2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Брянский государственный технический университет

У

УТВЕРЖДАЮ

И.О. Ректора университета

________И.А. Рудаков

«___»___________2013 г.

«Архитектура информационных систем» исследование различных видов триггеров

Методические указания

к выполнению лабораторной работы №2

для студентов всех форм обучения

специальности 23.04.00 «Информационные системы и технологии»

Брянск 2013

УДК 004.43

Архитектура информационных систем. Исследование различных видов триггеров: методические указания к выполнению лабораторной работы №2 для студентов всех форм обучения специальности 23.04.00 «Информационные системы и технологии».– Брянск: БГТУ, 2013. - 20 с.

Разработал: Р.А. Филиппов, ст. преп.

Рекомендовано кафедрой «Компьютерные технологии и системы» БГТУ (протокол № 5 от 06.02.09)

1. Цель работы

Цель работы - выполнить программное моделирование схемы RS-, JK-, D-триггеров, используя программу Or CAD. Исследовать работу триггеров с помощью полученных временных диаграмм, подав предварительно сигналы на их входы.

Продолжительность работы - 4ч.

2. Теоретическая часть

2.1. Понятие триггера и его основные свойства

Простейшим логическим элементом с памятью является триггер.

Триггер (flip-flop) — это устройство с двумя устойчивыми состояниями, од­но из которых — логический ноль, а другое — логическая единица. Синоним триггера — двухстабильная схема (bistable circuit).

Триггер представляет собой электронную схему, содержащую активные элементы, которая способна сохранять в течение длительного времени одно из двух устойчивых состояний: логический ноль или логическую единицу.

Существу­ет множество вариантов схем триггеров, но все их объединяет наличие двух важных свойств:

1. Триггер является двухстабильным элементом. При отсутствии сигналов на входах любой триггер пребывает в одном из двух состояний и остается в нем сколь угодно долго. Таким образом, триггер является элементарной ячейкой памяти емкостью 1 бит.

2. Триггер имеет два выхода, сигналы на которых всегда взаимно инверсные. Принято обозначать эти выходы как Q и .

Т риггеры, в отличие от комбинационных схем, относятся к другому виду цифровых устройств — цифровым автоматам. В цифровых автоматах набор выходных сигналов зависит не только от входных сигналов, а также от внутреннего состояния самого элемента.

Различают несколько разновидностей триггеров: RS-триггер, D-триггер, JK-триггер.

2.2. Технология изготовления триггеров

Триггеры представляют собой интегральные микросхемы (ИМС) малой мощности, в основном, полупроводниковые ИМС, предназначенные для ЭВМ. Аппаратура на базе изделий микроэлектроники находит широкое применение во всех сферах деятельности человека: создание систем автоматического проектирования, промышленных роботов, автоматизированных и автоматических производственных линий, средств связи и многое другое.

Этапы последовательности нанесения слоев микросхемы:

1. напыление резисторов;

2. напыление контактных площадок;

3. напыление изоляционного слоя;

4. напыление проводников;

5. напыление нижних обкладок конденсаторов;

6. напыление диэлектриков;

7. напыление верхних обкладок конденсаторов;

8. напыление защитного слоя.

Для изготовления схемы триггера используются резистивные материалы, проводящие материалы, материалы для защиты, диэлектрики и материалы для обкладок конденсаторов.

Одним из используемых материалов является ситалл — стеклокерамический материал, получаемый путем термообработки стекла. По свойствам превосходит стекло, хорошо обрабатывается.

Ситалл обладает высокой химической стойкостью к кислотам, не порист, дает незначительную объемную усадку, газонепроницаем, при высоких температурах имеет малую газоотдачу.

Для создания резисторов наиболее целесообразно использовать нихром. Тонкие пленки нихрома обладают мелкозернистой структурой, повышенными значениями удельного поверхностного сопротивления, низкими значениями температурного коэффициента поверхностного сопротивления. В

зависимости от толщины пленок и условий их нанесения параметры пленочных резисторов можно регулировать в широких пределах.

Материал контактных площадок и соединений — золото с подслоем хрома.

Материал диэлектрика должен обладать высокой электрической прочностью и малыми потерями, иметь высокую диэлектрическую проницаемость, не разлагаться в процессе формирования пленок.

Обкладки конденсаторов должны иметь высокую проводимость, коррозийную стойкость, технологическую совместимость с материалом диэлектрика, высокую механическую прочность.

Для создания защитного слоя в данной микросхеме наиболее целесообразно использовать окись кремния SiO₂.

2.3. RS-триггер