Завдання до лабораторної роботи

Порядок виконання роботи

1. По таблично−заданій функції отримати її аналітичний вигляд в ДНДФ

2. Виконати моделювання синтезованого пристрою в системі OrCAD

3. Отримати мінімізоване представлення логічної функції, скориставшись методом Квайна.

4. Виконати моделювання отриманого пристрою в системі OrCAD в базисі І, АБО, НЕ

5. Отримати аналітичний опис функціонування пристрою в базисах І-НЕ та АБО-НЕ і виконати їх моделювання.

Завдання до лабораторної роботи

 

Зміст звіту

1. Тема та мета роботи.

2. Стислі теоретичні відомості щодо таблично−заданої логічної функції.

3. Побудована аналітична форма таблично−заданої логічної функції в ДНДФ.

4. Результати моделювання синтезованого пристрою.

5. Мінімізована методом Квайна логічна функція.

6. Результати моделювання синтезованого пристрою в базисі І, АБО, НЕ.

7. Аналітичний опис функціонування пристрою в базисах І-НЕ та АБО-НЕ і результати їх моделювання.

8. Висновки щодо виконаної роботи.

 

Контрольні питання

1. Що собою представляє ДНДФ та ДНКФ?

2. Що таке мінтерм і макстерм?

3. Які дії необхідно виконати для представлення таблично−заданої логічної функції в ДНДФ?

4. Описати метод Квайна.

5. Що таке імпліканти, первинні імпліканти, істотні імпліканти та не функціональні імпліканти?

6. З яких етапів та пунктів складається алгоритм мінімізації.

 

Лабораторна работа №5

Тема. Моделювання гібридних компонентів в системі автоматизованого проектування OrCAD 9.2.

Мета:моделювання цифро-аналогових і аналого-цифрових перетворювачів.

План виконання лабораторної роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Відповісти на контрольні питання.

3. Ознайомитись з віртуальними елементами та приладами, які використовуються в лабораторній роботі.

4. Виконати лабораторну роботу згідно розділу «Порядок виконання роботи».

5. Оформити звіт по лабораторній роботі.

Теоретичні відомості

Під гібридними компонентами розуміють елементи обчислювальної техніки, які здійснюють інтерфейсний зв'язок між цифровою та аналоговою частинами модельованого пристрою. Зокрема, мова йде про цифро-аналогові і аналогово-цифрові перетворювачі.

Аналого-цифровий перетворювач (АЦП) являє собою пристрій, що дозволяє перетворити деякий аналоговий сигнал, що надходить на його вхід в двійковий (цифровий) код, розрядність якого визначається вхідними параметрами АЦП.

Цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) є пристроєм, який дозволяє отримати за заданим бінарним кодом, відповідний йому аналоговий сигнал, амплітуда якого буде визначатися вхідними параметрами ЦАП.

В САПР OrCAD багаторозрядні АЦП знаходяться в бібліотеці BREAKOUT. Вони призначені для отримання 8-ми, 10-ти і 12-ти розрядного цифрового коду, в залежності від типу використовуваного компонента (ADC8break, ADC10break і ADC12break відповідно).

Зображення 8-ми розрядного АЦП в системі ORCAD наведено на
рисунку 5.1:

Рисунок 5.1 - 8-ми розрядний АЦП.

Перелік виводів даного компонента та їх призначення наведено в
таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 – Перелік виводів та їх призначення 8-ми розрядного АЦП

Вивід	Найменування	Призначення
IN	Вхідна напруга	Аналоговий сигнал, який необхідно перетворити в цифровий код.
CNTVRT	Сигнал дозволу перетворення	Тактовий сигнал. Вхідна напруга перетворюється в двійковий код згідно з переднім фронтом сигналу CNTVRT.
STAT	Сигнал перетворення	Вихідний тактовий сигнал формування цифрового коду.
OVER	Сигнал переповнення	Вихідний сигнал переповнення розрядної сітки для цифрового коду.
REF	Опорна напруга	Напруга, відповідна максимальному цифровому коду.
DB< i >	i -й цифровий розряд	Двійковий сигнал, відповідний i -му розряду отриманого цифрового коду

 

Цифровий код на виході АЦП отримуємо відповідно до виразу:

. (5.1)

де m - число двійкових розрядів.

Приклад моделювання 8-ми розрядного АЦП (ADC8break) представлений на рис. 5.2 (а, б)

а)

б)

Рисунок 5.2 (а, б) - моделювання 8-ми розрядного АЦП.

На вхід АЦП надходить лінійно зростаюча напруга, яка згідно заданій опорній напрузі 256 В перетворюється в цифровий код. Оскільки для прикладу використаний 8-ми розрядний АЦП, то збільшення вхідної напруги на 1 В буде відповідати збільшенню цифрового коду на 01h, тобто значення напруги буде прямо інтерпретуватися як відповідний цифровий код. При V=74 В отримуємо .

У тому випадку, коли значення напруги V перевищує опорне (256 В), на виході формується максимальний код FFh, а сигнал переповнення встановлюється в "одиницю" (OVER = 1).

Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП) також знаходяться в бібліотеці BREAKOUT і дозволяють перетворювати 8-ми, 10-ти і 12-ти розрядний цифровий код в аналоговий сигнал, напруга якого буде залежати від цифрового коду і опорної напруги, поданої на вхід ЦАП. Розрядність цифрового коду визначається типом компонента: DAC8break - 8-ми розрядний код, DAC10break - 10-ти розрядний код, DAC12break - 12-ти розрядний код.

Зображення 8-ми розрядного ЦАП в системі ORCAD наведено на
рисунку 5.3:

Рисунок 5.3 – 8-ми розрядний ЦАП.

Перелік виводів даного компонента та їх призначення наведено в
таблиці 5.2.

Таблица 5.2 – Перелік виводів та їх призначення 8-ми розрядного ЦАП

Вывод	Наименование	Назначение
DB< i >	i -й цифровий розряд	Двійковий сигнал, відповідний i -му розряду вхідного цифрового коду.
OUT	Вихідна напруга	Аналоговий сигнал, отриманий в результаті перетворення цифрового коду.
REF	Опорна напруга	Напруга, відповідна максимальному цифровому коду.

 

Напруга на виході ЦАП отримується відповідно до виразу: , де m - число двійкових розрядів.

Приклад моделювання 8-ми розрядного ЦАП (DAC8break) представлений на рис. 5.4

На вхід ЦАП надходить двійковий цифровий код, максимальне значення якого (DB = FFh = 256) відповідає опорній напрузі REF = 256 В. Згідно виразу для отримання вихідної напруги, при використанні 8-ми розрядного ЦАП, кожному збільшенню цифрового коду на 01h відповідає збільшення вихідної напруги на 1 В. При DB=Ah=10 отримуємо .

 

а)

б)

Рисунок 5.4 (а,б) – моделювання 8-ми розрядного ЦАП.

Порядок виконання роботи

1. Виконати аналіз роботи аналого-цифрового і цифро-аналогового перетворювачів при використанні різних джерел вхідної напруги та різних значеннях опорної напруги згідно з індивідуальним завданням;

2. Отримати часові діаграми моделювання послідовного підключення
АЦП – ЦАП;

1.) Виконати аналіз отриманих часових діаграм;

2.) Оцінити похибку подвійного перетворення;

3.) Визначити, як зміниться (і чи змінитися) вихідна напруга при зменшенні / збільшенні опорної напруги на вході ЦАП по відношенню до опорної напруги на АЦП;

3. Отримати часові діаграми моделювання послідовного підключення ЦАП – АЦП;

1.) Виконати аналіз отриманих часових діаграм;

2.) Визначити наявність або відсутність похибки такого подвійного перетворення;

3.) Визначити, як зміниться (і чи змінитися) вихідна напруга при зменшенні / збільшенні опорної напруги на вході АЦП по відношенню до опорної напруги на ЦАП.

Індивідуальні завдання

№	АЦП	ЦАП
Елемент	V(IN)	V(REF)	Елемент	V(REF)
Форма	Амплітуда
	ADC10break	SIN	12 V	30 V	ADC12break	40 V
	ADC12break	PULSE	50 V	20 V	ADC10break	7 V
	ADC10break	EXP	32 V	40 V	ADC12break	40 V
	ADC12break	SIN	7 V	7 V	ADC10break	60 V
	ADC10break	PULSE	60 V	40 V	ADC12break	100 V
	ADC12break	EXP	100 V	60 V	ADC10break	50 V
	ADC10break	SIN	120 V	100 V	ADC12break	30 V
	ADC12break	PULSE	25 V	50 V	ADC10break	20 V
	ADC10break	EXP	45 V	30 V	ADC12break	40 V
	ADC12break	SIN	10 V	20 V	ADC10break	7 V
	ADC10break	PULSE	15 V	40 V	ADC12break	30 V
	ADC12break	EXP	35 V	7 V	ADC10break	20 V

Зміст звіту

1. Тема та мета роботи.

2. Стислі теоретичні відомості щодо гібридних компонентів.

3. Аналіз роботи аналого-цифрового і цифро-аналогового перетворювачів при використанні різних джерел вхідної напруги та різних значеннях опорної напруги.

4. Часові діаграми моделювання послідовного підключення
АЦП - ЦАП.

5. Аналіз отриманих часових діаграм, похибка подвійного перетворення.

6. Часові діаграми моделювання послідовного підключення ЦАП - АЦП.

7. Аналіз отриманих часових діаграм, похибка подвійного перетворення.

8. Висновки щодо виконаної роботи.

 

Контрольні питання

1. Що таке гібридні компоненти?

2. Що таке АЦП?

3. Що таке ЦАП?

4. Які виводи має 8-ми розрядний АЦП, їх призначення?

5. Які виводи має 8-ми розрядний ЦАП, їх призначення?

Лабораторна робота N6

Тема. Використання елементів бібліотеки АВМ.slb для проектування нестандартного джерела вхідної напруги.

 

 

Мета:провести моделювання елементів бібліотеки АВМ.slb,виконати аналіз правильності функціонування цих елементів, використовуючи елементи бібліотеки АВМ.slb виконати побудову джерела вхідної напруги.

План виконання лабораторної роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Відповісти на контрольні питання.

3. Ознайомитись з віртуальними елементами та приладами, які використовуються в лабораторній роботі.

4. Виконати лабораторну роботу згідно розділу «Порядок виконання роботи».

5. Оформити звіт по лабораторній роботі.

Теоретичні відомості

Бібліотека АВМ.slb містить керовані джерела напруги і струму, а також інші функціональні блоки. Деякі, найбільш часто використовувані елементи, наведені в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1

Назва елемента	Функціональне призначення	Графічне зображення
ABM	Число π (джерело ЕРС)
ABM1	Дільник напруги (1:10) (кероване джерело ЕРС)
ABM2	Середньоарифметичне значення двох напруг (джерело ЕРС)
ABM3	Середньоарифметичне значення трьох напруг (джерело ЕРС)
ABS	Абсолютна величина
ARCTAN	Арктангенс (джерело ЕРС)
CONST	Джерело постійної напруги
COS	Функція косинуса
EXP	Функція експоненти
SIN	Функція синуса
TAN	Функція тангенса
SQRT	Функція кореня квадратного
DIFF	Різниця напруг
MULT	Добуток напруг
SUM	Сума напруг

Порядок виконання роботи

1. Промоделювати елементи бібліотеки АВМ.slb, вказані в таблиці. 6.1.

2. Виконати аналіз правильності функціонування цих елементів. Пояснити принцип їх роботи.

3. Використовуючи елементи бібліотеки АВМ.slb виконати побудову власного джерела вхідної напруги, згідно функції, приведеної в індивідуальному завданні.

Для завдання функції, що змінюється в часі і залежній від параметра t, необхідно використовувати блок АВМ і як аргумент використовувати змінну "time" з відповідним масштабним коефіцієнтом. Цей масштабний коефіцієнт повинен враховувати, що моделювання в системі ORCAD виконується в наносекундах.

Індивідуальні завдання

№	Функція джерела ЕРС
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.

Зміст звіту

1. Тема та мета роботи.

2. Стислі теоретичні відомості щодо бібліотеки АВМ.slb.

3. Результати моделювання елементів бібліотеки АВМ.slb.

4. Аналіз правильності функціонування елементів бібліотеки АВМ.slb.

5. Схема побудованого джерела вхідної напруги.

6. Висновки щодо виконаної роботи.

 

Контрольні питання

1. Яке функціональне призначення елементів ABM, ABM1, ABM2, ABM3?

2. Яке функціональне призначення елементів ABS, ARCTAN, CONST, COS?

3. Яке функціональне призначення елементів EXP, SIN, TAN, SQRT?

4. Яке функціональне призначення елементів DIFF, MULT, SUM?

 

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2-х томах / Под общей ред. Панфилова Д. И. М.: ДОДЭКА, 2000.

2. В. И. Карлащук. Электронная лаборатория на IBM PC: Лабораторный практикум на базе Electronics Workbench и MATLAB. – Издание 5-е. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 800с.

3. http://itcj.sethost.net/swf/epivt_2_lb_1.swf

4. Разевиг В.Д. Система проектирования цифровых устройств OrCAD. – М.: Солон-Р, – 2000. – 160 с.

5. Разевиг В.Д. OrCAD 9.2. – М.: Солон-Р, – 2001. – 519 с.

6. OrCAD Capture for Windows. User’s guide. – Cadence Design Systems, 2001.

7. OrCAD Express for Windows. User’s guide. – Cadence Design Systems, 2001.

8. OrCAD Layout for Windows. User’s guide. – Cadence Design Systems, 2001.

9. Грошев Д.Е., Макуха В.К. Применение пакета OrCAD для компьютерного проектирования электронных схем. Ч.1 Уч. Пособие – Новосибирск: Изд-во НГТУ, – 1999. – 64 с.

10. Грошев Д. Е. Применение пакета OrCAD для компьютерного проектирования электронных схем. Ч. II. Моделирование в OrCAD PSpice: учебное пособие / Д. Е. Грошев, В. К. Макуха; Новосиб. гос. техн. ун-т. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. – 83 с.

11. Пальоха К.К. Організація експерименту: Навч. посібник. – К.: ІЗМН, 1996. – 136 с.

12. http://khpi-iip.mipk.kharkiv.edu/library/sapr/lab/lb01.html

13. http://window.edu.ru/resource/326/29326/files/nstu66.pdf

14. http://julie-maslova.narod.ru/laboratornie_raboti_v_srede_orcad_cadence/