Цель: Научится работать с программой WorkBench и исследовать логических элементов.

Задание 1. Ознакомиться с основными компонентами программы

Для операций с компонентами на общем поле Electronics Workbench выделены две области: панель компонентов и поле компонентов (рис. 1. 1).

Меню

Панель компонентов

Поле компонентов

Рабочее поле

Рисунок 1.1 Окно программы Electronics Workbench

Панель компонентов состоит из пиктограмм полей компонентов, поле компонентов -из условных изображений компонентов. Щелчком мышью на одной из одиннадцати пиктограмм полей компонентов, расположенных на панели, можно открыть соответствующее поле. На рис. 1. 1 открыто поле компонентов источников (Sources). Расположение элементов в полях ориентировано на частоту использования компонента. Для описания компонентов более логичным является разделение их по типам, чему мы будем следовать в дальнейшем, давая в каждом случае ссылку на поле, в котором расположен компонент. При работе может быть открыто только одно поле компонентов. Перейдем теперь к описанию имеющихся в программе компонентов. В библиотеки элементов программы Electronics Workbench входят аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые компоненты. Все компоненты можно условно разбить на следующие группы: • базовые компоненты, • источники, • линейные компоненты, • ключи, • нелинейные компоненты, • индикаторы, • логические компоненты, • узлы комбинационного типа, • узлы последовательного типа, • гибридные компоненты.

Источники (Sources):

заземление

Компонент «заземление» имеет нулевое напряжение и таким образом обеспечивает исходную точку для отсчета потенциалов. Не все схемы нуждаются в заземлении для моделирования. Однако, любая схема, содержащая: • операционный усилитель, • трансформатор, • управляемый источник, • осциллограф, должна быть обязательно заземлена, иначе приборы не будут производить измерения или их показания окажутся неправильными.

генератор тактовых импульсов

Генератор вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов. Можно регулировать амплитуду импульсов, коэффициент заполнения (скважность) и частоту следования импульсов. Отсчет амплитуды импульсов генератора производится от вывода, противоположного выводу "+".

Базовые компоненты (Basic):

соединяющий узел

Узел применяется для соединения проводников и создания контрольных точек. К каждому узлу может подсоединяться не более четырех проводников. После того, как схема собрана, можно вставить дополнительные узлы для подключения приборов.

источник сигнала «логическая единица»

При помощи этого источника устанавливают уровень логической единицы в узле схемы.

ключ, управляемый клавишей (клавиша задаѐтся в Key) Индикаторы (Indicators):

пробник логического уровня

Пробник определяет логический уровень (0 или 1) в конкретной точке схемы. Если исследуемая точка имеет уровень логической 1, индикатор загорается красным цветом. Уровень логического нуля свечением не отмечается. На вкладке Choose Prob в меню Component Properties можно изменить цвет свечения пробника.

 

Логические элементы (Logic Gates):

логическое НЕ

Элемент логическое НЕ или инвертор изменяет состояние входного сигнала на противоположное. Уровень логической 1 появляется на его выходе, когда на входе не 1, и наоборот. Таблица истинности:

 

Вход А	Выход Y

 

логическое И

Элемент И реализует функцию логического умножения. Уровень логической 1 на его выходе появляется в случае, когда на один и на другой вход подается уровень логической единицы. Таблица истинности:

 

Вход А	Вход В	Выход Y

 

логическое ИЛИ

Элемент ИЛИ реализует функцию логического сложения. Уровень логической 1 на его выходе появляется в случае, когда на один или на другой вход подается уровень логической единицы. Таблица истинности

 

Вход А	Вход В	Выход Y

 

исключающее ИЛИ

Двоичное число на выходе элемента исключающее ИЛИ является младшим разрядом суммы двоичных чисел на его входах. Таблица истинности:

 

Вход А	Вход В	Выход Y

 

элемент И-НЕ

Элемент И-НЕ реализует функцию логического умножения с последующей инверсией результата. Он представляется моделью из последовательно включенных элементов И и НЕ. Таблица истинности элемента получается из таблицы истинности элемента И путем инверсии результата. Эквивалентная модель элемента: Таблица истинности:

 

Вход А	Вход В	Выход Y

 

элемент ИЛИ-НЕ

Элемент ИЛИ-НЕ реализует функцию логического сложения с последующей инверсией результата. Он представляется моделью из последовательно включенных элементов ИЛИ и НЕ. Его таблица истинности получается из таблицы истинности элемента ИЛИ путем инверсии результата. Таблица истинности:

 

Вход А	Вход В	Выход Y

 

исключающее ИЛИ-НЕ

Данный элемент реализует функцию "исключающее ИЛИ" с последующей инверсией результата. Он представляется моделью из двух последовательно соединенных элементов: исключающее ИЛИ и НЕ. Таблица истинности:

 

Вход А	Вход В	Выход Y

Инструменты (Instruments):

логический преобразователь

Служит для исследования логических схем, можно производить анализ логических схем: строить таблицы истинности и получать логические выражения. С его помощью можно также производить синтез логических схем, т.е. по таблице истинности получить логическое выражения, а затем схему.

Задание: составить схему (рис. 1.2). В последующих схемах заменить элементы и проверить таблицы истинности.

Рис. 1.2. Схема подключения элемента

Задание 2. Исследование логического элемента Исключающего ИЛИ с помощью аналитического анализатора.

 

1. Собрать схему, состоящую из логического элемента Исключающее ИЛИ и аналитического преобразователя, как показано на рисунке

 

Рисунок 2.1 Вид рабочего поля

2. Двойным щелчком по схеме анализатора открыть диалоговое окно

3. Сгенерировать таблицу истинности, щелкнув по кнопке

 

4. Получить булево выражение, щелкнув по кнопке Это выражение приводится на дополнительном дисплее,

расположенном в нижней части лицевой панели, в виде двух слагаемых, соответствующих выходному сигналу ИСТИНА (сигнал логической единицы на выходе OUT). Сопоставление полученного выражения с таблицей истинности убеждает нас в том, что таких комбинаций действительно две, если учесть, что в полученном выражении приняты следующие обозначения: А'=0 — инверсия А=1, B'=0 — инверсия В=1, знак + соответствует логической операции ИЛИ.

 

Задание 3. Выполнить анализ следующих логических элементов: И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ, Исключающее ИЛИ-НЕ

Лабораторная работа №2