Методическая разработка открытого занятия на тему Понятие о логическом элементе
Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики
Государственное профессиональное образовательное учреждение
«Донецкий техникум промышленной автоматики»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
открытого занятия
на тему: «Основные логические операции. Понятие о логическом элементе. Элементарная реализация логических функций».
По дисциплине ОП.03 «Электроника и схемотехника»
Специальность 10. 02. 02 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»
2016
Методическая разработка открытого занятия по дисциплине ОП.03 «Электроника и схемотехника»
подготовила И. В. Рожкова – преподаватель ГПОУ «Донецкий техникум промышленной автоматики» – 2016 г.
Разработана методика проведения по дисциплине ОП.03 «Электроника и схемотехника» с использованием метода обратной связи, компьютерных технологий.
Для преподавателей Государственных профессионально образовательных учреждений
Рецензенты:
- Линник Б.Б.- преподаватель спецдисциплин связи ГПОУ «Донецкий техникум промышленной автоматики, специалист высшей категории.
- Бойко Я.А., преподаватель спецдисциплин, председатель цикловой комиссии «Компьютерной техники» ГПОУ «Донецкий политехнический техникум», специалист высшей категории.
Рассмотрена и одобрена на заседании цикловой комиссии «Телекоммуникаций и информационной безопасности»
Протокол № 4 от «05» декабря 2016
ПЛАН ЗАНЯТИЯ
Группа 1ИБ -15, дневное отделение 30 декабря 2016 г.
Тема занятия: Основные логические операции. Понятие о логическом элементе. Элементарная реализация логических функций.
Цели занятия:
методическая:
- совершенствование методики организации деятельности студентов на занятии с применением ТСО;
дидактическая:
- формирование у студентов умение аккумулировать полученную информацию, сравнивать факты, делать выводы и подводить итоги, осмысливать значимость изучаемого, оценивать практическую ценность законов, явлений в научной и познавательной деятельности человека;
- расширение знаний по специальности, формирование умения самостоятельно применять полученные знания при изучении последующих дисциплин.
воспитательная:
- способствовать развитию логического мышления, специальной терминологии, памяти, наблюдательности, а также умение устанавливать причинно-следственные связи;
- сформировать культуру умственной работы, развитие качеств личности: настойчивость, целеустремленность, творческую активность, самостоятельность.
- показать важность и практическую значимость полученных знаний.
Требования к знаниям и умениям:
Студенты должны знать:
основные базовые элементы логических схем;
правила функционирования логических схем.
Студенты должны уметь:
читать электрические схемы;
оперировать понятиями.
Основные понятия: алгебра логики, логические операции, базовые логические элементы, типы логик интегральных мікросхем.
Вид занятия: комбинированный урок
Тип занятия: Лекция с применением обратной связи
Форма и методы проведения занятия: лекция с применением ТСО, компьютерных технологий.
Междисциплинарные связи:
Обеспечивающие – Физика, Информатика, Электротехника.
Обеспечиваемые – Вычислительная техника, Основы оптоэлектроники, Приёмо-передающие устройства, линейные сооружения связи и источники электропитания, Инженерно-техническая защита информации, а также для обеспечения выполнения профессиональных и социально-производственных задач деятельности.
Методическое обеспечение:
- рабочая программа по дисциплине «Электроника и схемотехника»;
- методическая разработка занятия;
- конспект лекции;
- опорный конспект;
- тесты для проверки опорных знаний;
- тесты для проверки усвоения материала;
- кроссворд «Импульсные устройства»;
- видеоролики «Логические элементы И, ИЛИ, НЕ»; «Диодно-
транзисторные логические элементы»;
- компьютерная презентация;
- видеофайл лабораторной работы с фрагментом «Диодный элемент И»;
- плакат «Цифровые ИМС».
Технические средства обучения: персональный компьютер, проектор, демонстрационный стенд «Комбинационные цифровые устройства».
Литература:
1. Горошков Б.И. Электронная техника/ Б.И. Горошков, А.Б. Горошков.- М.: «Академия», 2010, стр.268-272.
2. Брамер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсная техника.-М.:ФОРУМ-ИНФРА-М, 2009, стр.133-137.
3. Визуальный материал сайта: www.chipdip.ru,
СОДЕРЖАНИЕ И ХОД ЗАНЯТИЯ
1 ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ:
- отметка в журнале отсутствующих;
- проверка готовности к занятию студентов, аудитории, оборудования.
Постановка целей занятия. Планируемые результаты обучения (студенты должны знать, уметь).
2 АКТУАЛИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ
(Используется накопительная система оценивания знаний).
После изучения темы «Электронные ключи и формирователи импульсов» студентам было задано домашнее задание (Приложение 1). Расчетное задание было сдано до начала занятия и проверено преподавателем. Преподаватель объявляет оценки за домашнее задание с их комментированием.
Проверка опорных знаний проводится методами фронтального, тестового опроса и решением кроссворда.
2.2 Фронтальный опрос.
1. Назначение триггеров.
Ожидаемый ответ студента: Хранение информации, находясь в одном из двух устойчивых состояний.
2. В чем заключается симметрия схемы тригера на биполярных транзисторах?
Ожидаемый ответ студента: В идентичности элементов плеч схемы.
3. Как переустановить триггер?
Ожидаемый ответ студента: необходимо подать внешний запускающий импульс.
4. Назначение тригера Шмитта?
Ожидаемый ответ студента: для преобразования медленно изменяющегося напряжения в импульсное.
5. В чем разница между импульсной и потенциальной формами представления цифровых сигналов?
Ожидаемый ответ студента: при импульсной форме наличие импульса означает лог.1, отсутствие – лог.0.; при потенциальной – лог.1 и лог.0 соответствуют определенные значения напряжений.
6. Как изменяют форму входного сигнала амплитудные ограничители?
Ожидаемый ответ студента: Ограничивают сигнал либо сверху, либо снизу, либо и сверху и снизу.
7. Как изменяет форму входного сигнала дифференцирующая цепь?
Ожидаемый ответ студента: Дифференцирующие цепи позволяют получать кратковременные импульсы с крутым передним фронтом при подаче на их вход импульсов, близких по форме к прямоугольным.
8. Как изменяет форму входного сигнала интегрирующая цепь?
Ожидаемый ответ студента: Производит расширение (или удлинение) импульса без сохранения его формы
2.3 Тестовый опрос
Студентам предлагается выполнить тестовые задания (см. Приложение 2) по проверке знаний. Тестовые задания состоят из 4 теоретических вопросов и одного расчетного задания, подобного домашнему. Ожидаемое время ответа – 8 мин.
Ответы на каждый вопрос представлены в 2-3 вариантах, один или два из которых являются правильными. Правильные ответы носят однозначный характер. После ответов на все вопросы теста проводится оценивание согласно критериев:
5 правильных ответов – 5 баллов;
4 правильных ответа – 4 балла;
3 правильных ответа –3 балла;
2 и меньше правильных ответов – 2 балла.
2.4 Разгадывание кроссвордаСтудентам необходимо решить кроссворд на тему «Импульсные устройства» (см. Приложение 3). Для этого создаются 2 команды из 2-х человек каждая. Если кроссворд разгадан верно, то по выделенным ячейкам можно узнать ключевое слово нового занятия. Правильность заполнения выносится на общее обсуждение и подтверждается презентацией – (демонстрируется на слайде №2 компьютерной презентации) (Приложение 3).
3 ИЗЛОЖЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
З.1 Тема занятия: Основные логические операции. Понятие о логическом элементе. Элементарная реализация логических функций.
3.2 Мотивация изучения темы:
3.2.1 Цели:
- формирование первичного понятия о принципе действия электронных схем логических элементов;
- выработка умений корректно и логически безупречно формулировать
определение понятий;
- решение логических задач с целью тренировки ума и его развития;
- акцентирование внимания на применении приобретенных знаний при изучении специальных дисциплин, в будущей производственной деятельности.
3.2.2 Задачи:
- знать основные логические функции;
- знать логику действия логических элементов;
- уметь анализировать работу электрических схем логических элементов.
3.3 План изучения нового материала1. Основные логические операции.
2. Понятие о логическом элементе.
3. Элементарная реализация логических функций.
Лекция предполагает раскрытие темы «Основные логические операции. Понятие о логическом элементе. Элементарная реализация логических функций», она будет углубляться и расширяться в дальнейшем при прохождении электромонтажной, учебных практик; при изучении специальных дисциплин, в период подготовки к Государственной итоговой аттестации.
Для реализации принципа наглядности часть содержания лекции перекодирована в визуальную форму для представления студентам через технические средства (ПК, проектор).
Последовательность развертывания содержания лекции обеспечена планом, который сообщается студентам в начале лекции.
При изучении нового материала студенты заполняют опорный конспект (Приложение 5). Необходимо внести основные понятия, заполнить таблицы состояний, сделать выводы о работе того или иного логического элемента, выполняющего логическую операцию.
Основные логические операции
Любое цифровое электронное устройство в процессе работы выполняет определенную последовательность операций, которую формируют на основе математической теории, созданной в 1848 году ирландским ученым Джорджем Булем и известной под названием алгебра логики или булева алгебра.
Высказывание - это такое предложение, которое может соответствовать действительности, а может не соответствовать. В первом случае его называют истинным (1), в другом – ложным (0). В алгебре логики высказывание является переменной, которая может иметь одно из двух возможных значений и над которой можно выполнять действия. Алгебра логики оперирует с переменными, которые принимают два значения: истины и не истины, т.е. 1 или 0. Такие переменные называются двоичными аргументами и обозначаются Х; они могут быть связаны между собой различными логическими операциями (лог. сложением, лог. умножением и т.д.). Логическая функция может быть представлена различным числом логических операций над двоичными аргументами.
Логические функции, представляющие одну логическую операцию, называются элементарными или основными логическими функциями.
Простейшие цифровые элементы должны выполнять три элементарные логические операции (сложения, умножения и отрицания), к которым можно свести любую другую операцию.
Основные логические элементы
Логические элементы – это элементарные схемы, электронные модели логических функций. Соединяя эти схемы-модели между собой по определенным алгоритмам, можно построить цифровые устройства любой сложности.
(Для получения более устойчивых знаний при рассмотрении работы каждого логического элемента к доске вызывается студент, который будет, работая по заданному алгоритму, выполнять задание).
2.1. Логический элемент ИХ1Х2Х1 ∙ Х2
&
Логический элемент, выполняющий операцию конъюнкции, называют логическим элементом И (конъюнктором).
f (х1, х2,…,хn) = х1х2х3…хn
Таблица истинности элемента Их1х2y = х1х2
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
+
–
Х1Х2Y
E
HL
Из схемы видно, что когда оба выключателя будут замкнуты. (х1=1, х2=1), то в цепи от источника питания будет идти электрический ток, т.е. лампочка загорится от приложенного U (y=1). Во всех остальных случаях лампочка не загорится (у=0).
Вывод (формулируется студентами):Логический элемент И дает на выходе напряжение только тогда, когда на все его входы подается напряжение: х1=1; х2=1 → у=1, в других случаях у=0.
(Проверка логики работы элементов подтверждается действиями студента на демонстрационном стенде «Комбинационные цифровые устройства» (приложение 7)2.2. Логический элемент ИЛИ
Функцию дизъюнкции выполняет логический элемент ИЛИ (дизъюнктор).
f (х1, х2,…,хn) = х1Vх2Vх3V…хn
–
+
X1
X2
E
HL
Y
Х1Х2Х1 Х2
1
х1х2y = х1V х2
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Таблица истинности элемента ИЛИ
Вывод (формулируется студентами):
Результат работы логического элемента ИЛИ – появление выходного напряжения тогда, когда U подано хотя бы на один из входов, т.е. х1=0, х1=0→у=0, в остальных случаях у=1.
(Проверка логики работы элементов подтверждается действиями студента на демонстрационном стенде «Комбинационные цифровые устройства» (приложение7))
2.3. Логический элемент НЕ
Логическую функцию НЕ, называемую инверсией, выполняет логический элемент НЕ.
Х
1
Логический элемент НЕ имеет один вход и один выход.
Если на входе есть напряжение, которое соответствует лог. 1, то на выходе напряжение соответствует лог. 0, и наоборот, т.е. х=1→у=0; х=0→у=1.
Если выключатель разомкнут, т.е. х=0, то через лампу идет ток и к ней будет приложено U(y=1), лампа горит.
Если выключатель замкнут (х=1), то ток пройдет через контакты выключателя и на лампе U не будет (у=0), лампа не горит.
Y
E
+
–
R
х
0 1
1 0
Таблица истинности элемента НЕ
Вывод (формулируется студентами): Результат работы логического элемента НЕ – появление выходного напряжения тогда, когда на вход напряжение не подано.
(Проверка логики работы элементов подтверждается действиями студента на демонстрационном стенде «Комбинационные цифровые устройства» (приложение7)
Совокупность различных типов элементов, достаточных для воспроизведения любой логической функции, называется логическим базисом.
Элементы И, ИЛИ, НЕ называются одноступенчатыми, т.к. они реализуют одну логическую функцию. Элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ называются базовыми, т.к. на их базе промышленность выпускает ИМС, состоящие из разных цифровых элементов и узлов.
2.4 Логический элемент И-НЕРабота элемента И-НЕ складывается из двух ступеней: сначала выполняется конъюнкция входных сигналов, а затем результат инвертируется. Напряжение на выходе равно значению лог. 0 только когда на оба входа подано Uвх. = 1, т.е. х1=1, х2=1→у=0, в остальных случаях у=1. Это значит, что сигнал лог.0 является активным для элемента И-НЕ.
f(X) = Х1 . Х2 = Х1 | Х2
Элемент И-НЕ называют элементом Шеффера.
Х1Х2Х1 Х2
&
И-НЕХ1Х2Х1 Х2
&
1
Таблица истинности элемента И-НЕВходящее высказывание I этап II этап
х1х2х1х2
0 0 0 1
0 1 0 1
1 0 0 1
1 1 1 0
(Проверка логики работы элементов подтверждается действиями студента на демонстрационном стенде «Комбинационные цифровые устройства» (приложение7))
Логический элемент ИЛИ-НЕ
f(X) = Х1 \/ Х2 = Х1 Х2
На первом этапе выполняется операция ИЛИ, а затем результат инвертируется. Напряжение на выходе ИЛИ-НЕ появится лишь тогда, когда ни на один из входов не подано U, т.е. х1=0, х2=0 → у=1, в остальных случаях у=0. Это значит, что сигнал лог.1 является активным для элемента ИЛИ-НЕ Элемент ИЛИ-НЕ называют элементом Пирса.
Х1Х2Х1 Х2
1
ИЛИ-НЕ
Х1Х2Х1 Х2
1
1
Таблица истинности элемента ИЛИ-НЕ
Входящее высказывание I этап II этап
х1, х2 х1vх2
х1х2х1vх2
0 0 0 1
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 1 0
(Проверка логики работы элементов подтверждается действиями студента на демонстрационном стенде «Комбинационные цифровые устройства» (приложение7)
3. Элементарная реализация логических функций
Цифровые интегральные схемы могут быть построены по-разному, нo в их основе, как правило, лежат схемы, выполняющие функцию И-НЕ либо ИЛИ-НЕ. Интегральные схемы содержат обычно схемы И либо ИЛИ, выполненные на резисторах, диодах или транзисторах, и транзисторные инверторы.
В зависимости от технологии изготовления ИС подразделяются на серии (семейства), различающиеся физическими параметрами базовых элементов, а также числом и функциональным назначением входящих в их состав микросхем. Под серией понимают совокупность типов ИС, которые могут выполнять различные функции, имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначены для совместного применения.
(Демонстрируется слайды №№ 4-8 компьютерной презентации «Интегральные микросхемы логических элементов»)
(Преподаватель обращается к демонстрационному плакату «Цифровые ИМС»)
Наиболее широкое распространение получили микросхемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), эмиттерно-связанные интегральные логические элементы (ЭСЛ) и схемы на МОП– (металл – окисел – полупроводник) структурах.
Каждая технология непрерывно совершенствуется с целью увеличения быстродействия ИС, уменьшения потребляемой мощности и увеличения степени интеграции — числа элементов, размещенных на кристалле заданной площади.
(Так как студенты уже знают принцип действия таких электронных приборов, как диоды и транзисторы, то им предлагается участвовать в поиске технического решения при рассмотрении работы каждой схемы с произвольно заданными входными сигналами; схемы демонстрируются на слайдах презентации №№ 9-12).
3.1 Диодный логический элемент И (конъюнктор, схема совпадения)
Логический элемент И имеет один выход и два или более входа. Работает при импульсной и при потенциальной формах представления дискретной информации.
Если хотя бы на одном из входов действует U0 (х1=0), то диод VD1 открыт и выход схемы соединен через этот диод со входом х1, т.е. на выходе сигнал будет близок к 0. Только если на все входы х1, х2, … хn одновременно подаются сигналы логической 1, все диоды оказываются закрытыми и напряжение на выходе становится равным +Е, т.е. 1.
(Студентам предлагается для анализа файл программы-эмулятора Electronics Workbench из лабораторной работы №15 «Исследование дискретных логических элементов» с демонстрацией работы логического элемента И (Приложение 8)
3.2 Диодный логический элемент ИЛИ (дизъюнктор, схема сборки)
Логический элемент И имеет один выход и два или более входа. Работает при импульсной и при потенциальной формах представления дискретной информации.
При подаче U1 (положительного потенциала +Е) хотя бы на один из входов (х1=1) отпирается диод VD1 и выход схемы оказывается соединенным со входом, поэтому на выходе появится высокий потенциал, близкий к +Е, т.е. 1. Остальные диоды при этом закрыты.
Подача U1 на любой другой вход или сразу на все входы приведет к отпиранию соответствующих диодов и на выходе будет 1.
3.3 Транзисторный элемент НЕ (инвертор)
Элемент выполняет операцию НЕ только при потенциальной форме представления логических величин.
Если на входе элемента действует сигнал 0, то транзистор VT заперт отрицательным –Еб, а на выходе (коллекторе) действует большое положительное напряжение +Е (порядка 10 В), соответствующее логической 1.
При подаче на вход U1 транзистор откроется и на выходе схемы будет действовать напряжение, близкое к 0. При использовании в схеме кремниевого транзистора типа n-p-n не требуется специального источника базового смещения Еб. Это объясняется тем, что порог отпирания этих транзисторов довольно высок Uпор=0,6÷0,8В.
3.4 Логический элемент И-НЕ в интегральном исполнении (диодно-транзисторная логика)
И-НЕ - наиболее распространенный базис при синтезе логических схем. Представляет собой сочетание диодной логической схемы И и транзисторного ключа – инвертора. Связь между схемами И и НЕ осуществляется через диоды смещения VDсм1 и VDсм2, которые обеспечивают уровень напряжения смещения на базе транзистора.
При подаче U0 на любой из входов соответствующие диоды открываются и на выходе схемы И в точке А будет действовать потенциал, близкий к 0, транзистор будет закрыт, а на выходе схемы напряжение будет близко к +Ек.
Демонстрируется видеоролики «Диодные логические элементы», «Диодно-транзисторные логические элементы», которые содержат краткие сведения по изучаемым схемам. Просмотр видеоматериалов должен подготовить студентов к заключительной проверке знаний.
Вопросы после просмотра ролика: (для контроля уровня усвоения нового материала):
Какие особенности диодных ЛЭ можно отнести к недостаткам?
Ожидаемый ответ студента: диодные ЛЭ не усиливают и не могут инвертировать входные сигналы.
На что влияет наличие паразитных емкостей в диодных ЛЭ?
Ожидаемый ответ студента: на длительности переднего и заднего фронтов импульсов.
Для чего используются диоды в ДТЛ-схеме?
Ожидаемый ответ студента: для задания определенного напряжения смещения, управляющего открытием транзистора.
Чем определяется длительность переключения ДТЛ-элемента?
Ожидаемый ответ студента: быстродействием транзистора.
4 ЗАКРЕПЛЕНИЕ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
Студентам предлагается выполнить тестовые задания (Приложение 4) для проверки полученных знаний на занятии. Тестовые задания имеют 2 варианта и состоят из 6 вопросов каждый. Ожидаемое время ответа – 5 мин.
Ответы на каждый вопрос представлены в 2-3 вариантах, один из которых является правильным. Правильные ответы носят однозначный характер. Среди неправильных ответов есть ответы, которые содержательно близки к правильному ответу и требуют углубленного смыслового анализа. После ответов на все вопросы теста проводится оценка по критериям:
Количество правильних ответовОценка по 5-ти балльной системе6 5
5 4
4 3
3 3
2 2
1 2
0 2
5 ИТОГИ ЗАНЯТИЯ:
5.1 Выводы по изучению темы5.2 Замечания по усвоению студентами материала5.3 Оглашение и комментирование оценок.
6 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: (демонстрируется на слайде №13 компьютерной презентации)
6.1 Изучить материал в соответствии с планом лекции.
6.2 Дополнить конспект лекции, используя литературу:
1. Горошков Б.И. Электронная техника/ Б.И. Горошков, А.Б. Горошков.- М.: «Академия», 2010, стр.268-272.
2. Брамер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсная техника.-М.:ФОРУМ-ИНФРА-М, 2009, стр.133-137.
6.3 Ответить на контрольные вопросы (Л1, стр.274; Л2, стр.134).
(Материал представлен в электронном виде)
Приложения Приложение 1
Решить задачи, дать определение всем буквенным обозначениям.
Вариант 1
Дано: t И= 2 с
Т = 5 с
Найти: k ЗВариант 8
Дано: t И= 3 с
Т = 8 с
Найти: k ЗВариант 2
Дано: f = 2 Гц
t И= 0,06 с
Найти: t ПВариант 9
Дано: f = 2,4 Гц
t И= 0,06 с
Найти: t ПВариант 3
Дано: t И = 0,1 с
t П = 0,8 с
Найти: Q
Вариант 10
Дано: t И = 0,5 с
t П = 0,3 с
Найти: Q
Вариант 4
Дано: t И = 3 с
t П = 2 с
Найти: k ЗВариант 11
Дано: t И = 5 с
t П = 2 с
Найти: k ЗВариант 5
Дано: t И = 0,5 мс
t П = 0,2м с
Найти: f
Вариант 12
Дано: t И = 2 мс
t П = 0,05 мс
Найти: f
Вариант 6
Дано: t И = 0,6 с
t П = 0,2 с
Найти: Q
Вариант 13
Дано: t И = 0,2 с
t П = 0,6 с
Найти: Q
Вариант 7
Дано: t И = 0,4 мс
t П = 0,4 мс
Найти: f
Вариант 14
Дано: t И = 4 мс
t П = 0,4 мс
Найти: f
Приложение 2
ВАРИАНТ 1
Укажите импульсы:
трапецеидальный,
треугольный,
с экспоненциальным фронтом и срезом
-432435138430
По форме прямоугольного импульса назовите его участки:
АВ – ___________________________________
ВС – ___________________________________
СD – ___________________________________
АD – ___________________________________
Какие режимы работы транзистора составляют ключевой режим:
Активный
Насыщения
Отсечки
Инверсный
Диаграмма работы какого устройства изображена:
Т
U
ttПtИОграничитель амплитуды
Интегрирующая цепь
Дифференцирующая цепь
Для импульсной последовательности:
Дано: t И= 2 мс
t П = 8 мс
Найти: k ЗПриложение 2
ВАРИАНТ 2
Укажите импульсы:
прямоугольный,
с экспоненциальным срезом
колоколообразный
По участкам треугольного импульса назовите его буквенные отрезки:
Передний фронт – ________
Вершина – ________
Задний фронт – ________
Основание – ________
Какие режимы работы транзистора составляют ключевой режим:
Насыщения
Инверсный
Активный
Отсечки
Диаграмма работы какого устройства изображена:
Ограничитель амплитуды
Интегрирующая цепь
Дифференцирующая цепь
Т
U
ttПtИДля импульсной последовательности:
Дано: t И = 0,1мс
t П = 0,4мс
Найти: f
Приложение 2
Ключи
1 2 3 4 5
В1б,в,еПередний фронт
Вершина
Задний фронт
Основание 2,3
3 20%
В2а,г,дАВ
ВССDАD1,4 2 2 кГц
Приложение 3
1 – отрицательно заряженная элементарная частица;
2 – кратковременный всплеск напряжения или тока;
3 – отрезок времени между началами или концами двух соседних импульсов;
4 – фамилия изобретателя несимметричного триггера с характеристикой в виде петли гистерезиса;
5 – режим работы транзистора, в котором он полностью закрыт;
6 – величина, характеризующая отношение периода импульса к его длительности;.7 – цифровое устройство, которое может иметь всего два (0 или 1) устойчивых состояния, элемент памяти.
Приложение 4
ВАРИАНТ 1
1. Группы микросхем, которые могут выполнять различные функции, имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначены для совместного применения, называют:
1) классом микросхем;
2) серией микросхем;
3) разрядом микросхем
2. Какой из логических элементов представлен условным обозначением:
И
ИЛИ
И-НЕИЛИ-НЕ
3. Какой сигнал является активным для элемента ИЛИ-НЕ:
1) лог.1
2) лог.0
4. Логический элемент И называется…
1) инвертором
2) дизъюнктором 3) конъюнктором5. Какие логические элементы называют одноступенчатыми (указать ВСЕ варианты):
И
И-НЕИЛИ
НЕ
ИЛИ-НЕ
6. На выходе элемента ИЛИ появится выходное напряжение (лог.1), если:
1) на всех входах присутствует лог.1;
2) хотя бы на одном входе присутствует лог.1;
3) на всех входах присутствует лог.0;
Приложение 4
ВАРИАНТ 2
Какие логические элементы называют базовыми (указать ВСЕ варианты):
И
И-НЕИЛИ
ИЛИ-НЕ
НЕ
2. Какой из логических элементов представлен условным обозначением:
И
И-НЕИЛИ
НЕ
ИЛИ-НЕ
3. Какой сигнал является активным для элемента И-НЕ:
1) лог.0
2) лог.1
4. Логический элемент ИЛИ называется…
1) инвертором
2) конъюнктором 3) дизъюнктором 5. На выходе элемента И появится выходное напряжение (лог.1), если:
1) на всех входах присутствует лог.0.
2) хотя бы на одном входе присутствует лог.1;
3) на всех входах присутствует лог.1
6. Необходима ли установка дополнительного источника питания в базовой цепи схемы инвертора:
1) да, для кремниевого транзистора;
2) да, для германиевого транзистора;
3) нет, вообще не обязательна.
Приложение 4
Ключи
1 2 3 4 5 6
В12 3 1 3 1,3,4 2
В22,4 4 1 2 3 2
Приложение 5
Основные логические операции. Понятие о логическом элементе. Элементарная реализация логических функций.
логический элемент И называется ___________________________________ и выполняет операцию логического умножения:
f(X) = Х1 Х2
+
–
Х1Х2Y
E
HL
Таблица истинности элемента Их1х2у= х1 х2
0 0 0 1 1 0 1 1
Х1Х2Х1 Х2
Из схемы видно, что когда оба выключателя будут замкнуты. (х1=1, х2=1), то в цепи от источника питания будет идти электрический ток, т.е. лампочка загорится от приложенного U (y=1). Во всех остальных случаях ампочка не загорится (у=0)
УГО элемента ИВывод: на выходе элемента И появится выходное напряжение, если ______________________________________________________________________________________________________________________________________________
логический элемент ИЛИ называется _________________________________ и
выполняет операцию логического сложения:
–
+
X1
X2
E
HL
Y
f(X) = Х1 Х2
Таблица истинности элемента ИЛИ
х1х2у= х1 х2
0 0 0 1 1 0 1 1
Х1Х2Х1 Х2
УГО элемента ИЛИ
Вывод: на выходе элемента ИЛИ появится выходное напряжение, если ______________________________________________________________________________________________________________________________________________
логический элемент НЕ называется ___________________________________ и
выполняет операцию логического отрицания: f(X)= Х
Y
E
+
–
R
Таблица истинности Приложение 5
ху= x
0
1
Х
Х
УГО элемента НЕ
Вывод: на выходе элемента НЕ появится выходное напряжение, если _______________________________________________________________________
Элементы И, ИЛИ, НЕ называются ___________________________________т.к. они реализуют одну логическую функцию. Элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ называются _____________________________, т.к. на их базе промышленность выпускает ИМС, состоящие из разных цифровых элементов и узлов.
Базовые логические элементы
логический элемент И-НЕ, называется элементом ____________________ и выполняет операцию отрицания логического умножения
f(X) = Х1 . Х2 = Х1 Х2
Таблица истинности элемента И-НЕАргументы I этап II этап
х1х2х1х2
0 0 0 1 1 0 1 1
УГО элемента И-НЕВывод: на выходе элемента И-НЕ появится выходное напряжение, если ______________________________________________________________________________________________________________________________________________
логический элемент ИЛИ-НЕ называется элементом _________________ и выполняет операцию отрицания логического сложения
УГО элемента ИЛИ-НЕ
f(X) = Х1 \/ Х2 = Х1 Х2
Таблица истинности элемента ИЛИ-НЕ
Аргументы I этап II этап
х1х2х1vх2
0 0 0 1 1 0 1 1 Приложение 5
Вывод: на выходе элемента ИЛИ-НЕ появится выходное напряжение, если ____________________________________________________________________________
Элементарная реализация логических функций
Под серией понимают______________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Диодный логический элемент И (конъюнктор, схема совпадения).
Логический элемент И имеет один выход и два или более входа. Элемент выполняет операцию конъюнкции и при потенциальной, и при импульсной форме представления логических величин.
Если хотя бы на одном из входов действует U0 (х1=0), то соответствующий диод VD открыт и выход схемы соединен через этот диод со входом х1, т.е. на выходе сигнал будет близок к 0. Только если на все входы х1, х2, … хn одновременно подаются сигналы логической 1, все диоды оказываются закрытыми и напряжение на выходе становится равным +Е, т.е. лог.1.
Диодный логический элемент ИЛИ (дизъюнктор, схема сборки).
При подаче лог.1 (положительного потенциала +Е) хотя бы на один из входов (х1=1) отпирается диод VD1 и выход схемы оказывается соединенным со входом, поэтому на выходе появится высокий потенциал, близкий к +Е, т.е. лог.1. Остальные диоды при этом закрыты.
Т.о. подача U1 на любой другой вход или сразу на все входы приведет к отпиранию соответствующих диодов и на выходе будет U1.
Приложение 5
Транзисторный элемент НЕ (инвертор)
Элемент выполняет операцию НЕ только при потенциальной форме представления логических величин.
Если на входе элемента действует сигнал U0, то транзистор VT заперт отрицательным –Еб, а на выходе (коллекторе) действует большое положительное напряжение +Е (порядка 10 В), соответствующее логической 1. При подаче на вход U1 VT откроется и на выходе схемы будет действовать напряжение, близкое к 0.
При использовании в схеме кремниевого транзистора типа n-p-n не требуется специального источника базового смещения Еб. Это объясняется тем, что порог отпирания этих транзисторов довольно высок (Uпор=0,6÷0,8В).
Логический элемент И-НЕ в интегральном исполнении (диодно-транзисторная логика)
И-НЕ - наиболее распространенный базис при синтезе логических схем. Представляет собой сочетание диодной логической схемы И и транзисторного ключа – инвертора. Связь между схемами И и НЕ осуществляется через VDсм1 и VD см2, которые обеспечивают уровень напряжения смещения на базе VT. При подаче U0 на любой из входов соответствующие диоды открываются и на выходе схемы И в точке А будет действовать потенциал, близкий к 0, VT будет закрыт, а на выходе схемы напряжение будет близко к +Ек.
Приложение 6
ИТОГОВАЯ ВЕДОМОСТЬ
открытого занятия по дисциплине «ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМОТЕХНИКА»
ТЕМА: «Основные логические операции. Понятие о логическом элементе. Элементарная реализация логических функций»
Группа 1 ИБ–15 30/ 12/ 2016 г.
№
Фамилия, имяДом. расчетное
заданиеФронт. опросТестыКроссвордРабота у доскиВопросы в
ходе лекцииРабота на
стендеТестыИтоговая оценка1 Гордиенко Екатерина2 Горелышев Данил3 Джуган Константин4 Дмитриенко Ксения5 Кузьменко Мария6 Левицкая Анастасия7 Лешов Клим 8 Мороз Александр9 Сергеев Владимир 10 Тепулян Нубар11 Торин Никита12 Чупырь Денис 13 Шульга Тарас 14 Якутчик Богдан
Преподаватель Рожкова И.В.
Приложение 8
Файл программы-эмулятора Electronics Workbench из лабораторной работы №15 «Исследование дискретных логических элементов» с демонстрацией работы логического элемента И