Основные сведения. Моделирование статических процессов смешанных аналоговых и цифровых электронных схем

Лабораторная работа № 1

Моделирование статических процессов смешанных аналоговых и цифровых электронных схем

Цель работы: приобрести навыки создания, сохранения проекта в системе OrCAD и черчения схем для моделирования статических режимов работы смешанных аналоговых и цифровых схем; научиться анализировать полученные результаты.

Основные сведения

В схемах цифровой техники часто применяют микросхемы средней степени интеграции транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).

Микросхемы серии ТТЛ семейства 7400 включают широкий функциональный набор логических элементов, триггеров и цифровых узлов. Напряжение питания микросхем - + 5В. При положительном кодировании (когда за высокий уровень принята единица, а за низкий уровень - нуль), уровень напряжения логического 0 составляет ≤ 0.4В (L ≤ 0.4V), а уровень напряжения логической 1 - ≥ 2.4В (H ≥ 2.4V). Модели микросхем семейства 7400 хранятся в библиотеке с именем 7400. Отечественными аналогами этого семейства являются семейства К133, К135, К555 и др.

Микросхемы серии КМОП семейства 4000 имеют быстродействие меньше, чем микросхемы семейства 7400, но предъявляют незначительные требования к источнику питания (напряжение можно подавать от +3В до +18В при очень малом токе). При положительном кодировании уровень напряжения логического 0 составляет ≤ 0.1В (L≤ 0.1V), а уровень напряжения логической 1 - ≥ 2.4В (H ≥ 2.4V). Модели микросхем семейства 4000 хранятся в библиотеке с именем 4000. Отечественными аналогами этого семейства являются семейства 176, 561, КР1554 и др.

Графическое изображение некоторых логических компонентов и их таблицы истинности приведены на рисунке 1(а-ж).

Компонент 7400 содержит 4 логических элемента, каждый реализует логическую операцию «И-НЕ» с двумя входами и имеет таблицу истинности (рис. 1 а).

Компонент 7402 содержит 4 логических элемента, каждый реализует логическую операцию «ИЛИ-НЕ» с двумя входами и имеет таблицу истинности (рис. 1 б).

Компонент 7404 содержит 6 инверторов и имеет таблицу истинности (рис.1 в).

Компонент 7408 содержит 4 логических элемента, каждый реализует логическую операцию «И» с двумя входами и имеет таблицу истинности (рис.1 г).

Компонент 7411 содержит 3 логических элемента, каждый реализует логическую операцию «И» с тремя входами и имеет таблицу истинности (см. рис.1 д).

Компонент 7432 содержит 4 логических элемента, каждый реализует логическую операцию «ИЛИ» с двумя входами и имеет таблицу истинности (рис.1 е).

Компонент 7486 содержит 4 логических элемента, каждый реализует логическую операцию «Исключающее ИЛИ» с двумя входами и имеет таблицу истинности (рис.1 ж).

Следует знать, что в результате моделирования состояния компонентов отображаются следующим образом:

- состояние ‘логический нуль’ отображается символом ‘0’;

- состояние ‘логическая единица’ отображается символом ‘1’;

- неопределенное состояние отображается символом ‘X’.

Рисунок 1 – Графическое изображение логических компонентов и их таблицы истинности