3.1.2 Проведение различного рода анализов в Electronics Workbench
Раздел: Введение
Теоретическое введение:
Целью лабораторной работы освоение правил и методов проведения различного рода анализов. А также освоение и  понимание результатов проведенного анализа, и формирование выводов по работе анализируемой схемы.
Все виды анализа осуществляются с помощью элементов панели инструментов "Instruments" (см. рисунок 3.1.2.1).

Рисунок 3.1.2.1 - Панель инструментов
Приборы
Multimeter. Используйте этот прибор для измерения переменного или постоянного напряжения или тока, или сопротивления или потери децибел между двумя точками в схеме. Multimeter автоматически выставляет диапозоны, поэтому Вам не нужно самим указывать  диапазон измерений. Внутрение сопротивление и ток предустановлены к значениям приближенным к идеальным. Эти значения могут быть изменены при помощи нажатия на кнопку "Settings".
Oscilloscope. Двухканальный осциллограф отображает амплитуду и колебания электронных сигналов. Данный прибор способен отображать интенсивность одного или двух сигналов во времени или же сравнивать одну временную диаграмму с другой.
Bode plotter. Графопостроитель Боде рисует график частоты ответов схемы и он полезен для анализирования схем фильтрации. Данный прибор используется для измерения увеличения напряжения сигнала или сдвига фазы. Когда графопостроитель Боде подключен к схеме, выполняется спектральный анализ.
Logic Analyzer. Анализатор логики отображает уровни до 16 цифровых сигналов. Он используется для быстрого сбора данных о логическом состоянии и расширенного временного анализа чтобы помочь спроектировать большие системы и заботиться о разрешении возможных проблем.
Задание:
Собрать схемы, приведенные на рисунках 3.1.2.2 и 3.1.2.3.
Провести различного рода анализы с каждой из схем, (особое внимание необходимо уделить пониманию функций и умению настроить различные опции).
Сформировать отчет, в который включить графики для каждого из анализов.

Рисунок 3.1.2.2 - Пример схемы
 

Рисунок 3.1.2.3 - Пример схемы




3.1.3 Проектирование 16-ти простейших логических схем (Or, And и т.д.)
Раздел: Аналоговая схемотехника
Теоретическое введение:
Все устройства ЭВМ состоят из элементарных логических схем. Работа этих схем основана на законах и правилах алгебры логики, которая оперирует двумя понятиями: истинности и ложности высказывания. В соответствии с такой двоичной природой высказываний условились называть их логическими двоичными переменными и обозначать 1 в случае истинности и 0 в случае ложности. Примерами логических переменных являются высказывания:
A = “Земля плоская”, В = “Автомобиль имеет двигатель”
На основании этих высказываний можно записать А = 0; В = 1, так как высказывание А – ложно, а высказывание В истинно.
Высказывания могут быть простыми и сложными: простые содержат одно законченное утверждение, сложные образуются из двух или большего числа простых высказываний, связанных между собой некоторыми логическими связями. Формализация и преобразование связей между логическими переменными осуществляется в соответствии с правилами алгебры логики называемой алгеброй Буля.
Две логические переменные А и В, принимающие значение 0 или 1, могут образовывать логические функции. В алгебре логики любые функции удобно изображать в виде таблицы соответствия всех возможный комбинаций входных логических переменных и выходной логической функции, называемой таблицей истинности.
Ниже приведен полный перечень функций двух аргументов. Функции, образованные логическими переменными, можно преобразовывать в соответствии с правилами или законами алгебры логики. При этом стремятся минимизировать логическое выражение, т.е. привести его к виду, удобным для практической реализации на логических элементах (см. таблицу 3.1.3.1).
Таблица 3.1.3.1 - Таблица Истинности
Проектирование схем в Electronics Workbench:
При проектировании схем в Electronics Workbench использовались элементы панели компонентов Logic Gates: Or, Nor, And, Nand, Xor, Xnor, Inverters, на необходимое число входов. Для имитации работы спроектированной схемы входы подключаются к генератору тактовых импульсов. Он выбирается из панели компонентов Instruments и называется Word Generator. Генератор имеет 16 выходов.
Рассмотрим пример построения (например Дизъюнкции) и оформление лабораторной работы:
Функции F2(А, В) - Дизъюнкция:
Логическое сложение двух переменных А и В есть логическая функция F2, которая истинна тогда, когда истинна одна из двух входных переменных.  F2  = A+B. Для функции логического сложения таблица истинности имеет вид:
Таблица 3.1.3.2 - Дизъюнкция - логическое сложение

Рисунок 3.1.3.1 - Графическая схема проектирования функции сложения
Функция F2=A+B. Графическая схема проектирования функции сложения, созданная в программе Electronics Workbench приведена на рисунке 3.1.3.1

Рисунок 3.1.3.2 - Диаграммы входных и выходных сигналов
 
После приведения самой схемы нарисованной и собранной в программе Electronics Workbench вы должны привести диаграммы входных и выходных сигналов (см. рисунок 3.1.3.2).
Для проверки можно сравнить диаграммы входных и выходных сигналов с таблицей истинности. Как видно на 1-ом такте А=1; B=0; F2=1. Сравним это с таблицей истинности и уведем, что Fn совпадают. При полном совпадении выходной функции на других тактах и при другом сочетании переменных можно сделать вывод, что построенная схема работает правильно. На этом описание этой функции заканчивается. Другие функции описываются и собираются аналогично.
При построении и проектировании других лабораторных работ проверка работоспособности построенной схемы выполняется также. Проверяются диаграммы входных и выходных сигналов и сравниваются по тактам с таблицей истинности.
Задание:
Используя пакет Electronics Workbench спроектировать схемы логических функций в базисе СКНФ и СДНФ;
Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word. В отчет включить построенные схемы и диаграммы входных и выходных сигналов каждой из выполненных схем;
Лабораторная выполняется в соответствии с вариантами (см. таблицу 3.1.3.3).
Таблица 3.1.3.3 - Варианты заданий
Доказательство основных тождеств булевой алгебры с помощью простейших логических схем (Or, And и т.д.)
Раздел: Аналоговая схемотехника
Теоретическое введение:
Работа заключается в доказательстве девятнадцати основных (см. таблицу 3.1.4.1) тождеств булевой алгебры с помощью пакета моделирования Electronics Workbench.
Таблица 3.1.4.1 - Тождества для преобразования логических выражений
Для выполнения работы необходимо использовать опыт предыдущей лабораторной, в части касающейся построения технических аналогов логических уравнений. Для доказательства тождества необходимо построить схемы аналоги логических уравнений обоих частей тождества и проанализировать выходные параметры каждой схемы.

Рисунок 3.1.4.1 - Схема тождества
В качестве примера рассмотрим седьмое  тождество из таблицы 3.1.4.1. На 3.1.4.1 приведены схемы для обоих частей тождества, а на рисунке 3.1.4.2 приведена временная диаграмма входных и выходных характеристик для схемы.

Рисунок 3.1.4.2 - Диаграммы входных и выходных сигналов
Задание:
Используя пакет Electronics Workbench спроектировать схемы соответствующие обоим частям тождества, и с помощью проведения анализа доказать тождество.
Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word.В отчет включить построенные схемы и диаграммы входных и выходных сигналов каждой из выполненных схем;
Лабораторная выполняется в соответствии с вариантами (см. таблицу 3.1.4.2).
Таблица 3.1.4.2 - Варианты заданий