Sprawozdanie Układy cyfrowe 2007 nasze, nauka, PW, Sem 4, Elektronika II lab


Daniel Gorzkowski

Odelga Marcin

Śnitko Jarosław

Wójcik Piotr

Sprawozdanie

UKŁADY CYFROWE

Układami cyfrowymi nazywamy układy elektroniczne realizujące funkcje nieciągłe mogące przyjmować wartości dyskretne 0 lub 1. Podstawową jednostką informacji w układach cyfrowych jest jeden bit. Niesie on informacje o zaistnieniu wartości logicznej 0 lub 1. Funkcje logiczne są zgodne z aksjomatyką algebry Boole'a (definiuje operacje sumy, iloczynu i negacji):

0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

Działania te pozawalają na realizację dowolnej funkcji logicznej. W operacjach tych pomocne są prawa de'Morgana:

0x01 graphic
0x01 graphic

Znając te zagadnienia mogliśmy przystąpić do wykonywania kolejnych ćwiczeń, które polegały na budowaniu układów cyfrowych, o określonych parametrach wejść, lub wyjść.

System funkcjonalnie pełny to taki, w którym za pomocą jednego elementu możemy zbudować dowolną funkcję logiczną. Jednym z takich elementów jest bramka NAND (zaprzeczenie iloczynu).

NAND jest dwuargumentową funkcją boolowską często przedstawianą symbolicznie jako c = 0x01 graphic
, który oznacza negację koniunkcji dwóch argumentów. Jego znaczenie przedstawia poniższa tablica prawdy:

0x08 graphic

a

b

c

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Ćwiczenie 1

Zbudować układ, który na wyjściu będzie miał sygnał 0x01 graphic
przy użyciu bramek NAND

0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

Ćwiczenie 2

Zbudować układ, który na wyjściu będzie miał sygnał 0x01 graphic
przy użyciu bramek NAND

0x08 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

Ćwiczenie 3

Zbudować układ, który na wyjściu będzie miał sygnał 0x01 graphic
przy użyciu bramek NAND.

Ćwiczenie 4

Znane jest równanie stanów. Doprowadź je do najprostszej postaci, aby zminimalizować układ i na podstawie tego zbuduj układ realizujący podane równanie.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

Ćwiczenie 5

Samolot bezzałogowy wystartuje z pilotem na pokładzie lub bez. Kontrolka przeciwoblodzeniowa musi być włączona a czujnik informujący o braku paliwa wyłączony.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

0

Rozważając nasz sygnał zapisujemy 3 sygnały wejściowe:

0x08 graphic
0x01 graphic
- obecność pilota

0x01 graphic
- oblodzenie samolotu

0x01 graphic
- paliwo

0x08 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

Poprawność działania wszystkich układów sprawdzaliśmy przy wykorzystaniu układów scalonych z 2 i 3 wejściowymi bramkami NAND będącymi elementami tablicy UNILOG (UL-01, UL-04, UL-0.5 oraz UL-07) za pomocą której budowaliśmy wszystkie swoje układy.

Sygnał wyjściowy odczytywaliśmy przy pomocy diody LED.

Najczęściej stosowanymi scalonymi układami bipolarnymi w technice cyfrowej są układy TTL(transistor-transistor-logic). Stosowane w zakresie małego i średniego stopnia scalania. W układach cyfrowych sygnały przyjmują dwie wielkości dyskretne, z których jedna jest identyfikowana jako stan logiczny „1”, a druga stan logiczny „0”.

Wartości charakteryzujące taki układ to :

Napięcie zasilające na poziomie +5V powinno być stabilizowane w granicach ±5%

Napięcie wejściowe w stanie logicznym „0” to 0,8 V , natomiast stan „1” jest napięciem równym 2 V oraz odpowiadające im napięcia wyjścia :

Obciążalność bramki w naszym przypadku równa 10 określa ilość takich samych układów TTL które mogą być dołączone do jednego wyjścia układu podstawowego (TTL). Przekroczenie zalecanej wartości obciążalności może spowodować nagrzewanie się układu i zwiększenie poboru mocy.

2

0x01 graphic

00

01

11

10

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0



Wyszukiwarka