М. Нсанов - Сборник лабораторных работ по цифровым устройствам. Для колледжей

© М. А. Нсанов, 2022

ISBN 978-5-4493-3877-8

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Если студент хочет действительно разбираться в цифровой микроэлектронике, то только теоретических знаний, полученных из учебников и лекций преподавателя, абсолютно недостаточно. Нужно не только знать теоретически, как должно работать цифровое устройство, но и посмотреть, как оно работает в реальности .

Для этого в курсе предмета «Цифровые устройства» (Цифровая микроэлектроника, Цифровая микросхемотехника) любого технического учебного заведения предусмотрено выполнение цикла лабораторных работ.

Данный Сборник лабораторных работ состоит из трех разделов:

1. Логические элементы. Здесь проводится исследование работы логических элементов и конкретных микросхем, содержащих эти логические элементы.

2. Комбинационные цифровые устройства (ЦУ). В этом разделе опять же с помощью конкретных микросхем исследуется работа устройств, которые не способны запоминать результаты выполненных операций: шифраторы, дешифраторы, сумматоры и многие другие.

3. Последовательностные ЦУ. На этом этапе выполняется исследование работы микросхем устройств, которые не только выполняют определенные операции, но и могут запоминать полученные результаты этих операций. К ним относятся: интегральные триггеры, регистры, счетчики, запоминающие устройства (ЗУ) и прочие.

Описание почти каждой лабораторной работы содержит:

– Предварительное задание, которое каждый студент должен выполнить до начала лабораторной работы.

– Порядок выполнения работы.

– Пример выполнения предварительного задания.

– Пример выполнения лабораторной работы с показом и объяснением результатов.

Здесь приведены лабораторные работы, которые выполняются на компьютерах с помощью программы Elektroniks Workbehch. Автор в курсе, что есть более новая версия этой программы под названием Multisim, но ничего принципиально нового там нет. Поэтому перерабатывать весь огромный накопленный материал под новую версию автор не видит смысла.

Описания работ составлены с учетом того, что все студенты достаточно свободно обязаны уметь работать с компьютерной программой Elektroniks Workbehch, так как на этой же программе выполнялись ранее лабораторные работы по электротехнике и электронике. Здесь следует иметь в виду, что указанная программа использует «Западные» стандарты (смотрите Введение из указанного в [Л1] учебника), а мы (в частности, Россия и Казахстан) применяем «восточные» стандарты.

Работы, которые выполняются на лабораторном стенде, приводить не имеет смысла, так как в учебных заведениях используются разные стенды.

Возможно, те, кто проявит интерес к данному труду, найдет (хотя бы в Интернете) нечто отдаленно похожее, но автор ни в коей мере не ориентировался на разработки других специалистов (хотя, конечно же, знакомился с ними), а только на наглядность и эффективность обучения студентов в отношении развития умений и навыков работы с цифровыми устройствами.

Настоящий Сборник изначально (еще во время работы автора в Алматинском колледже связи) задумывался применительно именно к специализации отрасли связи, но надеюсь, что он будет полезен при обучении студентов любых отраслей, где используется аппаратура цифровой микроэлектроники. Автор считает, что данный сборник будет особо полезен для преподавателей учебных заведений технической направленности, где изучается аппаратура цифровой микроэлектроники.

Необходимая теоретическая база для выполнения указанных здесь лабораторных работ приведена в учебнике: Нсанов М. А. Цифровые устройства. Электронная версия, издательство Ridero, 2018 [Л1], который имеется в продаже на Litres.ru, Ozon.ru, ТД «Москва» (moscowbooks.ru), Google Books (books.google.ru), Bookz.ru, Lib.aldebaran.ru, iknigi.net, Bookland.com, на витринах мобильных приложений Everbook, МТС, Билайн и др. Кроме этого, студенты могут (и даже желательно) пользоваться другими учебниками и учебными пособиями по данному предмету.

Здесь приведено значительно больше лабораторных работ, чем положено по программе. Некоторые из них разработаны на перспективу, а также используются в качестве демонстрационного материала при изложении соответствующих тем.

Все приведенные здесь лабораторные работы поставлены и апробированы в течение около 20 лет в Алматинском колледже связи (АКС) и Алматинском Государственном колледже транспорта и коммуникаций (АГКТК). Оба колледжа являются старейшими и ведущими учебными заведениями Республики Казахстан соответствующего профиля и уровня, которые скоро будут праздновать свое 90-летие.

Если появятся какие-либо вопросы к автору, то можно непосредственно связаться с ним по адресу электронной почты: murat.nsanov@gmail.com.

Предварительное задание

Перед выполнением задания следует рассмотреть Пример 2 из §1.2 [Л1].

1. Записать название каждого логического элемента по их номерам в схеме.

Рядом с названием указать, какую операцию выполняет данный элемент.

2. Выполнить анализ работы заданной в соответствии со своим вариантом схемы в статическом режиме по заданным значениям входных сигналов: указать значения сигналов на входах и выходах всех элементов.

Для входных сигналов, указанных более мелким шрифтом – карандашом, более крупным шрифтом – ручкой.