Регистры

Регистры — это функциональные узлы на основе триггеров, предназначенные для приёма, кратковременного хранения (на один или несколько циклов работы данного устройства), передачи и преобразования многоразрядной цифровой информации.

В зависимости от способа записи информации (кода числа) различают параллельные, последовательные и параллельно — последовательные регистры.

Параллельные регистры (регистры памяти)

Запись кода в параллельные регистры осуществляется параллельным кодом, то есть во все разряды регистра одновременно. Их функция сводится только к приёму, хранению и передаче информации. В связи с этим параллельные регистры называют регистрами памяти.

Параллельный N-разрядный состоит из N триггеров, объединённых общими цепями управления. 

В качестве примера на рисунке 54,а приведена схема 4-разрядного параллельного регистра, построенного на RS-триггерах D5…D8. Элементы D1…D4 образуют цепь управления записью, а элементы D9…D12 — цепь управления чтением.

Рисунок 54 Функциональная схема а) и УГО б) параллельного регистра.

Перед записью информации все триггеры регистра устанавливают в состояние «0» путём подачи импульса «1» на их R-входы.

Записываемая информация подаётся на входы DI₁…DI₄. Для записи информации подаётся импульс «Зп», открывающий входные элементы «И». Код входного числа записывается в регистр. По окончании импульса «Зп» элементы D1…D4 закрываются, а информация, записанная в регистр, сохраняется несмотря на то, что входная информация может изменяться.

Для считывания информации подают сигнал «1» на вход «Чт». По этому сигналу на выходные шины регистра на время действия сигнала передаётся код числа, записанный в регистр. По окончанию операции чтения выходные ключи закрываются, а информация, записанная в регистр, сохраняется. То есть возможно многократное считывание информации. Условное графическое обозначение параллельного регистра приведено на рисунке 54,б.

1 Параллельный регистр

Параллельные регистры осуществляют прием и выдачу информации в параллельном коде, а это значит, что для передачи каждого разряда используется отдельная линия.

Для записи информации в регистр на его входных выводах (D0-D3) нужно установить логические уровни, после чего на вход синхронизации (C) подать разрешающий импульс — логическую единицу. После этого на выходах Q0-Q3 появится записанное слово. Регистры запоминают входные сигналы только в момент времени, определяемый сигналом синхронизации.

Рисунок 2.1 – Условно-графическое обозначение параллельного регистра

Рисунок 2.2 – Схема параллельного регистра

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ РЕГИСТРЫ применяются для  хранения  информации, представленной в виде двоичного кода. Такие  регистры  должны  по тактовому разрешающему сигналу (это может быть  короткий  импульс или фронт импульса) принимать параллельный код  входной  информации и хранить его до прихода следующего разрешающего сигнала.  Для построения параллельных регистров наиболее удобны  однотактные или двухтактные D-триггеры. На рис. показан пример параллельного регистра на  однотактных D-триггерах, управляемых потенциалом. В момент подачи  на синхровходы С1, С2 коротких положительных импульсов двоичный  код со входов D1...D4 защелкивается в триггеры и может быть  прочитана на выходах Q1...Q4.

Основой построения регистров являются синхронные RS-триггеры или, предпочтительнее, В-триггеры. Принцип построения простейшего параллельного т-разрядного регистра показан на рис. 208.

В параллельном регистре цифры кода подаются на D-вход соответствующих триггеров. Запись осуществляется при подаче логической единицы на вход С. Код снимается с выходов Q. Параллельные регистры служат только для хранения информации в виде параллельного двоичного кода и для преобразования прямого кода в обратный и наоборот.

В параллельных регистрах (а) каждый из триггеров имеет свой независимый информационный вход (D) и свой независимый информационный выход. Тактовые входы (С) всех триггеров соединены между собой. В результате параллельный регистр представляет собой многоразрядный, многовходовый триггер.

Параллельные регистры, в свою очередь, делятся на две группы:

• Регистры, срабатывающие по фронту управляющего сигнала С (или тактируемые регистры).

• Регистры, срабатывающие по уровню управляющего сигнала С (или стробируемые регистры).

Чаще всего в цифровых схемах используются регистры, управляемые фронтом (то есть тактируемые), однако и стробируемые регистры имеют свой круг задач, в которых их ничто не может заменить.

3.1. Параллельный регистр.

3.1.1. Параллельный регистр в статическом режиме.

3.1.1.1. Режим параллельной загрузки и хранения.

При подаче управляющих сигналов Р1=Р2=0 происходит параллельная загрузка, при остальных комбинациях регистр находится в режиме хранения информации.

3.1.1.2. Режим управления выходом регистра.

Считывание информации из регистра происходит при значениях на входах Е1=Е2=0.

3.1.2. Параллельный регистр в динамическом режиме.

Режим записи регистра, E1=E2=P1=P2=R=0

Режим хранения, E1=E2=0, P1 | P2 = 1

Режим запрета выхода, P1=P2=0, R=0, E1 | E2 = 1

Сброс регистра, R=1, остальные не имеют значения

По вышеприведённым диаграммам работы видно, что регистр меняет своё состояние по положительному перепаду импульса на входе C (0 -> 1).

29.

1. ОДНОФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ С УДВОЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

Такой выпрямитель представляет собой последовательное соединение двух однофазных однополупериодных выпрямителей (рис. 2.(г)). В первом полупериоде при положительном напряжении на аноде диода VD1 заряжается конденсатор С₁, а во втором полупериоде проводит диод VD2 и конденсатор С₂ заряжается напряжением противоположной полярности. Так как эти конденсаторы включены последовательно, то выходное напряжение почти удваивается. Конденсаторы С₁ и С₂ могут использоваться как элементы фильтра. Трансформатор в этой схеме используется так же полно, как и в мостовой. Эту схему можно получить из мостовой схемы, изображенной на рис. 2.(в), если заменить диоды VD3 и VD4 конденсаторами С₁ и С₂. В связи с этим такой выпрямитель часто называют полумостовым. К достоинствам схемы можно отнести уменьшение вдвое выходного напряжения трансформатора, а к недостаткам – наличие двух конденсаторов С₁ и С₂.

Рис. 2. Схемы выпрямителей, питаемых от однофазной сети: однополупериодный (а), двухфазный двухполупериодный (б), однофазный мостовой (в) и однофазный с последовательным включением (схема удвоения) (г)

30.

Последовательные регистры (сдвиговые регистры) состоят из последовательного соединения триггеров. Под действием тактовых импульсов состояние каждого триггера передается следующему, что равносильно сдвигу кода. Ввод данных производится синхронно под действием тактовых импульсов С.

Сдвиговые регистры позволяют осуществлять логическую операцию сдвига кода записанного числа на любое количество разрядов. Сдвиг применяется для преобразования параллельного кода в последовательный и наоборот, для операций умножения и деления (сдвиг влево на один разряд – это умножение на два, вправо – деление на два).