Praktikum Elektronik für FB Informatik

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Claus Meyer
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1 Fakulä Elekroechnik Hochschule für Technik und Wirschaf resden Universiy of Applied Sciences Friedrich-Lis-Plaz, 0069 resden ~ PF 2070 ~ 0008 resden ~ Tel.(035) ~ Fax (035) Prakikum Elekronik für FB Informaik Versuch igiale Grundschalungen Allgemeine Hinweise ie Aufgaben zur Versuchsvorbereiung sind vor dem Versuchsermin von jedem Prakikumseilnehmer als Hausaufgaben schriflich auszuführen. Sie sind Besandeil des Prookolls und werden in die Bewerung des Versuches einbezogen. Ebenso zur Vorbereiung des Prakikums gehör, sich über alle Versuchsaufgaben zu informieren und diese sowei das möglich is heoreisch vorzubereien (Formeln, iagramme, Tabellen, Lieraursudium). Jede Prakikumsgruppe ferig ein Prookoll an, welches innerhalb von 2 Wochen abzugeben is. ie im Versuch erforderlichen iagramme sind auf Millimeerpapier zu zeichnen oder compuergesüz anzuferigen. Bei der Versuchsdurchführung sind die Messschalungen mi Hilfe der am Versuchsplaz vorliegenden Versuchsanordnung aufzubauen. azu werden die Bauelemene durch Verbindungskabel bzw. -brücken mi dem Versuchsaufbau verbunden oder gebrück und die Messgeräe angeschlossen. Alle zu diesem Versuch nowendigen Verbindungskabel und -brücken sowie sämliche Adaper sind in dem zum Versuch gehörenden Zubehörkasen vorhanden. ie Fronplae des Versuchsaufbaus (igial-board) is in der Anlage dargesell. Beachen Sie: Auf- und Abbau der Messschalungen und alle Veränderungen an der Messschalung dürfen nur im spannungslosen Zusand vorgenommen werden (Nezschaler igial-board). ie Polariä der unsymmerischen (einseiig geerdeen) elekronischen Messgeräe is zu beachen. ie Berechnungen, Erläuerungen und das Ausfüllen der iagramme solle möglichs direk in der Anleiung erfolgen. Für die dazu nowendigen Ausführungen is in den Texabschnien zu den Vorbereiungs- bzw. Messaufgaben Plaz vorhanden (als Tabelle oder eingerahm). ie Anschlussbelegungen und wichige Kennwere der verwendeen Schalkreise sind in der Anlage zusammengesell. Ebenfalls in der Anlage finden Sie die Schalkreis-Belegungen der Wechselfassungen des igial- Boards, die Sie bei Versuchsbeginn vorfinden. ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie -

Prakikumseilnehmer als Hausaufgaben schriflich auszuführen. Sie sind Besandeil des Prookolls und werden in die Bewerung des Versuches einbezogen.

2 2 Vorbereiungsaufgaben 2.. Geben Sie für die folgenden Grundgaer jeweils das Schalsymbol (Ergänzung), die logische Gleichung und die Wahrheisabelle an: INVERTER X Y Y= AN Y= X X 2 Y OR Y= X X 2 Y NAN Y= X X 2 Y NOR Y= X X 2 Y EXLUSIV-OR Y= X X 2 Y ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 2 -

logische Gleichung und die Wahrheisabelle an: INVERTER X Y Y= AN Y= X X 2 Y OR Y=

3 2.2 Geben Sie eine Realisierung der EXKLUSIV-OR-Schalung uner ausschließlicher Verwendung von NAN-Gaern an. X X Geben Sie die Schalbelegungsabelle und die Bezeichnung für die dargeselle logische Schalung an. S 3 2 Y S A 3 A 2 A A 0 Y A 3 A 2 A A 0 ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 3 -

3 Geben Sie die Schalbelegungsabelle und die Bezeichnung für die dargeselle logische

4 2.4 Geben Sie die Wahrheisabellen folgender Schalungen an. E Q Q E Q Q x 0 E J Q E Q Q K Q 0 x n 0 Q Qn ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 4 -

5 2.5 Ergänzen Sie die angegebene Schalung durch ensprechende Verbindungen und Rückführungen zu einem synchronen Zähler und geben Sie die dazugehörigen Pulsdiagramme an. Anfangszusand: Q 0 = Q = Q 2 = 0 Q 0 Q Q 2 J K J K J K Tak Q 0 Q Q 2 ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 5 -

6 3 Versuchsaufgaben 3. Realisieren Sie die logischen Funkionen Negaion, NOR, OR und AN durch eine ensprechende Zusammenschalung des in Wechselfassung vorhandenen Vierfach - MOS - NAN - Gaers (Anschlussbelegung siehe Anlage) und vergleichen Sie das Ergebnis mi den Wahrheisabellen in der Aufgabe Realisieren Sie eine Anivalenzschalung uner Verwendung von NAN Gaern (NAN Gaer: Wechselfassung ) und überprüfen Sie deren Funkionen. NAN Realisierung Anivalenzschalung (= EXLUSIV-OR) X X 2 Y 3.3 Erweiern Sie die Anivalenzschalung von Aufgabe 3.2 zu einem Bi Volladder. Tragen Sie die gemessenen logischen Zusammenhänge in der Wereabelle ein. X X 2 S Ü ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 6 -

(Anschlussbelegung siehe Anlage) und vergleichen Sie das Ergebnis mi den Wahrheisabellen in der Aufgabe 2.. 3.

7 3.4 () Wählen Sie aus den im Anhang angegebenen Schalkreisen geeignee Typen zum Aufbau der nachsehenden Schalung aus und realisieren Sie die Schalung. (Bemerkung: Lösen Sie diese Aufgabe nur heoreisch im Prookoll!) X X 2 X 3 Y = X X 2 X 3 X 4? Y X 4 Geben Sie die Schalfunkion an (vor und nach einer möglichen Minimierung) und ergänzen Sie das angegebene Schalsymbol. Y =. (2) Vervollsändigen Sie die Wereabelle. X X 2 X 3 X 4 Y ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 7 -

Y X 4 Geben Sie die Schalfunkion an (vor und nach einer möglichen Minimierung) und ergänzen Sie das angegebene Schalsymbol.

8 3.5 Realisiern Sie aus zwei NAN-Gaern ein RS-Flipflop. Ergänzen Sie dazu die angegebene Schalung und ragen das gemessene Verhalen in die Wereabelle ein. S R Q Q S R Q n Q n Gaerverzögerungszei ie messechnische Besimmung der mileren Gaerverzögerungszei soll durch in Reihe geschalee Inverer (Fassung 7) ermiel werden. Schalen Sie sechs Inverer in Reihe und besimmen Sie die milere Gaerlaufzei τ Gaer eines Inverers. Kanal Zweikanal- Oszilloskop Kanal 2 khz Takgeneraor τ Gaer =... ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 8 -

6 Gaerverzögerungszei ie messechnische Besimmung der mileren Gaerverzögerungszei soll durch in Reihe geschalee Inverer (Fassung 7) ermiel

9 3.7 Spannungs-Überragungs-Kennlinie Zeichnen Sie das Verhalen der Ausgangsspannung eines Inverergaers als Funkion der Eingangsspannung in das iagramm ein. U e /V U a /V 0 U a /V U e /V Hinweis: Verwenden Sie für U e die analog regelbare Gleichspannung G- = 0V...5V. Finden Sie miels Messung mi den Mulimeern zunächs grob den Bereich des Überganges zwischen den beiden logischen Zusänden des Gaers und sehen Sie dann dor mehr Messpunke vor, als im übrigen Teil der Kennlinie. 3.8 Saische und dynamische Unersuchungen an -Flipflops Überprüfen Sie die Funkionsweise für folgende relevane Eingangssignalbelegungen durch die Besimmung der Ausgangspegel nach der akiven Takflanke. Hinweis: Realisieren Sie die Takseuerung manuell mi dem Taser S R Q Q 0 x x ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 9 -

Finden Sie miels Messung mi den Mulimeern zunächs grob den Bereich des Überganges zwischen den beiden logischen Zusänden des Gaers und sehen Sie dann dor mehr Messpunke vor, als im übrigen Teil der

10 3.9 Asynchronzähler Schalen Sie die nachsehend skizzieren -Flipflops zu einem 4-sufigen Asynchronzähler (ripple couner) zusammen. Q 0 Q Q 2 Q 3 Konrollieren Sie die Ausgangssignale Q 0 Q 3 mi den vorhandenen LEs. Verwenden Sie den Grundzusand Q 0 = Q = Q 2 = Q 3 = 0. Wählen Sie f = 0, Hz, dami sich der Zähler opisch gu konrollieren und das nachsehende iagramm ergänzen läss. Tak Q A Q B Q Q ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 0 -

Verwenden Sie den Grundzusand Q 0 = Q = Q 2 = Q 3 = 0.

11 3.0 Realisieren Sie uner Verwendung von Zwei Flipflop Bauseinen das als Prinzipschalbild dargeselle Schieberegiser mi seriellem Eingang. Q A Q B Q Q 0 R R R R Tak Verbinden Sie die Ausgänge Q A Q mi je einer LE. Taken Sie das Regiser mi einer Takfrequenz von f = Hz (Hinweis: alernaiv manuell mi dem Taser) und beobachen Sie dabei die Ausgänge. Sezen Sie miels der Rücksezeingänge den Inhal des Regisers auf Null. Legen Sie vor dem ersen Tak an den Eingang 0 ein H-Signal (Impuls mi Taser). Erklären Sie die Wirkungsweise der Schalung mi den nachsehenden iagrammen. 0 Tak Q A Q B Q Q ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie -

Taken Sie das Regiser mi einer Takfrequenz von f = Hz (Hinweis: alernaiv manuell mi dem Taser) und beobachen Sie dabei die Ausgänge.

Anschlussbelegungen der verwendeen Bauseine Funkion TTL Familie MOS 6 INVERTER SN 7404 04 L 004 74HT04 4 NAN SN 7400 00

12 3 Anhang (A) ie Wechselfassungen des igial-boards sind mi folgenden Schalkreisen besück: Fassung Schalkreis Erläuerung 74 HT 00 4 NAN-Gaer 2 74 HT Flipflops L Inverer 8 frei 9 frei Flipflops (B) Anschlussbelegungen der verwendeen Bauseine Funkion TTL Familie MOS 6 INVERTER SN L HT04 4 NAN SN L HT00 2 -FF SN L HT74 ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 2 -

13 () Allgemeine Informaionen zu TTL-Bauseinen ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 3 -

14 () Übersich über die gebräuchlichsen Schalkreisfamilien ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 4 -

15 (E) MOS-Bauseine ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 5 -

16 (F) Layou igial-board ²/ Prakikum Elekronik (für AI) Versuch igiale Grundschalungen - Seie 6 -

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