Laboratórium 1 - 3. Mérés: Digitális alapeszközök

A mérésről

• Megismerkedtetek az ISE környezettel, a Verilog nyelvvel és a Logsys panellel.
• Milyen modulokat tanultatok:
  • Számláló
  • Shift regiszter
  • Rate generátor
• Írtatok egyszerű testbenchet is:
  • Órajel generálás (nem felejtkezünk meg a timescale direktíváról)
  • Bemenő jelek előállítása
• Milyen feladatok voltak még:
  • Bemenő jelek szinkronizálása az órajelhez (D-flipfloppal)
  • Vájtfülűbbeknek .ucf file írása a Logsys panelre szitázott információk alapján
• Miket szoktatok elrontani:
  • Nem tudjátok az alap modulokat, különös tekintettel a shift regiszterre
  • Keveritek a rate generátort a testbench órajel előállításával
  • Keveritek az assign utasításban és always blokkban megtehető dolgokat (assign utasítás használatakor NINCS if, else, stb vezérlési szerkezet. Mindent operátorokkal írsz le)
  • Élérzékeny always blokk érzékenységi listájába össze-vissza írtok mindenfélét (pedig, mint tudjuk, egy órajelről megy minden sorrendi always blokk)
  • Attól való félelmetekben, hogy latch-et fog tartalmazni a kód az élérzékeny always blokkban is kifejtetek minden if meg case szerkezetet, pedig latch a kombinációs logikát megvalósító always blokkban (always @ (*) ) keletkezik.

Beugró kérdések kidolgozása

Ezt a részt még aktualizálni kell! Nem biztos, hogy még ezek a beugrókérdések!

1. Mik a lényeges különbségek a közönséges analóg oszcilloszkóp és a logikai állapotanalizátor közt, felhasználói szempontból?

Az analóg szkóp csak periodikus jelek megjelenítésére alkalmas, az analizátor digitális volta miatt bármilyen (digitális) jelet képes megjeleníteni.

2. Mik a lényeges különbségek a digitális oszcilloszkóp (DSO) és a logikai állapotanalizátor közt, felhasználói szempontból?

Digitális szkóp csak 2 jelet tud megjeleníteni (a 2 bemenete miatt), a log. anal. viszont egy busz összes jelét is.

3. Mi a különbség a logikai analizátor állapotanalízis és időzítésanalízis üzemmódja közt?

Állapotanalízis módban a mintavevő jelet a külső (ezért az adattal szinkron) órajel adja, így csak a vizsgált hálózat állapotai kerülnek az állapottárba. Időzítésanalízis módban viszont az órajel egy független, belső generátorból ered, így ez a mód alkalmas a vizsgált hálózat jeleinek időbeli lefolyásának vizsgálatára is.

4. Mi a szerepe a triggerjelnek ill. a triggerszónak a közönséges analóg oszcilloszkópnál ill. a logikai állapotanalizátornál?

A triggerjel szintjét el nem érő bemeneti jel nem kerül megjelenítésre a szkópon. Az analizátor esetében, ha a triggerszónak megfelelő állapotsorozat jelenik meg a bemeneten, elkezdődik az adatgyűjtés (előre meghatározott számú mintáig).

5. Hogyan választja ki a mintavevő órajelet a logikai analizátor alkalmazásánál?

Állapotanalizátor módhoz külső órajelet, időzítésanalizátor módhoz belső órajelet használunk.

6. A vizsgált szekvenciális hálózat egymás utáni állapotait akarjuk meghatározni. Milyen üzemmód ajánlott ebben az esetben, és mi legyen a mintavételező jel forrása?

Állapotanalizátor mód ajánlott, és a szekvenciális hálózat saját órajele legyen a a mintavételező jel forrása.

7. A logikai analizátorral vizsgált CMOS hálózat tápfeszültsége 3 V. Mekkora az ajánlott komparálási feszültség az analizátor bemenetén?

A tápfeszültség fele, azaz 1,5V.

8. Egy hálózat terjedési késleltetését (Td) akarjuk meghatározni logikai analizátorral. Milyen üzemmódot használjunk ebben az esetben, mi legyen a mintavételező jel forrása, mekkora legyen a frekvenciája?

Időzítésanalizátor üzemmódot használjunk, a mintavételező jelforrás a belső órajel, melynek frekvenciája sokkal nagyobb legyen, mint a terjedési késleltetés (fs>>1/Td).

9. Logikai analizátorral egy periodikus négyszögjelet vizsgálunk, melyről előzetesen azt tudjuk, hogy frekvenciája 5 kHz - 10 kHz, kitöltési tényezője pedig 20% és 50% közé esik. Mekkora legyen a mintavételi frekvencia minimális értéke, ha a jel L és H értékének időtartamát egyaránt legalább 5% pontossággal kívánjuk meghatározni. A számításnál tételezze fel, hogy csak egyetlen periódust mérünk az analizátorral.

A kvantálási hiba ±Ts nagyságú bizonytalanságot jelent az időmérésben. Ebből most mi is következik??