для заданного значения β (коэффициента ПОС). Рассчитать Uг по формуле Uг = (U+вых тах,+U - вых тах)β и сравнить с результатами эксперимента.

2. Собрать симметричный мультивибратор в режиме автоколебаний на ОУ 140УД8. Для максимального значения сопротивления Roc зарисовать осциллограмму uвых, измерить напряжение Uвых mах, период колебаний Т, длительность импульса tи. Сравнить измеренные параметры мультивибратора с расчетными.

3. Собрать несимметричный мультивибратор и, поочередно изменяя сопротивления резисторов Roc, R', R", наблюдать за изменениями параметров импульсов выходного напряжения. При минимальных и максимальных значениях Roc, R', R" зарисовать осциллограммы uвых, измерить напряжения Uвых mах, период Т, длительности импульса tи и паузы tn.

Таблица 13.1 - Значения емкостей конденсаторов С, сопротивлений резисторов R и времени t

№	Триггер Шмита β	Мультивибратор на ОУ	ГЛИН
С, мкФ	R1 кОм	R2 кОм	Roс. кОм	С, нФ	R, кОм	t, c
1	0,10	0,68	12	1,6	120	1,0	2,0	10-4
2	0,15	0,33	15	1,2	130	1,5	2,2	2∙10-4
3	0,07	0,47	18	1,5	200	2,5	3,0	0,5∙10-4
4	0,04	0,68	11	1,1	180	3,3	3,3	1,5∙10-4
5	0,2	0,33	10	2,0	91	1,2	1,8	2∙10-4
6	0,05	0.47	18	1,8	120	1,0	1,5	2,5∙10-4
7	0,03	0,68	15	1,2	200	1,5	1,6	2∙10-4
8	0,08	0,33	12	1,5	180	3,3	2,4	0,5∙10-4
9	0,12	0,47	11	1,6	150	1,5	3,0	1,5∙10-4
10	0,06	0,68	12	1,2	100	1,2	3,3	3∙10-4

4. Для мультивибратора в ждущем режиме на ОУ 140УД8 (см. рис. 6.5, а) определить напряжение Uвх, при котором начинает работать мультивибратор, а также измерить напряжение Uвых mах и длительность импульса tw.

5. Собрать ГЛИН на ОУ 140УД8 (см. рис. 6.8), снять осциллограммы выходных импульсов; измерить длительность периода Т, длительности рабочего Tр и обратного Тобр хода, Uвых mах выходных импульсов, рассчитать коэффициент использования ЭДС источника питания КЕ

Методические указания по выполнению практической работы

1. Измерение напряжения Uвых mах, длительности и других параметров импульсов производят с помощью осциллографа.

2. Напряжения U+вых тах,+U - вых тах Ucp, Uотп, Uг, триггера Шмитта определяют по осциллограммам, как показано на рис. 6.2в. При этом Ucp= Uотп+ Uг. Входное напряжение должно быть в пределах 0,3-0,5 В,

3. Приводя в отчете осциллограммы по осям абсцисс и ординат, необходимо указать масштабы (по оси абсцисс - мкс/см, по оси ординат - В/см). Усиление сигнала осциллографом следует выбирать таким, чтобы изображение занимало по вертикали около 2/з экрана.

4. Расчет коэффициента использования ЭДС источника питания ГЛИН осуществляют по формуле КЕ=Uвых mах/Eип, где Uвых mах измеряют с помощью осциллографа.

5. Для уменьшения времени, при котором ключ (транзистор Т) открыт, прямоугольные импульсы с генератора низкой частоты (ГЗ-36А) предварительно должны поступать на дифференцирующую RC-цепь.

С выхода этой цепи снимаются управляющие импульсы uупр, форма которых представлена на рис. 13.8,в.

Литература: 2, стр. 134-142; 11, стр.48-56

Контрольные вопросы

1 Что такое компаратор и для чего он применяется?

2. Что такое триггер Шмитта?

3. Что называют напряжением гистерезиса?

4. Какая обратная связь и почему применяется в триггере Шмитта?

5. Чем определяются длительности импульса и паузы в мультивибраторе на ОУ?

6. Для чего необходимы диоды в мультивибраторе на ОУ?

7. Из каких соображений определяют коэффициент положительной обратной связи β в мультивибраторе?

8. От чего зависят в мультивибраторе на ОУ минимальная и максимальная частоты повторения импульсов?

9. Что такое коэффициент использования ЭДС источника питания и коэффициент нелинейности ГЛИН?

10. Чем определяется максимальное значение выходного напряжения ГЛИН на ОУ?

11. Каково назначение транзистора в ГЛИН на ОУ?

Тема 14. Исследование компенсационного стабилизатора напряжения

Цель работы. Научиться определять экспериментально параметры стабилизаторов напряжения. Проверить правильность расчетов, выполненных в курсовой работе. Закрепить знания, полученные на лекциях.

Используя моделирующую программу Electronics Workbench и результаты расчета КСН собрать схему испытуемого КСН (пример такой схемы показан на рис.8.1). Постоянная и переменная составляющие входного напряжения создаются отдельными источниками напряжения Е1 и Е2. Действующее значение переменной ЕДС определяется по формуле

, (8.1)

где q1 – коэффициент пульсаций входного напряжения.

Амперметр PA1 измеряет ток нагрузки, вольтметр PV1 измеряет постоянную составляющую выходного напряжения, а PV2 переменную составляющую (пульсации) этого же напряжения.

Рисунок 14.1 - Схема КСН в моделирующей программе Electronics Workbench

Установить напряжение источника Е1 = U1НОМ. Рассчитать и установить сопротивление нагрузки, обеспечивающее номинальный ток нагрузки. Установить потенциометр R7 в одно из крайних положений, замерить напряжение на нагрузке UH = U2. Повторить опыт для другого крайнего положения потенциометра R7. Убедиться, что возможно регулирование напряжения U2 в обоих направлениях относительно номинального значения.

Потенциометром R7 установить номинальное напряжение U2.

1.1. При номинальном входном напряжении Е1 = U1НОМ замерить ток нагрузки, постоянную и переменную составляющие напряжения на нагрузке. Результаты измерений занести в табл.1.1.

1.2. Повторить п. 1.2. при минимальном и максимальном входном напряжении. Результаты измерений занести в табл.8.1.

Повторить пункты 1.1. и 1.2. при сопротивлении нагрузки, обеспечивающем половинный ток нагрузки и практически нулевой ток нагрузки. Результаты измерений занести в табл.14.1.

Для всех экспериментальных точек рассчитать коэффициент пульсаций выходного напряжения q2 и коэффициент сглаживания КС по формулам

, , . (8.2)

Рассчитать коэффициент стабилизации по форм; 2, 3; 1, 3; 4, 5; 5, 6; 4, 6; 7, 8; 8, 9; 7, 9 табл.14.1.