Решение. Пусть подвижные контакты подсоединяются ко входам эл

Пусть подвижные контакты подсоединяются ко входам эл. устройства (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 Функциональная схема разрабатываемого устройства.

Составляем таблицу истинности, считая, что на входах F1, F2, F3, F4 индикаторы зажигают логическую «1». Поскольку в заданном указании входы х1, х2, х3, х4, все комбинации (при 8-ми хотя бы один индикатор светится, а при остальных 8-ми все потушены) таблица истинности будет полной. При нажатии 1, 2 или 3-й кнопки на соответствующие входы х1, х2, х3 подается «0». При нажатии 4-й кнопки на вход х4 подается «1». При нажатых кнопках х1, х2 и х3 равно «1», а при х4 равно «0».

Составим карту минтеров для выхода F1.

Поскольку индикатор ИН1 зажигается логической «1», представим функцию F1 по «1». Функция содержит два Конт. по две клетки

Составим карту минтермов для выхода F2

Так как выход F2 должен зажигать лампу накаливания H2 через ключ и выход лампы подключен к земле, происходит зажигание лампы логическим «0». Полупроводник формирует логический «0» вых. каскада И.С. обеспечивает гораздо больший ток (до 16 мА), в то время, как выходной ток «1» составляет 0.4 мА. Следующая линия F2 будет преобразована «0»:

Составим карту минтеров для выхода F3

Мин. произведение по «1» , так как ИН3 зажигает логическая «1». Функция состоит из одного контура, содержащего 4 клетки.

Составим карту минтеров для выхода F4

Мин. произведение по «1» , так как ИН3 зажигает логическая «1». Функция состоит из одного контура, содержащего 4 клетки.

На основании алгебраического выражения для функций F1 – F4 составим принципиальную схему эл. Устройства.

Переменные Х1, Х2, Х3, Х4 в выражении вых. функций имеют инверсные значения, поэтому необходимо на вход использовать 3 инвертора. ( МС К155ЛН1, содержащей 6 инверторов).

Функцию F1 удобно реализовать с использованием микросхемы К155 ЛР4, представляющую собой два элемента «4И» объединённых по «ИЛИ»

Функции F3 и F4 реализованы на микросхеме К155 ЛА3, содержащей 4 элемента «2-И-НЕ».В этом случае на выходах необходимо поставить ещё инвертеру.

Поскольку в используемой микросхеме остаются два элемента «2-И-НЕ»

(К155 ЛА3) и один инвертор (в корпусе К155 ЛН1) функцию необходимо преобразовать в общие «И-НЕ».

Принципиальная схема эл. устройства приведена на рисунке 1,3

Поскольку ток Л4 составляет 30 мА и вых К155 при «0» обеспечивает 16 мА, то в качестве ключа потребуется транзистор типа p-n-p (так как один из выводов лампы подходит к земле)..

+En

R1 DD2

S1

1 DD1.1 __ 1 DD1.4

3 X1 _{1 2}X1 3 8 9 8 F1

2 10

1 S2 DD1.2 __ 11 +5B

3 X2 _{3 4}X2 13 R3

2 DD3.1 __

1 S3 1 3 F2 R2

2 X3 2 VT1

3 DD3.2 __ DD1.5

1 S4 DD1.3 F3 F3 HL

3 X4_{5 6}X4

2 DD3.3 __ DD1.6

9 8 F4 13 12 F4

Рисунок 1.3 –принципиальная схема электрических устройств

Резистор R1 предназначен для обеспечения уровня логической «1» ТТЛ элементов DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD2, DD3.2 и должен обеспечивать ток I¹_ВХ = 0.04 мА для каждого из семи входов. Таким образом

Выбираем значение R1 из ряда номеналов E4 R1=10k.

По заданию ток лампочки HL I_ML =30 мА. При степени насыщения n=2, min коэффициент усиления в схеме с ОЭ должен быть

Исходя из I_К = 30мА и В_min> 3.75 выбираем транзистор p-n-p-типа КТ 209, имеющий I_K B_min.

Резистор R2 обеспечивают ток базы транзистора VT1 и рассчитываем исходя из U⁰_вых=0,48 и В_min=40. Поскольку

Величина R2 должна быть

R=26kOм __

Ток проходит через резистор R3 при «0» на выходе F2 должен обеспечивать потенциал 0,7В для открывания транзистора, а при «1» потенциал<0.5В для закрывания.

U_R3 <0.5B при U¹_{вых min}=2.4В

В то же время

U_R3=E_n-U¹_{вых min} –U_R2 тогда

; R3=0.24*R2;

R=4.7k

Пример решения

Задание.

Расчет схемы

Составляем таблицу истинности преобразователя кода

Решение: Логческие схемы являются структурными моделями цифровых устройств, реализующих логические функции. Они отображают преобразование входных переменных х1, х2, х3, х4 в выходные f1, f2, f3, f4 (рис. 1). Если значения выходных переменных определяются комбинацией значений переменных на входах только в данный момент , то такие схемы называют комбинационными. Такой тип называется конечным автоматом в предложении, что все переменные принимают значения из конечных алфавитов.

Логическая схема

Составим таблицу истинности согласно заданию, пологая, что нажатая кнопка соответствует подаче “1” на соответствующий вход Xn логической схемы, загорание индикатора соответствует появлению “1” на выходе Fn.

1) Таблица истинности:

Составляем и решаем карты Карно для выхода Fn. Для того чтобы во всех остальных случаях индикаторы не горели ~ заменяем на не активный уровень индикатора. На картах Карно обозначим контура. (контура должны занимать максимальную площадь, количество элементов контуре равно 2 в степени х, где х натуральное число, количество контуров минимально, контура должны быть прямоугольной формы.)

2) Карты Карно

Л1=!(!к1*!к3*!к4)

Л2=!к1*!к2*!к3*!к4+к1*!к2*!к3*к4+к1*!к2*к3*!к4 Л3=!(к1*!к2*к3*!к4)

Л4=!к1*!к2*!к3*!к4+к1*!к2*к3*к4

Составляем принципиальную схему

Часть №2

Расчет транзисторного ключа

Задание. I(lamp)=10 mA; U(lamp)=5 V.

Лампочка включается «1» , лежит на +Еп.

Схема ключа

Расчет ключа

1. = =0,12 mA

2. Ur=2.4-0.7=1.7V

R=

Часть №3

Расчет мощного транзисторного ключа

Задание. I(lamp)=8A; U(lamp)=5 V.

Лампочка включается «0» , лежит на +Еп.

Схема ключа

Расчет ключа

1. = =0.042 A

2. Ur1+Ur2=5-1.4=3.6V

Rc1=

3. При включении ключа Ib1= =0,5 mA

4. Rb1= =3,3 kOhm

Примечание: в схеме применялась схема Дарлингтона, коэффициент усиления которой B=B2^.B3.

Список литературы

1. Пухальский Г.И. Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учебное пособие для втузов. – СПб.: Политехника, 1996. – 885 с.: ил.

2. Поспелов Д.А. Арифметические основы вычислительных машин дискретного действия. Учебное пособие для вузов. – М.: Высш. школа, 1979 г. – 308 с.

3. Пухальский Г.И. Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. – М.: Радио и связь, 1990. – 304 с.

4. Ипатов В.П. Троичные последовательности с идеальными периодическими авто корреляционными свойствами // Радиотехника и электроника. – 1979. - №10 – С. 2053-2057.

5. Ипатов В.П. Периодические дискретные сигналы с оптимальными корреляционными свойствами. – М.: Радио и связь, 1992 г. – 152.

6. Пухальский Г.И. Синтез асинхронных импульсных автоматов. Ч 2. // техническая кибернетика. – 1976 - №2.- с.123-129.

7. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство// Пер. с нем. – М.: Мир., 1983. – 512.

8. Микросхемы интегральные серии КР1533 – Спб.: Издательство РНИИ «Электростандарт», 1993 – 140 с.

9. Петровский И.И., Прибыльский А.В., Троян А.А., Чувелев В.С. Логические ИСК Р 1533, КР 1554. Справочник. В двух частях. Часть 1 ТОО «Бином», 1993.