Содержание

| |Введение |5 |
|1. |Обзор методов логического проектирования и минимизации | |
| | |9 |
|1.1 |Нормальные формы логических функций |10 |
|1.2 |Общие сведения о минимизации логических функций |15 |
|1.3 |Расчётный метод минимизации |18 |
|1.4 |Расчётно-табличный метод минимизации |21 |
|1.5 |Табличный метод минимизации |23 |
|2. |Возможности программы моделирования Electronics Workbench | |
| | |28 |
|2.1 |Общие сведения об Electronics Workbench |28 |
|2.2 |Интерфейс Electronics Workbench |32 |
|2.3 |Свойства и параметры измерительной аппаратуры, | |
| |используемой в работе |41 |
|3. |Математические модели и эквивалентные схемы в программе | |
| |логического проектирования |48 |
|4. |Разработка логических схем практикума |53 |
|4.1 |Схема цифрового автомата |53 |
|4.2 |Цифровой компаратор 2-х разрядного кода |54 |
|4.3 |Дешифратор 4-х разрядного адреса |56 |
|4.4 |Схема контроля чётности |58 |
|5. |Методические указания |61 |
|5.1 |Описание лабораторной установки |61 |
|5.2 |Предварительное расчётное задание |62 |
|5.3 |Рабочее задание |62 |
|5.4 |Контрольные вопросы |65 |

|6. |Методические рекомендации по быстрому знакомству с | |
| |программой |67 |
|6.1 |Работа с HELP, проблема языка и русификация |67 |
|6.2 |Об окне Description |67 |
|6.3 |Возможности получения твёрдой копии и подготовки отчёта | |
| | |68 |
|6.4 |Демонстрационная версия |68 |
|7. |Организационно-экономическая часть |71 |
|7.1 |Организация НИР |71 |
|7.2 |Расчёт затрат |73 |
|7.3 |Обоснование социально-экономической эффективности | |
| |разработки |76 |
|8. |Экология и охрана труда |81 |
|8.1 |Общие сведения об электромагнитных полях |81 |
|8.2 |Методика проведения исследования |87 |
| |Заключение |91 |
| |Список используемой литературы |93 |

Введение

Лабораторный практикум является обязательным компонентом обучения во всех электронных курсах, читаемых на кафедре "Технической электродинамики и электроники" МГИРЭА(ТУ). Во время практикума студенты закрепляют теоретические знания практической работой с электронными схемами, учатся работать с контрольно-измерительной аппаратурой, приобретают исследовательские навыки. В связи с динамическим изменением элементной базы электроники, измерительной аппаратуры, электронный практикум должен своевременно обновляться и совершенствоваться. Дело это трудоемкое и достаточно дорогое, особенно в нынешних условиях.

При всех несомненных достоинствах существующего практикума имеется довольно много замечаний, которые в силу объективных и субъективных трудностей практической реализации не решены на сегодня:

1) Современная полупроводниковая и интегральная элементная база очень чувствительна к перегреву, перенапряжению, статическому электричеству, имеет миниатюрные размеры и поэтому требует сложной, дорогой технологической оснастки для реальной работы с современными электронными схемами. Использование вредных химических веществ при монтаже требует соответствующего оборудования помещения (тоже не дешевого).

2) Работа с современными быстродействующими компонентами требует постоянного обновления дорогой и сложной контрольно-измерительной аппаратуры. Современная аппаратура сложна, требует высокой квалификации исследователя и мало приспособлена для студенческого практикума.

3) Целый ряд исследований невозможно выполнить из-за уникальности необходимой аппаратуры (исследование фазовых характеристик, спектральных характеристик, нелинейных характеристик, исследование влияния температуры на работу электронного устройства и т.д.).

4) В существующем практикуме отсутствует возможность диагностики неисправности электронного устройства, обучения навыкам ремонта электронных схем, пуско-наладочных работ, то есть тех обязательных навыков, которыми обязан владеть электронщик при разработке и эксплуатации электронной аппаратуры.

5) В разработке современной электронной аппаратуры все шире используется вычислительная техника, системы автоматического проектирования, интеллектуальная диагностика работоспособности устройств.
Это направление совершенно не представлено в существующем практикуме.

Перечисленные замечания конечно не полностью описывают проблему.
Поэтому актуально стоит поиск альтернативных методических направлений обучения электронным дисциплинам.

Одно из таких направлений рассмотрено в данной работе - использование в лабораторном практикуме компьютерного моделирования на базе программного пакета Electronics Workbench фирмы Interactive Image Technologies Ltd.
(Canada).

Этот пакет представляет законченную среду (shell) разработки электронных схем с интуитивным простым интерфейсом, близким для электронщика. Название пакету выбрано точно - в переводе - рабочий стол электронщика.

У этого пакета имеется целый ряд достоинств, привлекающих внимание:

1. Оригинальный простой графический редактор, позволяющий достаточно просто рисовать на экране практически любые электронные схемы в привычном изображении.

2. Большая библиотека современных электронных компонент, дискретных, интегральных аналоговых, цифровых и смешанных аналогово-цифровых.
Библиотека открытая, легко может пополняться новыми элементами, в том числе и отечественными.

3. Богатая библиотека электронных схем, позволяющая использовать готовые практические разработки и легко модернизировать под конкретную задачу. Библиотека открытая, позволяет пополнение как за счет новых разработок, так и за счет подключения библиотек более ранних версий.

4. Великолепный набор виртуальных измерительных приборов, позволяющих выполнить любое электрическое ( и не только электрическое измерение).
Работа с этими измерительными приборами максимально приближена к работе с реальными приборами. Подключив виртуальный прибор к любой точке схемы можно получить исчерпывающую информацию о процессах в данном узле.

5. Простой по интерфейсу набор моделирующих средств, позволяющий помимо традиционного моделирования электронной схемы по постоянному и переменному току, повести моделирование спектральных, нелинейных, амплитудно-частотных, фазо-частотных характеристик, влияние температуры на отдельные компоненты и на схему в целом, возможность сканирования (sweep) любых параметров компонентов, параметров источников сигналов и питания.
Достаточно просто можно выполнить вероятностный анализ работы схемы с различными законами распределения параметров.

6. Большие возможности документирования исследования, получение твердой копии как электрической схемы, параметров моделирования, информации с экрана измерительной аппаратуры, хорошо оформленных графических результатов исследования.

7. Поразительно низкие требования, предъявляемые к компьютеру.
Возможна работа начиная с 386 модели.

8. Не требует знаний по программированию. Требуется лишь знакомство со средой Windows. Интуитивный интерфейс позволяет быстро даже неподготовленному пользователю (буквально за полчаса) познакомится с основами и приступить непосредственно к электронным исследованиям.

9. Нельзя не упомянуть обширный, тщательно подготовленный Help, обеспечивающий как контекстную помощь по меню, компонентам, опциям моделирования, так и общие вопросы моделирования, возможные ошибки.

Достоинств в этом пакете больше, чем перечислено и о них еще будет говориться в процессе разработки лабораторного практикума. Однако то, что перечислено, позволило среди множества известных пакетов электронных CAD'ов
(Computer Aided Design) выбрать именно Electronics Workbench как наиболее подходящий для использования в лабораторном практикуме.