Лабораторная работа № 8 Тема: «Построение схемы jk-триггера» (1 час)
Цель работы: построить принципиальную схему JK-триггера в среде MICRO-CAP V
Задание:
Осуществить вызов программы MICRO-CAP V
Для создания чертежа новой схемы в основном меню выбрать команду File, а затем в появившемся дополнительном окне выбрать команду New.
Нажатием кнопки Component в основном меню выполнить выбор компонента JKFF
После выбора элемента в нужном месте экрана щелкнуть левой кнопкой мыши для размещения выбранного компонента
В появившемся меню редактирования параметров JK-триггера задать для него необходимые параметры
Сохранить схему JK-триггера в файл на диске
Методические рекомендации:
Схематическое обозначение: |
|
JKFF
|
DFF
|
Формат описания схемы: |
|
SPICE format: Программой MC5 поддерживается два типа триггеров: негативный (JK) и позитивный (D). Синтаксис: U<имя> JKFF (<количество защелок>) +<питание> <заземление> +<контакт presetbar> <контакт clearbar> <контакт clockbar> +<первый контакт J>...<последний контакт J> +<первый контакт K>...<последний контакт K> +<первый контакт Q>...<последний контакт Q> +<первый выход QBAR>...<последний выход QBAR> +<название временной модели> <модель ввода-вывода> +[MNTYMXDLY=<значение выбора задержки>] +[IO_LEVEL=<значение выбора подсхемы интерфейса>] U<название> DFF (<количество защелок>) +<питание> <заземление> +<контакт presetbar> <контакт clearbar> <контакт clock> +<первый вход D>...<последний вход D> +<первый выход Q>...<последний выход Q> +<первый выход QBAR>...<последний выход QBAR> +<название временной модели> <модель ввода-вывода> +[MNTYMXDLY=<значение выбора задержки>] +[IO_LEVEL=<значение выбора подсхемы интерфейса>] Примеры: U1 JKFF(2) $G_DPWR $G_DGND +PREBAR CLRBAR CLK +J1 J2 K1 K2 Q1 Q2 Q1BAR Q2BAR +D0_EFF IO_STD IO_LEVEL=1 U4 DFF(1) $G_DPWR $G_DGND +PREB CLRB CLKIN +DIN Q QBAR DLY_DFF IO_ACT <количество защелок> определяет количество защелок в массиве. Контакты preset, clear, и clock - общие для всех защелок в каком-то массиве. Контакты preset и clear низкоактивны и для триггеров JK и для D. Синхронизированные триггеры изменяют состояние фронта таймера, падающий фронт для JK и поднимающийся фронт D. Логика защелок приводится в таблицах истинности.
Формат описания схемы: Свойство PART: <название>. Определяет название элемента. Примеры: U1 Uff UJK Параметр TIMING MODEL: <название временной модели>. Этот атрибут определяет название временной модели для описания модели. Временная модель может быть определена в текстовой области, схематически или в библиотеках.. Примеры: D0_EFF DLY4 JKDLY Параметр I/O MODEL: <название модели ввода-вывода> Этот параметр определяет название модели ввода-вывода. Описание этой модели также возможно несколькими способами. Примеры: IO_STD_ST IO_AC IO_S Свойство MNTYMXDLY: <значение выбора задержки>. Этот атрибут определяет значение параметра MNTYMXDLY для выбора минимальной, типичной или максимальной задержки временной модели. Значение по умолчанию 0. 0 = значение DIGMNTYMX берется в Глобальных Настройках. 1 = минимальная задержка 2 = типичная задержка 3 = максимальная задержка 4 = относительная задержка (минимум/максимум) Параметр IO_LEVEL: <значение выбора подсхемы интерфейса>. Этот атрибут определяет параметр IO_LEVEL для выбора одной из необходимых четырех подсхем четырех AtoD или DtoA. Эта подсхема будет использоваться когда аналоговое устройство подключено к вентилю. Значение по умолчанию 0. 0 = Значение DIGIOLVL в Глобальных Настройках. 1 = AtoD1/DtоA1 2 = AtoD2/DtоA2 3 = AtоD3/DtоA3 4 = AtоD4/DtоA4 Свойство POWER NODE: <питание>. Этот атрибут определяет контакт питания который будет задействован в случае подсоединения аналогового устройства к вентилю. Пример: $G_DPWR Свойство GROUND NODE: <заземление>. Этот атрибут определяет контакт заземления, который будет использоваться в случае подключения аналогового устройства к вентилю. Пример: $G_DGND Оба указанных триггера меняют свое состояние после достижения активного фронта таймера. Активный фронт JKFF - это негативный, или понижающий фронт. Активный фронт DFF - это позитивный, или повышающий фронт.
Инициализация
Триггеры могут быть приведены в какое-то конкретное состояние с использованием DIGINITSTATE. Логические выходы устанавливаются в соответствии с таблицей: DIGINITSTATE Выход триггера Q 0 0 1 1 Все другие значения X DIGINITSTATE устанавливается в Глобальных Настройках. Также можно изменить это значение из какой-то конкретной схемы с помощью команды .OPTIONS. X-уровни Как и все остальные устройства, X-состояния не распространяются на выход если логика предотвращает такое стостояние. Например, если clearbar = X, и Q = 0, Q остаются равным 0, так как обе возможности clearbar (clearbar = 0 и clearbar = 1) обе выдают Q = 0. И похоже, если clearbar = X, и Q = 1, Q переходит в X так как обе возможности (clearbar = 0 и clearbar = 1) каждая выдают разные выходы Q. Временные нарушения
Временные ограничения, указанные в таблице будут проверены только если значение не равно нулю. Если ограничение нарушается, эмулятор помещает предупреждающее сообщение в окно Цифровой Вывод (Numeric Output), и в текстовый файл CIRCUITNAME.TNO. Это окно доступно через меню Transient. Синтаксис описания модели: .model <название временной модели> UEFF ([параметры модели]) Пример: .model JKDLY UEFF (tppcqlhty=10ns tppcqlhmx=25ns tpclkqlhty=12ns +twpclty=15ns tsudclkty=4ns)
Таблица временных параметров синхронизированных триггеров |
|||
|
|||
Название |
Параметр |
Единицы |
По умолчанию |
TPPCQLHMN |
Задержка: от preb/clrb до q/qb от low дo hi, минимум |
Sec. |
0 |
TPPCQLHTY |
Задержка: от preb/clrb до q/qb от low дo hi, номинал |
Sec. |
0 |
TPPCQLHMX |
Задержка: от preb/clrb до q/qb от low дo hi, максимум |
Sec. |
0 |
TPPCQHLMN |
Задержка: от preb/clrb до q/qb от hi дo low, минимум |
Sec. |
0 |
TPPCQHLTY |
Задержка: от preb/clrb до q/qb от hi дo low, номинал |
Sec. |
0 |
TPPCQHLMX |
Задержка: от preb/clrb до q/qb от hi дo low, номинал |
Sec. |
0 |
TWPCLMN |
Задержка: min preb/clrb шириной low, минимум |
Sec. |
0 |
TWPCLTY |
Задержка: min preb/clrb шириной low, номинал |
Sec. |
0 |
TWPCLMX |
Задержка: min preb/clrb шириной low, максимум |
Sec. |
0 |
TPCLKQLHMN |
Задержка: от края clk/clkb дo q/qb от low дo hi, минимум |
Sec. |
0 |
TPCLKQLHTY |
Задержка: от края clk/clkb дo q/qb от low дo hi, номинал |
Sec. |
0 |
TPCLKQLHMX |
Задержка: от края clk/clkb дo q/qb от low дo hi, максимум |
Sec. |
0 |
TPCLKQHLMN |
Задержка: от края clk/clkb дo q/qb от hi дo low, минимум |
Sec. |
0 |
TPCLKQHLTY |
Задержка: от края clk/clkb дo q/qb от hi дo low, номинал |
Sec. |
0 |
TPCLKQHLMX |
Задержка: от края clk/clkb дo q/qb от hi дo low, максимум |
Sec. |
0 |
TWCLKLMN |
Минимум clk/clkb шириной low, минимум |
Sec. |
0 |
TWCLKLTY |
Минимум clk/clkb шириной low, номинал |
Sec. |
0 |
TWCLKLMX |
Минимум clk/clkb шириной low, максимум |
Sec. |
0 |
TWCLKHMN |
Минимум clk/clkb шириной hi, минимум |
Sec. |
0 |
TWCLKHTY |
Минимум clk/clkb шириной hi, номинал |
Sec. |
0 |
TWCLKHMX |
Минимум clk/clkb шириной hi, максимум |
Sec. |
0 |
TSUDCLKMN |
Setup j/k/d дo края clk/clkb, минимум |
Sec. |
0 |
TSUDCLKTY |
Setup j/k/d дo края clk/clkb, номинал |
Sec. |
0 |
TSUDCLKMX |
Setup j/k/d дo края clk/clkb, максимум |
Sec. |
0 |
TSUPCCLKHMN |
Setup preb/clrb hi дo края clk/clkb, минимум |
Sec. |
0 |
TSUPCCLKHTY |
Setup preb/clrb hi дo края clk/clkb, номинал |
Sec. |
0 |
TSUPCCLKHMX |
Setup preb/clrb hi дo края clk/clkb, максимум |
Sec. |
0 |
THDCLKMN |
Фиксация j/k/d после края clk/clkb, минимум |
Sec. |
0 |
THDCLKTY |
Фиксация j/k/d после края clk/clkb, номинал |
Sec. |
0 |
THDCLKMX |
Фиксация j/k/d после края clk/clkb, максимум |
Sec. |
0 |
Параметр ограничения синхронизации отличный от нуля будет сравнен со входными формами волны. Любые нарушения произведут ошибку в файле вывода. Синхронизация параметров ограничения, которые не определены в описании модели, определяют их значения через правила ограничения синхронизации.
Для более подробной информации смотрите раздел модели ввода-вывода.
Таблица истинности триггеров JK
|
|
Входы |
|
|
Выходы |
|
J |
K |
CLK |
PREBAR |
CLRBAR |
Q |
QBAR |
X |
X |
X |
1 |
0 |
0 |
1 |
X |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
0 |
0 |
1 |
0 |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
Q' |
QB' |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
Q' |
QB' |
0 |
0 |
FE |
1 |
1 |
Q' |
QB' |
0 |
1 |
FE |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
FE |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
FE |
1 |
1 |
QB' |
Q' |
Таблица истинности триггеров D
|
Входы |
|
|
Выходы |
|
D |
CLK |
PREBAR |
CLRBAR |
Q |
QBAR |
X |
X |
1 |
0 |
0 |
1 |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
0 |
0 |
1 |
0 |
X |
0 |
1 |
1 |
Q' |
QB' |
X |
1 |
1 |
1 |
Q' |
QB' |
0 |
RE |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
RE |
1 |
1 |
1 |
0 |
Параметры синхронных триггеров:
D - информационный вход триггера CLK - синхронизирующий вход J и K - информационные входы триггера PREBAR - установка 1 CLRBAR - установка 0 Q - информационный выход QBAR - инверсный информационный выход
Параметры PREBAR и CLRBAR служат для задания начальных условий. В качестве X может быть что угодно, значение этого параметра не столь важно. FE - задний фронт синхронизатора. RE - передний фронт синхронизатора. Q' - предыдущий информационный выход Q. QB' - предыдущий инверсный информационный выход QBAR. Так как триггер должен быть запускаемым фронтом чтобы создавать изменения на выходе, инициализация триггера может быть выбрана пользователем.
Контрольные вопросы:
Какие типы триггеров поддерживаются программой MICRO-CAP V? Приведите схематичное изображение данных типов триггеров.
Какие свойства и параметры используются при описании модели триггера?
Как осуществляется инициализация триггера?