Электронный осциллограф

Комбинация сигналов R = S = 0 в таком триггере является запрещенной, т. к. при этом состояние триггера неопределенное.

Простейшие RS — триггеры самостоятельно в устройствах цифровой техники используются редко из-за их низкой помехоустойчивости.

2.2. Цифровые двоичные счетчики.

Цифровым счетчиком импульсов называется устройство, предназначенное для счета числа входных импульсов и запоминания этого числа в каком-либо коде. Счет числа импульсов является типовой операцией в устройствах цифровой обработки информации.

Обычно счетчики строят на основе триггеров, поэтому счет импульсов ведется в двоичной системе счисления.

Счетчики, осуществлявшие суммирование входных импульсов, называют суммирующими. Вычитающие счетчики уменьшают свои показания на единицу с

приходом каждого очередного импульса. Счетчики, выполняющие обе операции, называют реверсивными.

Состояние триггеров отражает число поступивших на вход счетчика импульсов в двоичной системе счисления (двоичном коде). Общее число возможных состояний (модуль счета) N счетчика определяется числом триггеров:

На рис.3.7.3 показана схема простейшего последовательного (асинхронного) счетчика импульсов, полученного путем последовательного соединения трех счетных триггеров.

В исходном состоянии все триггеры (разряды) устанавливаются в состояние "О" путем подачи на их входы установочного импульса (установка нуля). При поступлении первого входного импульса триггер Т1 (первый или низший разряд) подготавливается к переключению и по окончании входного импульса перейдет в состояние "1". В счетчик записывается число 1 (с кодом 001). По окончании второго входного импульса триггер Т1 переходит в состояние "0", а триггер Т2 — в состояние "1" (фиксируется число 2 с кодом 010) и т. д. После восьмого входного импульса все триггеры переходят в состояние "0" и счет повторяется.

На выходе каждого последующего триггера частота следования импульсов уменьшается в два раза. Это свойство используется для построения делителей частоты.

3. Порядок выполнения работы

3.1.Ознакомиться с назначением приборов и органов управления стендом.

3.2.Для подготовки стенда к работе установить два тумблера "Уровень логический" в нижнее положение.

3.3. Исследовать RS — триггер.

Собрать схему (рис.3.7.4). Включить тумблер "Питание".

Задавая тумблерами SA1 и SA2 с гнезд "Уровень логический" различные комбинации входных логических сигналов, подаваемых на входы R и S составить таблицу состояний триггера. Единице на выходе Q или Q соответствует свечение светодиодов. Результаты занести в табл.3.7.1.

Примечания:

1.Комбинация входных сигналов R = S = 0 является запрещенной.

2.Индекс t соответствует настоящему состоянию триггера, t -1 — предыдущему.

3.В состояние триггер переводить подавая соответствующие логические сигналы на входы S(set) и R(reset).

Выключить тумблер "Питание".

4. Исследовать двоичный четырехразрядный счетчик на ИКС К155ТМ2. Все переключатели установить в нулевое положение. Собрать схему (рис.3.7.5).

Включив питание, установить все разряды счетчика в исходное (нулевое) положение. Для этого кратковременно с помощью тумблера SA1 подать сигнал логического "О" на входы R всех триггеров.

Подавая кнопкой SB1 на вход С счетчика положительный одиночный импульс, составить таблицу состояния счетчика (табл.3.7.2).Состояние младшего (выход Q1) и последующих старших разрядов Q2, Q3, Q4 определять по сигналу светодиодов, где свечение соответствующего светодиода определяет наличие на выходе логической "1".

Подавая кнопкой SB2 на вход С одиночный импульс, произвести контроль сигнала на выходе счетчика (Q4 с помощью светодиода. При этом убедиться, что состояния разрядов изменяется в момент подачи тактового импульса на вход С. Данные сравнить с табл. 3.7.2. Выключить стенд.

4.Содержание отчета

а)цель работы;

б)схемы включения исследуемых устройств;

в)временные диаграммы и таблицы наблюдений;

г)выводы о работе рассмотренных схем включения RS и двоичного четырехразрядного счетчика.

5.Контрольные вопросы

1.Дайте определение триггера?

2.Что означает термин "запрещенная комбинация" для RS — триггера?

3.Какой выход триггера называют прямым, а какой инверсным?

4.При каких комбинациях входных сигналов состояние RS — триггера изменяется?

5.Какие основные параметры счетчика?

6.Сколько разрядов должен иметь двоичный счетчик, чтобы обеспечить возможность счета 64 импульсов?

Инструкция к лабораторной работе №3-8

Электронный осциллограф

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Знакомство с осциллографом и подготовка его к включению.

Градуировка вертикального участка осциллографа при различных условиях.

Измерение амплитудного значения напряжения на разомкнутых вторичных зажимах тр-ра тока.

Измерение угла сдвига фаз.

Определение частоты по форме фигур Лиссажу.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электронный осциллограф (осциллоскоп) – это один из наиболее распространенных в настоящее время приборов. Он предназначен для наблюдения форм кривой исследуемого напряжения в зависимости от времени, а также может быть использован для измерения частоты, фазы, напряжения, коротких промежутков времени и пр.

Принцип действия электронного осциллографа основан на использовании свойств электронно-лучевой трубки.

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА

Основным элементом электронного осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ).

Электронно-лучевая трубка (рисунок 1) представляет собой стеклянный баллон с откаченным воздухом, внутри которого расположены металлические электроды.

Основными частями трубки являются:

а) электронная пушка;

б) отклоняющая система.

в) флюоресцирующий экран;

ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА

Электронно-лучевая пушка создает поток электронов и формирует этот поток в электронный луч.

Электронный луч, состоящий из быстро летящих электронов, направляется на экран.

Основными деталями электронной пушки являются: нить накала, катод, управляющая сетка, первый и второй аноды. Нить накала служит для подогрева катода К.

Катод К представляет собой небольшой металлический цилиндр, передний торец, которого покрывается тонкой пленкой специального состава, хорошо имитирующего электроды при нагревании. На управляющую сетку С подается отрицательный по отношению к катоду потенциал, который влияет на количество электронов в луче, так как электроны имеют отрицательный заряд и отталкиваются сеткой обратно к катоду. Потенциал изменяют потенциометром R1.Таким образом, меняется яркость точки на экране. Конструктивно сетка представляет собой металлический цилиндр с отверстием для прохода электронов.

Первый и второй аноды а1 и а2 имеют положительный потенциал относительно катода. Потенциал а2 делается выше (от 600 до 20000 В), чем потенциал а2 (от 150 до 400 В). Конфигурация и взаимное расположение анодов подбирается таким образом, что электрическое поле, действующее на электроны, ускоряет их и собирает в тонкий луч, который проходит через отверстия в анодах. Действие электрического поля на поток электронов аналогично фокусированию светового потока оптической линзой.

Существуют трубки, в которых фокусировка потока электронов в луч осуществляется с помощью магнитного поля. Фокусирующие катушки располагают снаружи горловины трубки. Чаще применяются трубки с электростатической фокусировкой.

ФЛЮОРЕСЦИРУЮЩИЙ ЭКРАН.

Электронный пучок в конце своего пути попадает на внутреннюю торцевую сторону расширенного конца колбы, называемую экраном. Эта поверхность покрыта специальным составом (вольфрамокислый кальций, сернистый цинк и др.), обладающим свойством светиться под действием ударов электронов. Такие составы называют люминофорами.