Логические элементы на интегральных микросхемах
При заданных параметрах резисторов R1 и R2 снять и построить амплитудно-частотную характеристику Ku=F(f) усилителя, изменяя частоту входного сигнала от 10 Гц до 500 кГц. Для этого на вход усилителя подать напряжение от функционального генератора, установив ключ SA1 в нижнее положение. При снятии амплитудно-частотной характеристики амплитуда входного сигнала выбирается на линейном участке амплитудной характеристики.
Результаты занести в табл.3.5.4. По данным опыта вычислить коэффициенты усиления по напряжению и построить амплитудно-частотную характеристику усилителя, откладывая частоту и коэффициент усиления в логарифмическом масштабе. Определить значения граничных частот полосы пропускания усилителя из условия, что коэффициент частотных искажений МH=МВ=1,41.
3.3. Исследование инвертирующего интегратора
Собрать схему инвертирующего интегратора. Сопротивление резистора R1 и величину емкости конденсатора С1 установить в соответствии с указанием преподавателя. Подключить ко входу усилителя функциональный генератор. Форму, амплитуду, период и частоту входного и выходного сигналов интегратора контролировать осциллографом.
Зарисовать в одном масштабе осциллограммы входного UBX и выходного Uвыx напряжений интегратора при подаче на вход сигналов прямоугольной формы от функционального генератора. Определить амплитуды UBX m и UBblx m, длительность tи, период Т и частоту f входного и выходного сигналов.
3.4. Исследование активного фильтра
Собрать схему фильтра нижних частот установкой перемычек в обратной связи. Сопротивления резисторов Rl, R2 и величину емкости конденсатора С1 установить в соответствии с указанием преподавателя.
Снять и построить амплитудно-частотную характеристику фильтра при заданных параметрах элементов фильтра. Результаты измерения занести в табл. 3.5.4.
Изменить по указанию преподавателя параметры элементов фильтра. Снять и построить амплитудно-частотную характеристику фильтра при новых параметрах элементов фильтра.
4. Содержание отчета
а) Наименование и цель работы;
б) принципиальные электрические схемы включения исследуемых усилителей;
в) результаты экспериментального исследования и проведенных по ним расчетов, помещенные в соответствующие таблицы;
г) амплитудная и амплитудно-частотная характеристика с результатами
расчетов, осциллограммы напряжений;
д) выводы о свойствах операционного усилителя.
5. Контрольные вопросы
1. Что такое амплитудная характеристика?
2. Что такое амплитудно-частотная характеристика?
3: Что такое инвертирующий и неинвертирующий входы ОУ?
4. Какая обратная связь используется в инвертирующем усилителе,
выполненном на ОУ?
5. Как рассчитать коэффициент усиления инвертирующего усилителя?
6. Как экспериментально определить коэффициент усиления усилителя?
7. Какая обратная связь используется в инвертирующем интеграторе?
8. Как определить с помощью осциллограф амплитуду, длительность, период и частоту выходных сигналов интегратора?
9.Что такое активный фильтр?
10. Как определить по амплитудно-частотной характеристике полосу
пропускания частот фильтра?
11.От каких элементов схемы зависит полоса пропускания фильтра?
Работа № 3-6. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ
1.Цель работы
Цель работы — ознакомление с основными выполняемыми функциями простейших логических элементов.
2.Описание лабораторного модуля
Работа проводится на лабораторном модуле "Логические элементы и триггеры". Внешний вид лабораторного модуля изображен на рис. 3.6.1.
Генератор серии импульсов предназначен для образования последовательности прямоугольных импульсов с частотами 10 кГц и 80 кГц.
Источник логического уровня предназначен для формирования уровня логической "1" и логического "0". Включение соответствующих сигналов осуществляется с помощью тумблеров "Уровень логический".
Генератор одиночных импульсов предназначен для формирования одиночных импульсов положительной и отрицательной полярности. При нажатии кнопки "Импульс одиночный" на выходе генератора, находящемся в состоянии "0", вырабатывается сигнал "1", а на выходе, находящемся в состоянии "1" вырабатывается сигнал "0". С помощью светодиода осуществляется индикация сигнала логической "1".
Устройства коммутации предназначены для подключения входных цепей исследуемых схем к соответствующим гнездам. Устройства коммутации состоят из тумблеров, кнопок, гнезд.
Органы управления и индикации объединены в функциональные группы и снабжены надписями на лицевой панели.
Логические элементы являются разновидностью цифровых электронных устройств, которые предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной, в частности двоичной функции. Они применяются для построения ЦВМ, цифровых узлов измерительных приборов, аппаратуры автоматического управления и связи.
В работе исследуются простейшие комбинационные логические схемы типа И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, Исключающее ИЛИ, выполненные на интегральных микросхемах (ИМС) К155ЛАЗ. Данная микросхема представляет сборку из четырех двухвходовых логических схем И-НЕ (элементы Шеффера), выполненную по ТТЛ логике. Условное изображение, структурная схема, иллюстрирующая последовательность операций, временная диаграмма работы и принципиальная схема одного базового элемента изображена на рис.3.6.2 (а, б, в, г, соответственно).
Логические элементы и триггеры
![]() |
Основные параметры ИМС К155ЛАЗ: напряжение питания UП =5 В;
потребляемая мощность РПОТ ≤ 110 мВт; напряжение логической единицы U`ВЫХ ≥ 2,4В;
напряжение логического нуля U ≤ 0,4 В; помехоустойчивость статическая UП. СТ ≤ 0,4 В; коэффициент разветвления по выходу КРАЗ =10; входной ток логического нуля I°ВХ1 1,6 ≤ мА; входной ток логической единицы IВХ1 40 ≤ мкА; выходной ток логической единицы IВЫХ≤10мкА.
На выходе схемы И-НЕ всегда имеет сигнал логической "1", кроме случая одновременного воздействия на все входы схемы сигналов логической единицы.
На базе логического элемента И-НЕ могут быть построены структуры, выполняющие функции различных логических элементов.
Логическая схема И, условное обозначение которой показано на рис. 3.6.3а, имеет несколько входов и один выход. На выходе такой схемы сигнал, соответствующий логической "1", появляется только при наличии сигналов "1" на обоих входах. Логическая схема И осуществляет функцию логического умножения или конъюнкцию.
На рис.3.6.36 показана структура логического элемента И, построенного из двух логических схем И-НЕ.
![]() |
![]() |
Условное обозначение логической схемы ИЛИ и структура элемента ИЛИ, построенного из трех логических схем И-НЕ, показаны на рис.3.6.4. Такая логическая схема осуществляет функцию логического сложения или дизъюнкцию. На выходе схемы сигнал, соответствующий логической "1", будет в том случае, если он действует хотя бы на одном входе.
Логическая схема НЕ, условное обозначение и построение на базе элемента И-НЕ, которой показано на рис.3.6.5, имеет один вход и один выход.
![]() |
![]() |
Сигнал, соответствующий логической "1", появляется на выходе этой схемы при наличии логического "О" на входе. Сигналу "1" на входе соответствует сигнал логического "О" на выходе.
Условное обозначение логической схемы ИЛИ-НЕ и структурная схема, показывающая построение такой схемы из четырех элементов И-НЕ, представлены на рис.3.6.6.
На выходе логической схемы ИЛИ-НЕ сигнал логической "1" будет только в случае воздействия на всех входах сигнала логического "О".
![]() |
3. Порядок выполнения работы
3.1.Подготовить стенд к проведению исследований. Для этого:
-включить тумблер "Питание";
-установить оба тумблера "Уровень логический" в нижнее положение.
3.2.Исследование базового логического элемента И-НЕ.
3.2.1. Проверить переключательную функцию логического элемента И-НЕ (таблицу состояний или истинности). Для этого (рис.3.6.7) подавать с помощью соединительных проводов сигналы с гнезд "Уровень логический" задавая различные комбинации входных логических сигналов. Выходной сигнал контролируется светодиодом. Результаты занести в табл. 3.6.1.