ハードウェア実験 第2回

2016-04-14

課題2

スライド

  1. 2n+1個のNOTゲートをループ状に接続したもの(リング・オシレータ)の波形をデジタルオシロスコープで測定せよ。
  2. 40MHz以下(できるだけ遅いほうが好ましい)のクロックを供給した7474(エッジトリガDラッチ)のQとDの間に2n+1個のNOTゲートをはさみTラッチを構成せよ。nの値がいくつまでであれば正常に動作するか、ロジックアナライザを用いて確かめよ。

締切は2016-04-27 20:00:00 JST

要求項目

デジタルオシロスコープ・ロジックアナライザ

使用方法については、スライドも合わせて参照のこと。

デジタルオシロスコープのプローブは灰色のケーブルである。

例として課題2については、以下の様な波形を観察できる。

ロジックアナライザのプローブは黒色の幅の広いケーブルである。プローブには壊れている端子がある。確認した限りでは、A2(0),A2(1),A2(2)端子は使用することができる。デジタルオシロスコープよりも確認がしやすい。電圧の閾値の設定を誤らないように注意。

使い方は、デジタルオシレータと同じである。こちらも、内部で短絡させる危険性があるので、GROUND側の端子は一つだけ使用すること。

遅延がみられているところ

計測器は2台しかないので、締め切り前に人が集中しないように使用する予定を共有しておくのが望ましい。

IC

今回の課題で使用する7474は、エッジトリガDラッチ(D-flipflop)が2つ入ったICである。本実験においてはD,CK,Qの3つのピンを使う。各ピンについては以下のとおり。

今回の実験で使わないピンについては、つながずに開放しておけば良い。
7474 diagram

Tラッチは、D-flipflopの出力をNOTして入力に戻すように構成され、正常に動作すれば1クロック毎に出力が反転する。今回の課題では 7474 を用いて以下のようにTラッチを構成する。
T latches

オシレータ

オシレータとは出力が周期的に振動する素子である。本実験では、このオシレータの出力をD-flipflopに対してクロックとして供給する。

例として11.776 MHzのオシレータについて以下に示す。このオシレータは以下の図のように3つのピンを持つ。
osc

1番ピンを+5V、2番ピンをGNDに接続すると3番ピンから11.776 MHzの周期的な出力を得られる。電源をつなぎ間違えないよう、くれぐれも注意すること。(接続を間違えると過電流で壊れる)

向きを示すための丸印が上面にあるので、確認すること。

用意したオシレータの中には、4ピンのものも存在する。上から見た図が以下のとおり。
OSC 4pin

スクリーンショット

画面のキャプチャ方法は以下のとおり。

  1. キーボードのPrintScreenキーを押す。
  2. [Windowsキー+r]でプログラムを名前から起動するダイアログが出る。mspaintを起動。
  3. [Ctrl+v]で貼り付け、[Ctrl+s]で名前を付けて保存。
  4. フロッピーディスクへコピーする。(フロッピーディスク、フロッピーディスクリーダ・ライタは用意しておいた)
  5. 最後に必ず、自分の画像データはデジタルオシロスコープから消去しておくこと。(容量が足りなくなる。)