Лабораториялық жұмыс № 5. Бір және екісатылы rs-, d-, t- және jk- типті триггерлердің сұлбаларын зерттеу.

Лабораториялық жұмысты орындаудың мақсаты RS-, D-, T- және JK- типті синхронды триггерлер сұлбаларын құру әдістемелері және олардың жұмыс істеу ерекшеліктерін оқып-үйрену болып табылады.

Теориялық бөлім

Триггер - екі тұрақты жағдайы бар есте сақтайтын элемент. Триггердің екі шығысы бар: Q тура және инверсты. Егер триггер 0 күйінде болса, онда оның тура шығысында сигнал логикалық 0-ге тең, ал инверсты шығысында логикалық 1-ге тең (Q = 0 и =1) болады. Егер триггер 1 күйінде болса, онда Q = 1, = 0 болады.

Функционалдық белгілеріне қарай триггерлер: RS-, JК-, D-, DV-, Т-, ТV- және басқа типтерді ажыратады. Ақпараттарды жазу әдісіне қарай триггерлер асинхронды және синхронды (немесе тактілеуші) болып жіктеледі. Асинхронды триггерге ақпарат жазу оның кірістеріндегі ақпараттық сигналдардың түсуі арқылы жүзеге асады. Синхронды триггерлерге ақпарат жазу тек қана сихронизация кірісіне тактілеуші импульсті беру кезінде жүзеге асады.

Триггерге ақпарат жазу үшін қажетті тактілеуші импульстер санына байланысты синхронды триггерлер біртактілі және көптактілі болып бөлінеді. n-тактілі триггерді бір жағдайдан екінші жағдайға ауыстыру үшін синхрондаушы n кіріске тактілеуші импульстер беру керек.

Біртактілі триггерлер былай бөлінеді:

1. тактілеуші импульстер деңгейінде жұмыс істейтін триггерлер;

2) ішкі кідірісті триггерлер.

Асинхронды және синхронды триггерлер.

RS-типті синхронды триггерлердің кейбір сұлбаларын қарастырайық.

Синхронды RS-триггерлер S( )R( ) мен тактілеуші кіріс (синхронизация үшін) T( ) ақпараттық кіріске ие, сондай-ақ асинхронды кірістер (S_а) мен (R_а) триггердің бастапқы құрылымы. НЕМЕСЕ-ЕМЕС (6.1 сурет) базисіндегі RS-триггерінде , және кірістер (5.1 сурет) шартты белгімен белгіленген инверсиялық кірістер болып табылады.

5.1 суреттегі RS-триггерлер және осындай сигнал болмаған жағдайда, яғни Т = 0 ( = 1 болғанда 6.1, б суреттегі триггер) болғанда алдыңғы жағдайды сақтайды, демек, . S( ) және R( ) кірістерінде RS-триггерге ақпаратты жазу Т = 1( = 0) импульстің тактілік кірісі түскен соң ғана мүмкін болады. Мұнда егер Т = 1 болса, онда синхронды RS-триггерлер 5.1 кестеге сәйкес жұмыс істейді.

Синхронды RS-триггердің сипаттамалы теңдеуі мынадай:

, . (5.1)

а) б) в) г) д)

Сурет 5.1. ЖӘНЕЕМЕС (а), НЕМЕСЕЕМЕС (б), ЖӘНЕНЕМЕСЕЕМЕС (в) ЛЭ негізіндегі RS-типті триггерлер сұлбалары және олардың шартты белгілері (г) және (д).

Ұстаным триггері деп те аталатын синхронды D-триггер (5.2) сипаттамалы теңдеуге сәйкес қызмет етеді.

_(5.2)

5.2, а суретте келтірілген сұлбаның жұмыс принципін қарастырайық. Егер Т = 1 және D = 1, онда ЛЭ-1 шығысында “0” сигналы жасақталады. Сигнал ЛЭ-2 және ЛЭ-3 кірісіне түседі, бір мезетте оларды “1” жағдайына келтіреді, осылай триггердің шығысында “1” (Q = 1) сигналын орнатады. Әрі қарай ЛЭ-4 (поступающие с ЛЭ-2 и ЛЭ-3) шығысындағы жалқы сигналдар оны “0” ( = 0) жағдайына келтіреді. ”0”-ге сәйкес ақпарат та солай жазылады.

а) б) в)

Сурет 5.2. ЖӘНЕ-ЕМЕС (а) ЛЭ негізінде, “защелка” типті (б) D-триггерінің сұлбалары және оның шартты белгіленуі (в)

Ішкі кідірісті біртактілі триггерлер.

Ішкі кідірісті синхронды триггерлердің басым бөлігі екі сатылы MS сұлбасымен құралады.:

- инверторлы MS-триггерлер (рис. 5.3, а);

- тыйым салынған байланыстары бар MS-триггерлер (5.3, б);

- түрлі полярлы басқарылытын MS-триггерлер (5.3, в).

M-S сұлбасы бойынша инверторы бар RS-типті триггердің бір нұсқасы 5.3, а суретте келтірілген. Бастапқы жағдайда (Т = 0) М- және S-триггерлері бірдей жағдайда болады, яғни ЛЭ ЕМЕС шығысында ақпаратты М-нан S-триггерге жазуға мүмкіндік беретін сигналдың деңгейі 1 болады. Триггердің бастапқы жағдайы Q = 0 болсын, ал оның кірістеріне S = 1 және R = 0 сигналдары берілген. Ол кезде T = 1 болғанда M-триггерге 1 сигналы (Q = 1) жазылады, ал S-триггер бұрыңғы күйінде қалады (Q = 0). ТИ әсері аяқталғаннан кейін (Т = 0) инвертордың шығысында S-триггерді бастапқы күйіне ауыстырып қосатын (Q = 1) 1 сигналы орнатылады. Триггерді "0" күйіне ауыстырып қосу үшін (Q = 0) оның ақпараттық кірістеріне R = 1 және S = 0 сигналдары беріледі.

а) б)

в)

Сурет 5.3. Инвертормен (а) M-S сұлба бойынша жасалған және RS-типті тыйым салынған байланыстары бар және JK-типті түрлі полярлы басқарылытын біртактілі триггерлер.

RS-триггер D- және Т-триггерлер түрінде де қызмет ете алады. Егер S кірісін инвертор арқылы R кірісімен біріктірсе (қосылу 5.3, а суретте пунктир сызықпен көрсетілген), онда S кірісі D кірісінің міндетін атқарады, ал MS-триггер жалпы алғанда D-триггердің ауысу кестесін іске асырады. Есептеуіш Т-триггерінің жүзеге асуы RS-триггерінің и шығыстарын R және S кірістеріне сәйкесінше қосу арқылы алынады. Оның сұлбасы 5.3, б, суретте пунктир сызықпен көрсетілген.

Жұмысы теңдеуімен сипатталатын ішкі ұстанымы RS-триггер екісатылы есептеуіш Т-триггермен бірдей жұмыс істейді. Тек осы жағдайда ақпараттық сигналдардың ролін и шығысындағы сигналдар орындайды. Т-триггердің есептеуіш кірісіне түсетін әрбір тактілеуші импульс негізгі М-триггерді көмекші жағдайға қарсы жағдайға ауыстырады, ал тактілеуші импульстің әрекетінен соң S-триггер негізі жағдайға келтіріледі. Т-триггер жұмысының уақыт диаграммасы 5.4 суретте келтірілген. 5.3, б суреттегі триггер сұлбасы тактілеуші импульстің әрекеті кезінде М-триггерге кірістік ақпаратты жазумен бір уақытта S-триггердің ЛЭ басқарушы кірісіне негізгі триггерден көмекші триггерге ақпаратты қайта жазуға кедергі болатын байланысқа рұқсат бермейтін сигналдар түсуімен ерекшеленеді.

Тактілеуші импульстің (Т = 0) әрекетінен соң М-триггерді ЛЭ басқарушы шығысында 1 сигналы пайда болады, кедергі жойылып, ақпарат негізгі триггерден көмекші триггерге қайта жазылады.

5.3, б суретте RS- және JK-типті триггерлерден Т- және ТV-триггердің алынуы пунктирлі сызықтармен көрсетілген. Егер V (дайындаушы) TV-триггердің кірісіне логикалық бірлік сигналы (демек V = 1 болса) берілсе, онда ол есептеуіш Т-триггер секілді жұмыс істейді, ал V = 0 болғанда бастапқы жағдай сақталады.

5.3, в суретте МS-триггер JK-типті ішкі ұстаныммен көрсетілген, оның ерекшелігі М- и S-триггерлер түрлі сигналдармен тактіленеді, онда негізгі триггер ТИ Т = 1 болғанда ақпарат жазылады, көмекшіге тактілеуші импульс Т = 0 болғанда қайта жазуға болады.

JK-типті триггер әмбебап болып табылады, оның негізінде қиын емес сыртқы коммутациялық өзгерістер жолы негізінде RS-, D- және TV-триггерлердің сұлбасын алуға болады.

Интегралды сұлбатехникаға жазуды статикалық басқаратын MS-триггерлермен бірге «үш триггер» сұлбасы бойынша құрылған ішкі кідірісті біртактілі триггерлер кеңінен қолданылады.Следует отметить, что при построении МS-триггеров с запрещающими связями М-триггер, как правило, выполняется на ЛЭ И - НЕ или ИЛИ - НЕ.

Рис. 5.4. Временные диаграммы Рис. 5.5. Схема однотактного работы счетного Т-триггера RS-тригера, выполненного по схеме трех триггеров

D-триггерде Q_н шығысының ЛЭ 2 кірісімен байланысы жоқ, бірақ төменгі көмекші триггердің инверсты шығысы (Q_н) мен ЛЭ 1 кірісімен (R кірісі) байланысы енгізілген. Бұл кезде S кірісінің ролін D ақпараттық кірісі атқарады.

Лабораториялық жұмысқа тапсырма және оның орындалу реті:

1. Electronics Workbench (EWB) немесе Multisim баағдарламалық кешенінің жұмыс аймағында RS- және D-типті, ЖӘНЕ-ЕМЕС және НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық элементтер негізіндегі тактілеу импульс деңгейлерімен басқарылатын синхронды триггерлер сұлбасын зерттеңіз және олардың ақиқаттық кестелерін құрыңыз.

2. Electronics Workbench (EWB) немесе Multisim баағдарламалық кешенінің көмегімен М-S триггерлер сұлбасы бойынша жасалған, RS-, D-, JK- және T-типті ішкі кідірісі бар бір тактылы триггерлердің сұлбаларын зерттеңіз және олардың жұмысының уақыттық диаграммаларын құрыңыз.

3. JK- және T-типті тирггерлердің микросұлбаларының жұмысын зерттеңіз және олардың ақиқаттық кестесін құрыңыз

4. Electronics Workbench (EWB) немесе Multisim баағдарламалық кешенінің көмегімен ЖӘНЕ-ЕМЕС және НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық элементтері негізіндегі тактылы импульстің деңгейімен басқарылатын, RS- және D-типті синхронды триггерлердің сұлбаларын зерттеңіз және олардың ақиқаттық кестелерін құрыңыз.

Бақылау сұрақтары:

1. Интегралды сұлбатехникада қандай триггерлер типтері және не үшін пайдаланылады?

2. Триггерлерге ақпаратты жазу тәсілдері бойынша қалай ажыратады?

3. Тактылы импульс деңгейімен басқарылатын синхронды триггерге ақпаратты жазу қалай жүзеге асырылады?

4. JK-типті триггер үшін өткелдер кестесін құрыңыз.

5. Ішкі кідірісі бар біртактілі триггерге ақпаратты жазу қалай жүзеге асырылады?

Есеп берудің мазмұны:

1. Элетрлік сұлбаларды келтіріңіз.

2. Негізгі блоктарының (бөліктерінің) атқаратын қызметін және жұмыс істеу принципін сипаттау керек.

3. Сұлбаның күйлерінің кестесін және жұмыстың уақыттық диаграммаларын құру керек.

4. Кіріс және беріліс сипаттамаларын құру керек.

5. Қорытынды және пайдаланылған әдебиеттер тізімі.