computer's hw undes laboratoriin zaavar

“Компьютерийн техникийн үндэс” хичээлийн лабораторийн ажлын удирдамж

НЭГДҮГЭЭР ХЭСЭГ. ХАГАС ДАМЖУУЛАГЧ

Лабораторийн ажил 1

Шулуутгагч диодын гүйдлийг нэг чигт дамжуулах шинж чанарыг судлах

Лабораторийн ажлын зорилго

Онолоор үзсэн хагас дамжуулагч диодын ажиллах зарчмыг судлаж, түүний ВАТ-ийг авах замаар бататгах

Лабораторийн ажилд бэлтгэж зайлшгүй мэдвэл зохих онолын хэсэг

Тухайн элемент дээр унаж байгаа хүчдэл болон гүйдлийн хоорондох хамаарыг ВАТ (Вольт Амперийн Тодорхойломж) гэнэ.

Гаднын U хүчдлийг эерэг туйлаар нь p мужид холбоход тэр хүчдэл p-n гарцын дотоод цахилгаан орны эсрэг үйлчилдэг учраас дотоод цахилгаан орон багасч, нэвчих Iдиф гүйдэл ихэсгэх, нүүлтийн Iдр гүйдэл багасах нөхцөл бүрддэг. Контактын потенциал нь германий p-n гарцад 0.3-0.5В; цахиурын гарцад 0.6-0.8В байна.

Харин гадны хүчдлийг p-n гарцад эсрэг туйлаар нь холбоход дотоод цахилгаан орон улам ихсэж, нэвчилтийн Iдиф гүйдэл үлэмж багасах, Iдр гүйдэл чөлөөтэй гүйх нөхцөл бүрдэх юм.

ВАТ-ийн шууд гүйдлийг дараах томъёогоор илэрхийлдэг.

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛−= 1K

UeII SA

ϕ

Энд: IS – дрейфын гүйдэл

IA – диффузын гүйдэл

Контактын ϕ к потенциалыг электрон, нүхмийн концентрацаас тооцоолж болдог.

PpnLn

nPpLnk nn TT

** ϕϕϕ ==

Үүнд: дулааны ϕ Т потенциал

ϕ T = qKT

q – электроны цэнэг

Т – 300К үнэмлэхүй температур К=1.37* 10-23

Эндээс харахад ϕ к нь экспенциал хуулиар өөрчлөгдөж байна.

p-n гарцын эсрэг Uэср хүчдлийг доторхой хэмжээнээс цааш ихэсгэхэд p-n гарцын гадаргуугаар гүйх шүүрлийн гүйдэл цэнэг үүсэх үзэгдэл үүссэнээс p-n гарцын нэвт цохилт болдог. 2 учир шалтгаанаас ВАТ-ийн эсрэг салаа зураг1.1-д заасанчлан өөрчлөгддөг.

Гадаргуугийн шүүрлийн гүйдэл нь 1-2 хэсэг дээр тодорхойломжийг жигд ихэсэхэд нөлөөлж, цаашид эсрэг Uэср хүчдлийг ихэсгэхэд цэнэг үржихэд хүргэдэг нэвт цохилт үүсдэг учраас эхлээд Iэср гүйдлийг аажмаар (2-3 цэгийн хооронд), дараа нь огцом (3-5 дахь цэг) нэмэгддэг.

-1-


P-n гарцад нэмэлт цэнэг үүсдэг шалтгаанаас нь хамааруулж цахилгаан нэвт цохилт, дулааны нэвт цохилт гэж ангилдаг.

Зураг 1.1

Цахилгаан нэвт цохилт нь дотроо • Гинжин • туннель нэвт цохилт гэж 2 ангилагддаг.

Нилээд зузаантай p-n гарцад цахилгаан орны үйлчлэлээр электрон хурдасч p-n гарцын атомтай мөргөлдөж түүнийг ионжуулахаас гадна шинээр бий болсон электрон дахин хурдасч мөн дахин p-n гарцын дараа дараагийн атомыг ионжуулах гэх мэтээр гинжин үзэгдэл явагдаж нэвт цохилт үүсгэхийг гинжин нэвт цохилт гэнэ.

Нимгэн p-n гарцын атомын валентийн электрон хүчтэй цахилгаан орны үйлчлэлээр валентийн холбооноосоо тасарч шинэ цэнэг бий болгох замаар үүссэн нэвт цохилтыг цойлдох туннель нэвт цохилт гэнэ.

Энэ 2 төрлийн нэвт цохилтоос ВАТ-ийн босоо хэсэг (3-4) бий болдог. Эсрэг хүчдэл тодорхой нэвт цохилтын хүчдлээс (Uн.т) давахад цэнэг эрс түргэн үржих бөгөөд хүчдлийг багасгахад p-n гарцын бүтэц эргэж хэвэндээ ордог. Хэрэв цахилгаан нэвт цохилтыг үргэлжлүүлбэл эсрэг Iэср гүйдлээс үүссэн дулааны үйлчлэлээр дахин шинэ цэнэг бий болж гүйдэл нэмэгдэж халалт, гүйдэл ихсэлт 2 бие биеэ нөхцөлдүүлэн ВАТ-ийн 4-5 хэсэг дээр p-n гарцын бүтэц бүр мөсөн эвдэрдэг. Нилээд тохиодолд эсрэг хүчдэл хэт ихсээгүй ч орчны температур нэмэгдэх, дулаан солилцооны горим алдагдах зэргээс дулааны нэвт цохилт үүсэх магадлал үлэмж нэмэгддэг.

Хагас дамжуулах диодыг зориулалтаар нь шулуутгах, импульсийн, өндөр, хэт өндөр давтамжийн, түшиц /стабилитрон/ диод, логарифмчлах диод, туннель диод, варикап диод, фото диод, гэрлийн диод зэргээр ангилдаг.

Шулуутгах гүйдлийн үндсэн параметрүүд нь: Шууд гүйдлийн тодорхой утганд харгалзах

• зөвшөөрөгдөх шууд UА.З хүчдэл • зөвшөөрөгдөх шууд IА.З гүйдэл • зөвшөөрөгдөх шууд UЭСР.З хүчдэл • зөвшөөрөгдөх шууд IЭСР.З гүйдэл болно.

Германий диод орчны температур 850С, цахиурын диод 1500С хүртэл ихэсгэхэд ажиллах чадвараа хадгална.

Германий диод дээрх шууд хүчдлийн уналт 0.3-0.6В, цахиурын диодынх 0.8-1.2В байна.

-2-


Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. Зураг 1.2-д үзүүлсэн схемийг холбоно. Схемд холбогдсон эсэргүүцлийн хэмжээ,

диодын төрлийг сонгохдоо багшаас заавар авна.

Зураг 1.2 2. Мультметр диодын шууд хүчдлийг заана. Оролтонд холбосон тогтмол хүчдлийн

үүсгүүрийн 7 утганд харгалзах диодын шууд хүчдлийн утгуудыг хүснэгт1.1-д тэмдэглэнэ. Оролтын хүчдлийн өөрчлөлийн алхамыг тухайн диодонд тохируулан авах ёстой.

Хүснэгт1.1 U B Uа В Iа mA

3. Хэмжиж авсан шууд хүчдлийн утгууд тус бүрд харгалзах гүйдлийн хэмжээг томъёо

1.1-ээр олно.

RUU

I aa

−= /1.1/

Үүнд: Ia – диодын шууд гүйдэл U – тэжээлийн үүсгүүрийн хүчдэл

Ua – диодын шууд шилжилтийн хүчдэл

4. Дараа нь диодыг туйлаар нь сольж гадны цахилгаан хүчдлийг өгөн хэмжилтийг давтан хүснэгт 1.2-г бөглөнө.

Хүснэгт1.2 U B Us В Is mkA

5. Дээрх томъёог ашиглан диодын эсрэг хүчдэл тус бүрд харгалзах эсрэг гүйдлийг

тооцоолно. 6. Хэмжилтээс олсон диодын шууд хүчдэл, шууд гүйдэл, эсрэг хүчдэл, эсрэг

гүйдлүүдийн утгуудаар ВАТ-ийг байгуулна. 7. Түүний шууд салааны тодорхойломжийн шугман хэсэг дээр диодын дифференциал

эсэргүүцлийг томъёо 1.2-оор олно. 8. Байгуулсан ВАТ, тооцоонуудаас үндэслэн тухайн диодын үндсэн параметрүүд болох

• зөвшөөрөгдөх шууд UА.З хүчдэл • зөвшөөрөгдөх шууд IА.З гүйдэл • зөвшөөрөгдөх шууд UЭСР.З хүчдэл • зөвшөөрөгдөх шууд IЭСР.З гүйдэл –г олно.

9. Дүгнэлт бичнэ.

-3-



Тогтворжуулагч диодын шинж чанарыг судлах


Онолоор үзсэн тогтворжуулагч диодын ажиллах зарчмыг судлаж, түүний ВАТ-ийг авах замаар бататгах


Тогтмол хүчдлийг тогтворжуулах зорилгоор түшиц буюу стабилитрон диодыг ашигладаг. ВАТ-н цахилгаан нэвт цохилтын хэсэг дээр ажилладаг цахиуран диод юм. Эсрэг гүйдлийн тодорхой IСТ.MIN, IСТ.MAX

хязгаарын хооронд диодын тогтворжуулах хүчдэл гэж нэрлэгддэг UCT эсрэг хүчдэл бараг тогтмол байдагт ийм диодын онцлог оршино. Ердийн тасалгааны температурт цахиурын p-n гарцын эсрэг гүйдэл буюу ханалтын IS гүйдэл ялимгүй бага байдаг учраас эсрэг гүйдлээс гинжин халалт гарч цахилгаан нэвь цохилт дулааны нэвь цохилтонд шилждэггүй. Иймээс тогтворжуулах хүчдэл гэж нэрлэгддэг UCT цахилгаан нэвт цохилтын хүчдэл ялимгүй өсөхөд тогтворжуулах гүйдэл ICT гэж нэрлэгдэх эсрэг гүйдэл огцом ихэсдэг. Зураг 2.1

Зураг 2.1

Тогтворжих хүчдэл, гүйдлийн MINCTMAXCTCT III .. −=Δ хязгаарт стабилитроны динамик эсэргүүцдлийг олдог.

Ω−=ΔΔ

= 301CT

CTДИН I

UR /2.1/

Өндөр хүчдлийн стабилитронд: RДИН = 18 - 300 Ом UCT = 3 ÷ 180В IMAX = 2mA ÷ 1.5A

Ачааллын гүйдэл өөрчлөгдөхөд ачааллын гүйдлийг тогтворжуулахын тулд

стабилитроныг схемд эсрэг туйлаар нь ачаалалтай зэрэгцээ холбодог.

-4-


Зураг 2.2

HCT

CT

IIIURIU

+=+=

0

0 δ /2.2/

Хүчдэл U ихсэхэд UCT хүчдэл ч мөн ихэснэ. Гэвч UСТ ялимгүй ихсэхэд ICT гүйдэл эрс

ихсэж үлэмж эсэргүүцэл бүхий Rб резистор дээрх хүчдлийн уналт эрс ихсэж UCT хүчдэл бараг хуучин хэвэндээ эргэж ордог. Ачааллын гүйдлийн HIΔ өөрчлөлт нь 0 - CTIΔ хооронд өөрчлөгдөхөөр бодож тооцоолох ёстой.

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. Зураг 2.3-д үзүүлсэн схемийг холбоно. Схемд холбогдсон балансын болон ачааны

эсэргүүцлийн хэмжээ, диодын төрлийг сонгохдоо багшаас заавар авна.

Зураг 2.3

2. Мультметр диодын шууд хүчдлийг заана. Оролтонд холбосон тогтмол хүчдлийн үүсгүүрийн 10 утганд харгалзах стабилитрон диод хүчдэл, балансын болон диодоор гүйх гүйдлийн утгуудыг хүснэгт2.1-д тэмдэглэнэ. Оролтын хүчдлийн өөрчлөлийн алхамыг тухайн диодонд тохируулан авах ёстой.

Хүснэгт2.1 U B

UСТ В IСТ A Iб А IH A

3. Хэмжиж авсан балансын болон диодоор гүйх гүйдлийн хэмжээнүүдийг ашиглан

оролтын хүчдлийн утгууд тус бүрд харгалзах ачаагаар гүйх гүйдлийн хэмжээг томъёо 2.3-аар олно.

-5-


CTH III −= δ /1.1/

Үүнд: IH – ачаагаар гүйх гүйдэл Iб – балансын эсэргүүцлээр гүйх буюу оролтын гүйдэл

ICT – стабилитрон диодоор гүйх гүйдэл

4. Хэмжилтээс олсон тогтворжуулагч диодын хүчдэл, гүйдлийн утгуудаар тухайн диодны эсрэг салааны ВАТ-ийг байгуулна.

5. Түүний шууд салааны тодорхойломжийн шугман хэсэг дээр диодын дифференциал эсэргүүцлийг томъёо 2.1-ээр олно.

6. Байгуулсан ВАТ, тооцоонуудаас үндэслэн тухайн диодын үндсэн параметрүүд болох • Тогтворжуулах буюу нэвт цохилтийн хүчдлийн хамгийн их утга UСТ.MAX • Тогтворжуулах хүчдлийн хамгийн бага утга UСТ.MIN • Тогтворжуулах гүйдлийн хамгийн их утга ICT.MAX • Тогтворжуулах гүйдлийн хамгийн бага утга ICT.MIN–г олно.


-6-



Хагас дамжуулагч транзистор, өсгөх байгууламжийг судлах


Онолоор үзсэн ерөнхий эмиттертэй схемээр холбосон биполяр транзисторын оролт, гаралтын тодорхойломжийг авч, түүнийг судлах


Биполяр транзисторыг 3 өөр схемээр холбодог. Ерөнхий эмитертэй /ЕЭ/ , ерөнхий баазтай /ЕБ/ , ерөнхий коллектортой /ЕК/ схем юм. ЕЭ-тэй холболтын схемийн онцлогийг авч үзье.

Зураг 3.1

Транзисторын өсгөлтийн коэффицент нь гаралтын (жолоодогдох) ба оролтын (удирдагдах) гүйдлийн харьцаагаар тодорхойлогдоно.

ααβ−

===1Б

KP

ОР

ГАР

II

II

/3.1/

Хэрэв 99.095.0 ÷=α байдаг бол β- коэффицент нь β>>1 байна. 10020÷=β хооронд байдаг. Транзисторын баазын гүйдэл үгүйд транзистораар зөвхөн дулааны гүйдэл гүйнэ.

*KOI

KOЭKOKPБKЭ IIIIIIIII ++=++=+= αδδ байна. Хэрэв энэ схемийн хувьд Баазын

гүйдэл үгүйд (Iб=0) транзистораар зөвхөн дулааны гүйдэл гүйнэ. α−

==1

* KOKOЭ

III

Гүйдлийг өсгөхийн тулд транзисторыг ЕЭ-тэй холбох шаардлагатай. ЕЭ-тэй холболтын схемд оролт гаралтын тодорхойломж нь дараах хэлбэртэй байдаг

онцлогтой.

Зураг 3.2

-7-


Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. Зураг3.3-д үзүүлсэн схемийг холбоно. Схемд холбогдсон транзисторын төрлийг

сонгохдоо багшаас заавар авна.

Зураг 3.3

2. Эхлээд тэжээлийн Uкэ хүчдлийг Uкэ=0В болгон, Uбэ хүчдлийг 0.05В-оор 0.4В хүртэл ахиулж, Iб гүйдлийг хэмжиж утгыг хүснэгт3.1-д тэмдэглэнэ.

Хүснэгт3.1 Uбэ [B] Uкэ=0В Iб [mA]

3. Дараа нь Uкэ=5В болгон дээрх хэмжилтийг давтан хийж гүйдлийн утгыг хүснэгт3.2-д

тэмдэглэнэ Хүснэгт3.2

Uбэ [B] Uкэ=5В Iб [mA]

4. Баазын гүйдлийн хэд хэдэн тогтмол утганд Uкэ хүчдлийг 2В-оор 0-16В хүрэл өөрчилж, Iк гүйдлийг хэмжин хүснэгт3.3-д тэмдэглэнэ.

Хүснэгт3.3 Ukэ [B] Iб=0mA

Iб=0.1mA Iб=0.2mA

Iк, mA

Iб=0.3mA

5. Хүснэгтэнд тэмдэглэгдсэн хүчдэл гүйдлийн утгаар тухайн транзисторын оролт, гаралтын тодорхойломжийн муруйн графикийг байгуулна.Үүнд хүснэгт3.1 болон 3.2-н утгуудаар оролтын, хүснэгт3.3-н утгуудаар гаралтын тодорхойломжийн муруйг байгуулна. Масштабыг багштай зөвлөж, өөрсдөө сонгоно.

6. Тодорхойломжуудаас тодорхой 1 утганд харгалзах хүчдэл гүйдлийн утгуудаас ерөнхий эмиттертэй схемийн өсгөлтийн коэффицентийг томъёо 3.1-г ашиглан тодорхойлно.


-8-



Униполяр транзисторыг судлах

Лабораторийн ажлын зорилго Онолоор үзсэн униполяр транзисторын оролт, гаралтын тодорхойломжийг авч,

түүнийг судлах

Лабораторийн ажилд бэлтгэж зайлшгүй мэдвэл зохих онолын хэсэг Бид n сувагтай униполяр транзисторын ажиллах зарчимтай танилцъя. Удирдах UЗ хүчдлийг эхэм-гарамд нь p-n гарцад эсрэгээр залгадаг. Харин

цутгалангийн хүчдлийг эерэгээр цутгаланд холбоно. Эхлээд цутгалангийн хүчдлийг тэгтэй тэнцүү (UC=0) байхад гарамд нь эсрэг хүчдэл залгавал p-n гарцын үндсэн цэнэгээр хомсдсон үе өргөсөж, суваг хөндлөн огтлолын дагуу жигд нарийсах болно.

Хэрэв гарамын хүчдлийг тэгтэй тэнцүү (UЗ=0) байхад цутгалангийн UC хүчдлийг ихэсгэхэд IC гүйдэл аажмаар ихсэхээс гадна n сувгийн эхэм талдаа p-n гарц үндсэн цэнэгээр баяжих, цутгалан талдаа электроноор хомсдож, сувгийн хөндлөн огтлолын дагуу электрон жигд биш хуваарилагдан конус үүсгэнэ.

Зураг 4.1

Энэ нь гүйдэл ихсэх боломж байв ч нарийссан сувгийн эсэргүүцэл ихсэж хүчдлийн уналт нь цаашид гүйдэл өсөх боломжийг хязгаарладаг. Иймд цутгалангийн тодорхойломж дээрх зураг4.2а-д үзүүлсэн байдалтай байна.

Цутгалангийн UC хүчдлийг өөрчлөхөд сувгийн конус хэлбэрийн өнцөг өөрчлөгддөг байхад гармын UЗ хүчдлийг өөрчлөхөд сувгийн өргөн нарийнийг жолоодох боломж өгдөг. Ингэснээр цутгалангийн гүйдлийн хэмжээг жолоодох, өөрөөр хэлбэл цутгалан-гармын дараах тодорхойломж зураг4.2б-д үзүүлснээр гарна.

Зураг 4.2

-9-


Р сувагтай униполяр транзисторын оролт гаралтын тодорхойломж, гаргаж авах схем нь n сувагтай униполяр транзистортой төсөөтэй, зөвхөн тэжээлийн хүчдлийн чиглэлээр ялгаатай. Зураг 4.3-д р сувагтай униполяр транзисторын цутгалан-гарам (оролт), цутгалангийн (гаралтын) тодорхойломжийг үзүүлэв.

Зураг 4.3

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. Зураг4.4-д үзүүлсэн схемийг холбоно. Схемд холбогдсон транзисторын төрлийг

сонгохдоо багшаас заавар авна.

Зураг4.4

2. Цутгалан-эхэмийн UC хүчдлийг UС=-10B болгон тогтоож транзисторын гарам-эхэмийн UЗ хүчдлийг 0В-оос эхлэн 0.5В-ын алхамтайгаар нэмэгдүүлэн өөрчилж цутгалангийн IС гүйдлээ хэмжин хүснэгт 4.1-д тэмдэглэнэ.

Хүснэгт4.1 UЗ [B] UC=10В IС [mA]

3. Дараа нь цутгалан-эхэмийн UС хүчдлийг UС=-5B болгон тогтоож өмнөх хэмжилтийг

давтан хийж тэмдэглэнэ. Хүснэгт4.2

UЗ [B] UС=5В IС [mA]

4. Гарам-эхэмийн UЗ хүчдлийг UЗ=0В болгон, цутгалан-эхэмийн UС хүчдлийг 0В-оос эхлэн 0.5В-оор нэмэгдүүлэн цутгалангийн IС гүйдлээ хэмжин хүснэгт4.3-т тэмдэглэнэ. Дээрх хэмжилтийг гарам-эхэмийн хүчдлийн хэд хэдэн утганд давтан хийнэ.

Хүснэгт3.3 UЗ [B] UC=0B UC = UC =

IС, mA

UC =

-10-


5. Хүснэгтэнд тэмдэглэгдсэн хүчдэл гүйдлийн утгаар тухайн транзисторын оролт, гаралтын тодорхойломжийн муруйн графикийг байгуулна.Үүнд хүснэгт4.1 болон 4.2-н утгуудаар гарам-цутгалангийн буюу оролтын, хүснэгт4.3-н утгуудаар цутгалангийн буюу гаралтын тодорхойломжийн муруйг байгуулна. Масштабыг багштай зөвлөж, өөрсдөө сонгоно.


-11-



Шулуутгуур, шүүрийн схемийг судлах

Лабораторийн ажлын зорилго Онолоор үзсэн униполяр транзисторын оролт, гаралтын тодорхойломжийг авч,

түүнийг судлах

Лабораторийн ажилд бэлтгэж зайлшгүй мэдвэл зохих онолын хэсэг Сүлжээний хүчдлийн үйлчлэлээр байнга чиглэлээ өөрчлөх (синусиод хуулиар

хувьсан өөрчлөгдөх) эерэг, сөрөг фазын хүчдлийг зөвхөн нэг чиглэлийн хүчдэл болгон хувиргах зориулалттай байгууламжийг шулуутгуур гэнэ. Шулуутгагч нь уг төхөөрөмжинд орсон элементээсээ хамааран нэг хагас үеийн, хоёр хагас үеийн, мостон шулуутгагч байж болно.

Хагас үеийн шулуутгуурыг ихэвчлэн бага чадлын багтаамжийн болон идэвхт ачааллын үед хэрэглэдэг.

Зураг 5.1

Энэ схемийн давуу тал нь энгийн, элементийн тоо цөөн, үнэ хямд, мөн

трансформаторгүй ажиллах боломжтой. Харийн дутагдалтай тал нь лугшилтын давтамж бага, АҮК бага зэрэг болно.

Бүтэн үеийн шулуутгуур нь хагас үеийнхтэй харьцуулахад шулуутгагдсан хүчдэл, гүйдлийн лугшилт харьцангуй бага, трансформаторын ашиглалт их байдаг учир дунд ба нам давтамжийн тогтмол хүчдлийн үүсгүүрт өргөн хэрэглэдэг.

Зураг 5.2

Трансформаторын II ороомгийн хувьсах хүчдлийн эхний хагас үед вентил V1-ээр гүйдэл гүйнэ. Энэ үед V2 дээр эсрэг хүчдэл үйлчлэх учир гүйдэл нэвтрэхгүй. Дараагийн хагас үед V2 вентилээр гүйдэл гүйж, V1 вентил нь эсрэг хүчдлийн үйлчлээр гүйдэл нэвтрүүлэхгүй. Энэ мэтчилэн 2 вентил хувьсах хүчдлийн хагас үе болгонд ээлжлэн ажилласнаар бүтэн үеийн турш ачаагаар гүйдэл гүйнэ. Имйд шулуутгагдсан хүчдлийн дундаж утга нь хагас үеийн шулуутгууртай харьцуулахад 2 дахин их байна.

-12-


Гүүрэн буюу мостон шулуутгуур

Зураг 5.3

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. Зураг5.4-д үзүүлсэн схемийг холбоно. Схемд холбогдсон диод, трансформаторын

төрлийг зурагт үзүүлсэнээр сонгон авна.

Зураг5.4

2. Осциллограмм дээрээс гаралтын хүчдлийн үеийг хэмжих ба гаралтын дохионы

давтамжийг тооцоолно.

3. Дараа нь Зураг5.5-д үзүүлсэн гүүрэн шулуутгуурын схемийг холбоно.

4. Дээрх 2 туршилтыг харьцуулан дүгнэлт бичнэ.

-13-


ХОЁРДУГААР ХЭСЭГ. ТООН СИСТЕМ


Энгийн логик интеграл схемтэй танилцах

Лабораторийн ажлын зорилго • Тоон интеграл схемийн ангилал, тэмдэглэгээтэй танилцах • Үндсэн логик үйлдлүүдийг судлах


Тоон сигнал (Binary system) нь хугацааны туршид дискрет хуулиар хувьсн өөрчлөгддөг амплитуд утга нь тогтмол байх сигнал бөгөөд тийм сигналыг хүлээн авч боловсруулан гаргадаг интеграл схемийг тоон интеграл схем гэж нэрлэдэг.

Тоон сигнал нь 2-тын тооллын системийн “0” ба “1” гэсэн утгаар илэрхийлэгдэх ба эдгээр нь хүчдлийн -өндөр (High ), -нам (Low) түвшин авдаг. Хүчдлийн энэ 2 төлөв нь Булийн алгебрийн “үнэн”, “худал” гэсэн утгыг мөн илэрхийлдэг.

1U 0U

Хэрэв бол эерэг логик, бол сөрөг лоигк гэж үзнэ. 01 UU > 01 UU <Өндөр ба нам хүчдлийн түвшингийн утгууд нь интеграл схем бүрт өөр өөр байдаг.

Өөрөөр хэлбэл интеграл схем бүрт логик “1”, логик “0” гэсэн утгыг авах хүчдлийн түвшингийн хязгаар адилгүй байна. Жишээ болгон TTL, CMOS схемийнхийг Зураг7.1-д үзүүлэв.

Тоон интеграл схем бүр дээр түүний талаарх мэдээлэл бүхий тэмдэглэгээ байдаг. Тэрхүү тэмдэглээний

- Эхний 1 ба 2 үсэг нь тухайн микросхемийг үйлдвэрлэн гаргасан компанийн нэр - Түүний арын 2 ба 3 тоо нь тухайн микросхемийн ямар бааз элемент дээр

хийгдсэнг болон ажиллах температурын хязгаарыг заана. - Дараагийн үсэгнүүд нь тухайн микросхемийн функциональ зориулалтыг заана. - Сүүлийн үсэг нь корпусын хэлбэр, хийгдсэн материалыг заана.

Жишээ болгон SN74LS04 микрохсемийн тэмдэглээтэй танилцъя.

-14-


Энгийн логик үйлдлүүд Тоон системийн хувьд дараах үндсэн логик үйлдлүүд байна. Үйлдлүүдийн логик

илэрхийлэл, үнэншлийн хүснгэт, таних тэмдэглэгээ дараах хэлбэртэй байна.

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. 7400, 7404, 7402, 7408, 7486, 7410, 7420 интеграл схемийн ажиллагаатай танилцан,

үндсэн логик үйлдлүүдийн үнэншлийн хүснэгтийг турших 2. Эерэг ба сөрөг логик сигналыг хэмжин, ялгааг тодорхойлох 3. Дүгнэлт бичнэ.

-15-



Энгийн логик схемийг гаргах

Лабораторийн ажлын зорилго • Тоон интеграл схемийн ангилал, тэмдэглэгээтэй танилцах • Үндсэн логик үйлдлүүдийг судлах


Дурын логик функцын дагуу ажиллах схемийг өмнөх лабораторийн ажлаар туршин үзсэн үйлдлүүдийг ашиглан гарган авч болно. Үүнийг дараах жишээн дээр авч үзье. Хүснэгт8.1

Хүснэгт 8.1-д a, b, c гэсэн аргументээс тогтсон Y Функц өгөгдсөн ба түүнийг энгийн логик AND, OR, INVERTER үйлдлүүдээр илэрхийлэл бичнэ. Үүний тулд Y=1 байх утгыг авсан функцуудыг конъюнкцээр илэрхийлбэл:

cbaY =0 ; cbaY =1 ; bcaY =3 ;

cbaY =5 ; abcY =7 ; болох ба үүнийг нэг илэрхийлэл болгон бичвэл

аргумент Функц № А В С Y 0 1 2 3 4 5 6 7

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

1 1 0 1 0 1 0 1

abccbabcacbacbaY ++++= /8.1/ болно. /8.1/ илэрхийллийг дизъюнктив төгс хэвийн хэлбэр гэж нэрлэдэг ба энэ илэрхийлэлд

орсон үржвэр бүхий Y функцын 1-тэй тэнцүү байх аргументийн утгуудыг minterm гэж нэрлэдэг.

/8.1/ илэрхийллийн тусламжтайгаар Y функцыг биелүүлж чадах логик схемийг гарган авна.

Y функцийн дагуу ажиллах схем зөвхөн ганц биш бөгөөд дээрх дизъюнктив төгс

хэвийн хэлбэрийг цаашид боловсронгуй болгон схемийн бүтцийг багасгаж болно. Үүний тулд булийн функцыг алгебрийн эсвэл Карногийн картыг ашиглаж болно.

/8.1/ илэрхийлийг алгебрийн аргаар хялбарчилбал: (Алгебрийн аргаар хялбарчилахад шаардагдах томъёог хойно хавсаргав)

( ) ( ) acbcababbacbcaccba

abccbabcacbacbaY

++=++++=

=++++= /8.2/

-16-


/8.2/ илэрхийллээр дээрхийн адил схем гаргавал:

Илэрхийлэл /8.1/ болон /8.2/-оор гарган авсан схемүүдийг шалгахад үр дүн нь ижил

байх нь батлагдана. Зураг 8.3-ийн схемийг угсрахад хэд хэдэн корпус ИС шаардлагатай болох бөгөөд

схемд орох chip-ний тоог багасгахын тулд дахин хялбарчилж нэг базист оруулж болно.

( )( ) ( )( )( )acbcabaacbcaba

acbcabaY

=+=

=++=; /8.3/

/8.3/ илэрхийллийн тусламжтайгаар Y функцийн логик схемийг гаргахад 7404, 7400, 7410 гэсэн 3 ширхэг интеграл схем шаардагдана.

Дээрх аргаар зөвхөн минтермээс биш мөн макстермүүдийг ашиглан логик схемийг гарган авч болно. Хүснэгт 8.1-д бичигдсэн Y функцийн “0”-тэй тэнцүү байх утгуудыг авч хооронд нь нэмбэл макстерм болно.

cbaY ++=2 ; cbaY ++=4 ; cbaY ++6 ; /8.4/ Макстермүүдийн үржвэр буюу аргументуудын нийлбэрийн үржвэрүүдийг

конъюнктив төгс хэвийн хэлбэр гэж нэрлэнэ. Энэ хэвийн хэлбэрээс Y функцийн логик схем гарган авах аргачлал нь дээрхтэй ижил байна.

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. Багшийн өгсөн өгөгдлийн дагуу Булийн функц бичих. Хүснэгт 8.2 2. Бичсэн функцийг биелүүлэх энгийн логик схемийг гарган турших 3. Функцийн илэрхийллийг алгебрийн аргаар хялбарчилж нэг базист (OR эсвэл AND)

оруулан, түүний дагуу ажиллах схемийг гаргах 4. 2 схемийн ажиллах зарчим ижил байгааг анхааран дүгнэлт бичих

-17-


Хүснэгт8.2

А В С Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Y11 Y12

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

1 0 1 1 1 0 0 1

0 0 1 0 1 1 1 0

1 0 1 0 1 1 0 1

1 1 0 1 0 1 1 0

0 1 1 1 0 1 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

0 0 1 1 0 1 0 1

1 0 1 1 0 1 0 1

1 1 0 1 1 0 1 0

0 1 1 0 1 0 1 1

0 1 0 1 0 1 1 1

1 0 1 0 1 1 1 0

Булийн функцийг хялбарчлах томъёонууд

• Logical product law: XXXXXXXX =⋅=⋅=⋅=⋅ 1,00,0,

• Logical sum law: 11,0,1, =+=+=+=+ XXXXXXXX

• Exclusive OR law: XXXXXXXX =⊕=⊕=⊕=⊕ 1,0,1,0

• Commutative law: XY YXXYYX ⋅=⋅+=+ ,

• Associative law: ( ) ( ) ( ) ( ) ZYXZYXZYXZYX ⋅⋅=⋅⋅++=++ ,

• Distributive law: ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )ZXYXZYX

ZXYXZYX⋅+⋅=+⋅+⋅+=⋅+ ;

• Absorptive law: ( ) ( ) XYXXXYXX =+⋅=⋅+ ,

• Restoring law: XX = • De Morgan’s law: YXYXYXYX +=⋅+=+ ,

Дээрх шингээлтийн томъёог задалбал:

• ( )

( ) YXXYXXXXYXXXYXX

XXYXYXX

⋅+=⋅+⋅⇒=+=⋅+

=⋅=+=⋅+;

;11

-18-



Триггерүүдийн ажиллагааг судлах

Лабораторийн ажлын зорилго • Триггерийн бүтэц, ангиллыг судлах • RS, D, T, JK триггерүүдийн ажиллах зармчыг судлаж турших


Гаралтын тогтвортой 2 төлөвт орших, тэрхүү тогтвортой төлвөө дурын хугацаагаар хадгалдаг тоон байгууламжийг триггер гэнэ.

Триггерийг хэд хэдэн шинжээр нь ангилдаг. Үүнд: 1. Функциональ боломжоор нь:

• Логик 0, 1-ийг тус тусад нь хүлээж авах хоёр оролттой RS триггер • Мэдээллийг ганц оролтоор хүлээн авах D триггер • Тоолуур бүхий Т триггер • Универсиал JK триггер

2. Удирдагдах байдлаар нь: • Асинхрон • Синхрон

3. Бүтцээр нь: • Дан • Давхар гэж ангилдаг.

Асинхрон триггер нь мэдээлэл ирэх бүр түүнд зохих хариу боловсруулдаг бол синхрон триггер нь оролтонд ирж байгаа мэдээлэлтэй хамт мэдээллийг хүлээж авч боловсруулахыг зөвшөөрсөн айзмын дохио ирвэл хариу боловсруулдаг. Иймд синхрон триггер нь хэрэв мэдээллийн сигнал дангаараа ирвэл боловсруулалт хийдэггүй.

Синхрон триггерийг статик, динамик гэж ангилдаг. Статик удирдлагатай триггер нь синхрон сигналын дохиог хүлээн авах “С” оролт дээрх дохио логик “1” түвшинд (шууд С оролт), эсвэл “0” түвшинд (урвуу С оролт) байхад мэдээлэл хүлээж авдаг. Харин динамик удирдлагатай триггер нь мэдээллийн дохиог “С” оролтон дээрх дохио 0→1 (шууд динамик С оролт), эсвэл 1→0 (урвуу динамик С оролт) түвшин болох зөвхөн тэр агшинд л хүлээж авдаг.

Асинхрон RS триггер нь логик “1” бичих (Set -бичих) S-оролт, логик “0” бичих (reset- буцаах) R-оролттой, Q-шууд, Q - урвуу 2 гаралттай триггер юм. Түүнийг солибосон гэдрэг холбоо бүхий NAND эсвэл NOR логик элементийг ашиглан хийж болдог. Асинхрон RS триггерийн бүтцийн схем, таних тэмдэглэгээг зураг 9.1-д үзүүлэв.

Синхрон RS тригер нь айзмын дохио хүлээн авах С оролттой, оролтын 2 логик элемент, асинхрон RS триггерээс тогтоно.

-19-


Логик схемийн гаралт болон триггерийн оролтон дээрх шилжилтийн процессоос үүсэх гажилтийг арилгахын тулд синхрон триггеийн оролтонд 2 логик оролт холбож өгнө. Синхрон RS триггерийн бүтцийн схемийг зураг8.2-д үзүүлэв.

Асинхрон болон синхрон RS триггерийн онцлог нь R, S оролтуудад зэрэг логик “1” ирэх (R=S=1) үед хориотой буюу зөвшөөрөгдөхгүй төлөвт ордог. Харин зөвхөн R=1 болох үед триггерийн төлөв өмнө нь ямар байснаасаа хамаарахгүйгээр тэглэх горимд, S=1 болох үед нэглэх горимд, R=S=0 үед хадгалах горимд орно.

D триггер нь мэдээлэл хүлээн авах ганц D оролт, айзмын дохио хүлээн авах С гэсэн оролттой. Энэ триггерийн онцлог нь айзмын дохиотой ирсэн мэдээллийг хүлээн аваад түүнээ дараагийн айзмын дохио иртэл саатуулдагт оршино. Иймд D триггерийг саатуулах (Delay) триггер гэнэ. D триггерийн бүтцийн схем, таних тэмдэглэгээг зураг 9.3-д үзүүлэв.

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. NAND, NOR буюу 7404, 7402, 7400 интеграл схемүүдийн тусламжтайгаар асинхрон

RS триггерийн бүтцийн схемийг холбоно. 2. Багшийн өгсөн хугацааны диаграмын дагуу оролтонд мэдээлэл өгч , триггерийн

боловсруулалтыг диаграм дээр гүйцээн зур. 3. Дараа нь синхрон RS триггерийг угсран мөн дээрх мэдээллийг давтан өгнө. 4. Дээр хийсэн 2 хэмжилтийн дүнд асинхрон ба синхрон триггерийг боловсруулалтын

ялгааг ажиглан дүгнэлт бичнэ. 5. Мөн D триггерийн бүтцийн схемийг холбоно. 6. Багшийн өгсөн өгөгдлийн дагуу ажиллуулж туршилтийг гүйцэтгэн триггерийн

боловсруулалтыг хугцааны диаграм дээр зурна. 7. Дүгнэлт бичих

-20-


Хүснэгт9.1

-21-



Триггерүүдийг ашиглан автоматын схемийг гаргах

Лабораторийн ажлын зорилго • Динамик удигдлагатай триггерийг ашиглан дурын автомат зохион бүтээж

сурах

Лабораторийн ажилд бэлтгэж зайлшгүй мэдвэл зохих онолын хэсэг Автоматын ажиллах зарчмыг хугацааны диграммаар эсвэл хүснэгтээр өгөгдсөн

байна. Эндээс санах элемент болох триггерийг ашиглан тухайн автоматын схемийг гаргаж болно. Жишээ болгон өгөгдсөн хугацааны диграммын дагуу автоматын схемийг гарган түүнийг ажиллуулъя.

Үүнийг хугацааны диграм гэхээс гадна циклограм гэж нэрлэдэг. Учир нь энэ нь циклдэн ажиллана.

Автоматын ойн элементэд хэрэглэгдэх триггерүүдийн төлвийг тодорхойлсон үнэншлийн хүснэгтийг хүснэгт10.1-д үзүүлэв.

Хүснэгт 10.1

Qt Qt+1 D T R S J K

0 0 0 0 x 0 0 x 0 1 1 1 0 1 1 x 1 0 0 1 1 0 x 1 1 1 1 0 x x x 0 Автоматыг зохион бүтээхдээ:

1. Триггерийн төрлийг сонгоно. Энэ жишээнд 4 гаралт байгаа тул 4 триггер сонгон авна.

2. Сонгосон триггерийн төрөлд тааруулан автоматын ажиллах төлвийг тодорхойлсон үнэншлийн хүснэгтийг гаргана. Хүснэгт10.2

3. Хүснэгтийн Qt гэсэн багануудад автоматын циклограммын дагуу ажиллах эхний өгөгдсөн төлвүүдийг бичнэ.

4. Харин Qt+1 гэсэн багануудад автоматын нэг синхрон сигналын импульс ирсний дараах төлвийг бичнэ.

5. Дараагийн багануудад сонгон авсан триггерийн шилжилтийн төлвийг дээрх хеснэгтийн дагуу бөглөнө. Иймд ойн хэсэг дээр динамик удирдлагатай D триггерийг авъя.

6. Тухайн триггер бүр дээр Карногийн хүснэгтийг зохиож гаралтын функцуудыг хялбарчлана. Карногийн картыг бөглөхдөө хүснэгт10.2-ын Qt хэсгийн мөр бүрийн утгыг картын триггерийн гаралтын хэсэгт олж, тэдгээрт харгалзах хэсгүүдийн огтлолцол дээр хүснэгт 10.2-ын D триггерийн оролтуудыг бичнэ.

7. Карногийн картыг хялбарчлахдаа “0” бүхий нүдийг оролцуулалгүй, зөвхөн зэрэгцээ орших “1” болон “х” бүхий нүднүүдийг 2-тын зэргээр бүлэглэнэ.

-22-


8. Бүлэглэсэн нүднүүдээс триггер тус бүрийн оролтонд харгалзах триггерийн гаралтыг функц хэлбэрээр бичнэ. Шаардлагатай бол дахин хялбарчилж болно.

9. Хялбарчилсан функцын дагуу автоматын схемийг гаргах бөгөөд шаадлагатай үед триггерийн оролтын сигналыг логик хэлбэрээр холбож болно.

Хүснэгт 10.2 Qt Qt+1 D

Q3 Q2 Q1 Q0 Q3 Q2 Q1 Q0 D3 D2 D1 D0

0 1 0 0 0 0 1 0

0 0 1 0 0 1 0 1

0 0 1 0 1 0 0 1

0 1 0 1 0 0 0 1

1 0 0 0 0 1 0 0

0 1 0 0 1 0 1 0

0 1 0 1 0 0 1 0

1 0 1 0 0 0 1 0

1 0 0 0 0 1 0 0

0 1 0 0 1 0 1 0

0 1 0 1 0 0 1 0

1 0 1 0 0 0 1 0

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. Багшийн өгсөн хугацааны диаграмын дагуу онолын хэсэгт бичсэн дарааллын дагуу

автоматын схемийг гарган турших 2. Дурын триггерийн төрлийг сонгож болно. 3. Дүгнэлт бичих

-23-


Хүснэгт10.3

-24-



Регистрийг судлах

Лабораторийн ажлын зорилго • Регистрийн ангилал, бүтэцтэй танилцах • Цуваа, зэрэгцээ регистрийн ажиллагаатай танилцах


Регистр нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг тоон зангилаа бөгөөд түүнийг триггерүүдийг ашиглан хийдэг. Регистрийн оронгийн тоог түүнийг бүрдүүлж байгаа триггерийн тоо тодорхойлдог. Жишээ нь, 8 битийн регистр нь 8ш триггерээс бүрдэнэ гэсэн үг.

Регистр нь - мэдээллийг шууд ба урвуу кодоор хүлээн авах - мэдээллийг шууд ба урвуу кодоор дамжуулах - орон хоорондын логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэх - орон хооронд мэдээллийг баруун, зүүн тийш шилжүүлэх - мэдээллийг цуваа кодоос зэрэгцээ код руу, зэрэгцээ кодыг цуваа код руу

хөрвүүлэх зэрэг микро үйлдлүүдийг гүцэтгэдэг.

Регистрийг - цуваа (шилжүүлэх) - зэрэгцээ (санах) регистр гэж ангилна. Мөн регистрийг мэдээлэл дамжуулж байгаа сувгийн тоогоор нь - 1 фазын - Хос фазын гэж ангилдаг. Нэг фазын регистр мэдээллийг зөвхөн нэг сувгаар буюу шууд, урвуу утгын аль

нэгээр нь дамжуулдаг бол хос фазын регистрт мэдээлэл 2 сувгаар буюу шууд, урвуу утгаар зэрэг дамжигдана.

Үүнээс гадна регистрийг синхрончилж байгаа аргаар нь: - 1 тактын - Олон тактын гэж ангилдаг. Хэрэв ерөнхий нэг синхрон сигналаар удирдагддаг бол 1 тактын, эсрэг тохиолдолд

олон тактын байна Өөрөөр хэлбэл регистрийг бүрдүүлж байгаа триггерүүд нь хэд хэдэн синхрон сигналаар удирдагдаж байвал олон тактын регистр болно.

Регистрт мэдээллийг хүлээж авах, регистрээс мэдээллийг гаргаж байгаа аргыг зохион байгуулсан аргаар нь түүнийг доорх байдалд хуваадаг. Зураг 11.1

- Мэдээллийг цуваагаар хүлээн авч цуваагаар гаргах (SISO-Serial In Serial out) - Мэдээллийг цуваагаар хүлээн авч зэрэгцээгээр гаргах (SIPO-Serial In Parallel out) - Мэдээллийг зэрэгцээгээр хүлээн авч цуваагаар гаргах (PISO-Parallel In Serial out) - Мэдээллийг зэрэгэцээгээр хүлээн авч зэрэгцээгээр гаргах (PIPO) - Дээрх бүх байдлаар хүлээн авч дамжуулдаг универсиал регистр

-25-


Зэрэгцээ регистр (Parallel Register)

Энэ төрлийн регистр мэдээллийг орон бүрээр зэрэгцээ хүлээн авч зэрэгцээ гаргах ба түүний үндсэн функц нь мэдээллийг хадгалахад оршино.

Регистрийг бүрдүүлж байгаа триггер бүр нь зөвхөн нэг орон мэдээллийг санах зориулалттай байх бөгөөд тэдгээрт ерөнхий тэглэх (Master Reset) R оролт байж болно. Регистрт шинээр мэдээлэл бичихийн тулд хуучин мэдээллийг уншсаны дараа арчиж тэглэх шаардалагатай. Зураг11.2-д санх регистрийг D триггерийг ашиглан гарган авсан бүтцийн схем, түүний таних тэмдэглэгээг үзүүлэв.

Цуваа (шилжүүлэх) регистр – Shift register Шилжүүлэх регистрүүд нь өөртөө агуулагдаж байгаа мэдээллий удирдах синхрон

сигналын тусламжтайгаар ахлах оронгийн эсвэл бага оронгийн зүг шилжүүлэх үйлдлийг гүйцэтгэнэ.

Энэ төрлийн регистрийг бүтээхдээ голдуу динамик удирдлагатай, эсвэл давхар триггерийг ашигладаг.

Хэрэв шилжүүлэх регистр нь мэдээллийг баруун зүүн аль ч чиглэл рүү шилжүүлэх чадвартай бол буцмал (reverse, or bi-directional) регистр гэж нэрлэдэг. Зураг 11.3-д 4 битийн шилжүүлэх регистрийн бүтцийн схем, таних тэмдэглэгээг үзүүлэв.

-26-


Дээрх схемийн хувьд триггерийн Q0, Q1, Q2, Q3 гаралтуудаас мэдээллийг зэрэгцээ кодоор уншиж болох ба энэ тохиолдолд регистр SIPO зарчмаар ажиллана гэсэн үг.

Шилжүүлэх регистрийг маш олон зүйлд ашигладаг. Жишээ нь: Зөвхөн нэг бит нь идэвхитэй байх мэдээллийг хадгалаад түүнийг түүнийг орон хооронд шилжүүлэх регистрийг юмны байршил тодорхойлох тоолуур болгон ашигладаг.

Регистрийн зэрэгцээ кодыг цуваа, эсрэгээр цуваа кодыг зэрэгцээ болгох үйлдлийг холбооны шугмаар мэдээлэл дамжуулах ад ашигладаг.

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. Зураг11.3-д үзүүлсэн 4 оронт шилжүүлэх регистрийн схемийг 74175 микросхемийн

тусламжтайгаар гарган авч ажиллуулан, мэдээлэл орон хооронд хэрхэн шилжиж байгааг хугацааны диаграмаар тэмдэглэн авах

2. 74164 регистрийн интеграл схемийн ажиллагаатай танилцаж үнэншлийн хүснэгт, хугацааны диаграмыг байгуулах

3. Дүгнэлт бичих

-27-



Тоолуурын байгууламжтай ажиллах

Лабораторийн ажлын зорилго • Тоолуурын талаарх ерөнхий мэдлэг олгох • Нэмэгдүүлэх, хорогдуулах, буцмал тоолуурын онцлогтой танилцах • Тоолуурыг хэрэглэж сурах


Оролтын мэдээллийг тоолоход зориулагдсан тоон интеграл схемийг тоолуур (Counter) гэнэ. Тэдгээр нь хоорондоо холбоотой орон хоорондын логик элемент болсон триггерүүдээс бүрдсэн интеграл схем юм.

Тоолуур нь өөрийн төлвийг нэгээр нэмэгдүүлэх (инкрементац), эсвэл нэгээр хорогдуулах (декрементац) үйлдэл, мөн анхны төлөвт эргэн оруулах, хадгалах, дамжуулах гэх мэт үйлдлүүд гүйцэтгэнэ.

Тоолуурын интеграл схемийн тоолж чадах хамгийн их импульсийн тоог тоолуурын тоолох модуль К буюу тоолуурын багтамж гэнэ. К дахь импульс ирсэний дараа тоолуур эргэж өөрийн анхны төлөвтөө орно. Хоёртын n-оронтой тоолуур нь n тооны триггерээс бүрдэх бөгөөд тоолуурын модуль буюу багтаамж нь nK 2= байна. (Binary counters)

Хэрэв тоолох модуль нь К-аас бага байх тоолуурыг тоолуур хуваагуур (modulo-n counters) гэж нэрлэнэ.

Дээрхээс гадна тоолуурын орон шилжилтийг зохион байгуулсан байдлаар нь - цуваа орон шилжилттэй (Ripple carry counter) - зэрэгцээ орон шилжилттэй (parallel carry counter) - буцмал (uo/down) гэж ангилдаг. Тоолуурыг Т болон JK, D триггерүүд дээр угсрахад эвтэйхэн байдаг.

Цуваа орон шилжилттэй тоолуур Тоолуурын бүтцийг бий болгож байгаа триггерүүд нь хоорондоо шууд ба цуваа

байдлаар зөвхөн эхний триггерт тоолох импульсийг өгч байхаар холбогдсон байвал цуваа орон шилжилттэй тоолуур бий болно. Зураг 12.1-д 3 битийн цуваа орон шилжилттэй тоолуурын схемийн зарчмйн схем болон хугацааны диграммыг үзүүлэв.

Цуваа орон шилжилттэй нэмэгдүүлэх тоолуурын триггерүүд нь оролтын сигналын хойд фронтоор, төлвөө сольсны дараа дараагийн триггер төлвөө сольдог учраас түүний ажиллах хурд нь харьцангуй удаан байна. Бүх триггерүүд нь төлвийг нэг агшинд зэрэг сольж болохгүй учраас цуваа тоолуурууд нь зөвхөн асинхрон байдаг. Өөрөөр хэлбэл түүний оролтын сигнал нь өөрөө удирдлагын сигнал болно. Тоолуурт тоолоох сигналын оролтоос гадна давуу эрх бүхий тэглэх R, нэглэх S оролтууд байдаг. Энэ төрлийн тоолууруудын гол давуу тал нь хамгийн хялбар бүтэцтэй байдагт оршино.

-28-


Тоолуурыг тоон системд маш өргөн хэрэглэдэг ба давтамж хэмжих, давтамжийн үе хэмжих, хэмжигдхүүний гаралтыг тоогоор илэрхийлэх зэрэгт голчлон хэрэглэдэг.

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. 7490 интеграл схемийг судлах. Үүний тулд дараах туршилтуудыг хийж тус бүрд нь

хугацааны диаграмыг зурж, тоолуурын багтаамжийг тодорхойлох - Тоолох импульсийг CLKA оролтонд өгөх - Тоолох импульсийг CLKB оролтонд өгөх - QA гаралтыг CLKB-тэй холбон, тоолох импульсийг CLKA оролтонд өгөх

2. 7492, 7493 интеграл схемүүдийг дээрхийн адил туршин тоолууруудын модулийг олох 3. Дээрх тоолууруудыг ашиглан цагний схемийг гарган авах 4. Тоолуур нь давтамжийг хэрхэн хувааж байгаад дүгнэлт бичих

-29-



Функциональ байгууламжуудыг турших

Лабораторийн ажлын зорилго • Кодлуур, тайлуур, сонгуур, жишүүр, ALU-н интеграл схемүүдийн тухай

мэдлэг олгох • Функциональ байгууламжуудын хэрэглээтэй танилцах


Кодлуур Кодлуур (encoder) гэдэг нь N оролтон дээрх аль нэг “1” гэсн кодыг гаралтын 2-тын

код болгон хувиргах микро үйлдлийг гүйцэтгэдэг функциональ тоон зангилаа юм. Өөрөөр хэлбэл N оролтын унитар кодыг гаралтын зэрэгцээ код болгон хувиргадаг гэсэн үг юм. Зураг 13.1

Жишээ болгон зураг 13.2-д 10-тын кодыг binary код уруу хөрвүүлэх энгийн кодлуурын схемийг үзүүлэв. Энд 5 гэсэн товчлуурыг дарвал гаралт нь:

ABCD=0101 Харин 9 гэсэн товчийг дарвал:

ABCD=1001 болно.

-30-


Тайлуур Тайлуур (decoder) нь нэг төрлийн код хувиргуурт хамаарах бөгөөд кодлуурын эсрэг

үйлдлийг хийдэг. Өөрөөр хэлбэл, 2-тын тооны зэрэгцээ кодыг n гаралтын аль нэг дээр “1” гэсэн код болгон хувиргадаг. Decoder-н оролтыг n гэвэл гаралт нь 2n –тэй тэнцүү байна. Хэрэв гаралт 2n-ээс бага утгатай бол бүрэн биш тайлуур гэж нэрлэнэ. Тайлуурын схемийг үндсэн логик үйлдлүүдийг ашиглан гарган авч болно. Зураг 13.3-т 2→4-т ажиллах тайлуурын схем, таних тэмдэглэгээг үзүүлэв.

Тайлуурын зөвшөөрөх буюу Е1 (enable) оролтыг ашиглан тайлуурын схемийг өргөтгөхийн зэрэгцээ гаралтын сигналыг (3 төлвийн гаралттай) удирдахад ашиглагдана.

Бүрэн бус тайлуурыг хамгийн өргөн хэрэглэгдэг нь 2-тын кодыг 7 сегментийн индикаторт гаргах (BCD-to-7segment) тайлуур юм. Зураг 13.4-д 7 сегментийн индикатор, ерөнхий анод, катодын бүтцийг харуулав.

Сонгуур Мультиплексор (multiplexor) буюу сонгуур нь хэд хэдэн өгөгдлийн оролтоос удирдах

сигналын тусламжтайгаар сонгож гаралтанд гаргах зориулалттай функциональ зангилаа юм. Иймээс мультиплексорын оролон дээрх аль нэг сигналыг хаягийн сигналын тусламжтай сонгон ээлжлэн гаралтын мэдээлэл дамжуулах суваг руу гаргах үйлдлийг гүйцэтгэдэг. Өгөгдлийн, хаягийн гэсэн 2 хэсэг оролттой. Харин зөвхөн ганц гаралттай байх ба энэ нь шууд буюу урвуу утгын аль ч утгаар илэрхийлэгдэж болно. Мультиплексорт мөн оролтын сигналыг зөвшөөрөх STROBE сигнал байдаг. Иймд энэ төрлийн элементүүд 3 төлвийн гаралттай байдаг.

-31-


Өгөгдөл дамжуулах ганц сувгаар хоорондоо мэдээллийг дамжуулахад мультиплексорыг хамгийн өргөн хэрэглэдэг ба мөн буцмал тоолуур, бүртгүүрийн орон хоорондын холбоосонд хамгийн өргөн ашигладаг. Арифметик тоон байгууламж

Тоонуудыг нэмэхээс гадна өөр бусад үйлдлүүдийг гүйцэтгэх шаардлагатай бол арифметик логик байгууламж (ALU) ашиглах хэрэгтэй болно. ALU нь зэрэгцээ 4 оронтой интеграл схем байдлаар хийгддэг боловч түүнийг өргөжүүлэхэд зохицуулагдсан байдаг. ALU-н жишээ болгон 74181 ИС-тэй танилцъя. Энэ схем нь 4 битийн А ба В тоог оруулах өгөгдлийн оролтуудаас гадна түүний ажиллагааг тодорхойлох SELECT бүхий S0 S1 S2 S3; математик болон логик үйлдлийг хийхийг заах MODE бүхий “М” гэсэн удирдлагын оролтуудтай байна. Иймээс дээрх удирдлагын оролтуудыг хэрхэн өгөхөө урьдаар тооцох хэрэгтэй. Хэрэв MODE оролт нь “high” бол схем нь 16 логик үйлдэл хийнэ. Логик үйлдэл хийж байгаа үед CN+4 гаралтанд юу ч гардаггүй. Харин MODE оролт нь “low” бол тухайн төхөөрөмж нь 16 математик үйлдэл гүйцэтгэдэг. Математик болон логик үйлдлүүдийн чухам ямар үйлдлийг гүйцэтгэхийг SELECT орлтуудыг хэрхэн өгөхөөс хамаарна. Хэрэв 74181-ийг 4-өөс дээш битийн тоонуудад үйлдэл хийх зориулалттайгаар каскад болгон хэрэглэвэл түүний бага 4 битийн СN+4 гаралтыг дараагийн ахлах 4 битийн тоонд үйлдэл хийж байгаа 74181-ийн CN оролт руу холбож өгдөг. Жишүүр

Жишүүр нь 2 тооны зөвхөн тэнцлийг шалгаад зогсохгүй мөн их, багыг харьцуулдаг. Иймд жишүүр нь “A>B”, “A<B”, “A=B” гэсэн 3 гаралттай бөгөөд А, В хоёр тооноос хамаарч аль нэг гаралтанд идэвхтэй сигнал гарна. Зураг 13.5

Жишүүрийг гаргаж авахын тэлд дүгнүүрт үндэслэн А-В ялгаврыг хийдэг. Үүний тулд дүгнүүрийн оролтонд В тоог урвуулсан байдлаар өгөх бөгөөд Cr оролтонд “1”-г өгнө. Энэ үед CR гаралтанд зөвхөн A<B үед нь “0” болно.

Хязгаараас хазайсан тохиолдолд дохиолол өгөх зэрэгт жишүүрийг хэрэглэдэг.

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. 7447 интеграл схемийг судлах. 7 сегментийн индикатортой холбон ажиллуулах. 2. Өмнөх лабораторийн ажил дээр туршсан цагны схемийн үр дүнг 7447-г ашиглан

индикаторт дүрслэх 3. 7447 ИС-д холбогдох индикатор нь ерөнхий анодтой, ерөнхий катодтой алин болохыг

тодорхойлон, дүгнэлт бич. 4. 74181 бүхий ALU-г туршин судлах 5. Дүгнэлт бичих

-32-



Компьютерийн зохион байгуулалттай танилцах

Лабораторийн ажлын зорилго • Компьютерийн техник хэрэгсэлтэй танилцах • Шинэ техник, технологийн судалгаа хийх


-33-


-34-


AGP card

AGP slot AGP slots

PCI slot PCI card

-35-


IDE cable IDE and SATA cable

Лабораторийн ажил хийх дэс дараалал, арга техник 1. Компьютерийн архитектур эд ангитай танилцах 2. Мэдээллийн системийн шинэ техник, технологийн талаарх мэдээлэлтэй танилцах 3. Компьютерийн хэрэглээний талаар мэргэжлийн үүднээс ярилцах 4. Дүгнэлт хийх

-36-

computer's hw undes laboratoriin zaavar

Documents