4.3.Задание на проведение исследований

Рабочая частота мультивибратора, построенного на инвертирующем триггере Шмитта

1

DD3.1, согласно (9) составляет порядка = 0.8∙220∙103∙4.7∙10−6 ≈ 1.2 Гц, так что включения и выключения светодиода DL5 будут легко различимы глазом.

tрезистор или конденсатор. Проанализируйте осциллограмму и сравните ее с известной из теоретических соображений

6. Соберите схему кольцевого счетчика с ручной начальной установкой (см. Рис. 58). Триггеры соединены «цепочкой». Вход следующего триггера подключен к выходу предыдущего, а выход последнего триггера подключен ко входу первого, так что на каждом таковом импульсе биты, хранимые в регистрах, переносятся по цепочке по кругу.

Такая схема позволяет, в том числе, реализовать эффект «бегущего огня», однако, для этого нужно, чтобы число, биты которого переносятся по триггерам схемы, имело в своем составе всего одну единицу (остальные биты – нули).

После подачи питания содержимое триггеров неизвестно; на практике благодаря встроенным в плату лабораторного стенда резисторам подтяжки на входах D и C, они оказываются равными единицам, и эффекта бегущего огня не наблюдается.

Схема начального сброса

Рис. 58. Схема для исследования кольцевого счетчика с ручной начальной установкой

Чтобы инициализировать схему после подачи питания, к входам асинхронного сброса и

установки подключена кнопка SA1 (цепь ). Незадействованные входы триггеров подключены к лог. «1» через не показанные на схеме встроенные резисторы подтяжки. Нажатие

— 53 —

на кнопку SA1 записывает в кольцевой счетчик число 1000b, вне зависимости от состояния тактового сигнала, а отпускание кнопки разрешает сдвиг числа в счетчике на каждом тактовом импульсе.

7.Подав питание на схему и, проинициализировав ее кнопкой SA1, зарисуйте или сфотографируйте осциллограмму сигналов Q0 – Q3, на которой виден, по крайней мере, один полный цикл работы схемы (4 периода тактового сигнала или порядка 4 секунд). Для этого одна клетка по оси Х на экране осциллографа должна соответствовать времени 0.5-1 сек.

8.В практических схемах корректная инициализация последовательностных логических блоков при подаче питания осуществляется автоматически и не требует каких-либо действий пользователя. Простейшая реализация цепи инициализации (или, как еще принято говорить, цепи начального сброса) требует всего одного резистора и конденсатора, и опционального буферного ЛЭ. Этот ЛЭ обязателен в случаях, когда сигнал начального сброса поступает на входы множества интегральных микросхем. Для наглядности создадим буферный ЛЭ из двух последовательно включенных ЛЭ 2И-НЕ (см. Рис. 59, а).

Рис. 59. Схема автоматического начального сброса (а) и ее временные диаграммы (б)

Принцип действия схемы предельно прост. При включении блока питания напряжение на верхней обкладке конденсатора С2 нарастает медленнее, чем само напряжение питания, что обеспечивается достаточно большой постоянной времени цепи R2C2: ≈ 0.7 ∙ = 0.7 ∙ 10−6 ∙ 47 ∙ 103 ≈ 30 мс. В течение времени t, когда напряжение питания уже достигло необходимого для работы микросхем уровня, а напряжение UС2 все еще ниже порога переключения ЛЭ UПОР,

на выходе схемы присутствует уровень = 0 (см. Рис. 59, б), и счетчик инициализируется числом 8h (1000b).

В схеме Рис. 58 замените блок ручной инициализации на цепь, показанную на см. Рис. 59, а. Подключите канал №1 осциллографа к верхней обкладке конденсатора С2, канал №2 – к

напряжению питания, а канал №3 – к выходу схемы начального сброса . Настройте осциллограф на синхронизацию по каналу №3, режим синхронизации – «Normal» (блокировка обновления экрана, если нет событий синхронизации). Получите осциллограмму сигналов цепи начального сброса при включении лабораторного блока питания, аналогичную показанному на Рис. 59, б, и убедитесь в том, что вся схема инициализируется корректно (и начинает демонстрировать эффект «бегущий огонь») после подачи питания.

9.По полученной осциллограмме определите длительность импульса сброса на выходе

схемы как разность времени перехода цепи в состояние лог. «1» и времени, когда после включения питания схемы быстро нарастающее напряжение UП достигло уровня, необходимого для функционирования микросхем. Для серии 74HC этот уровень составляет 2 В, для серии 74HCT – 4.5 В.

10. Модифицируйте имеющуюся схему, чтобы вместо кольцевого счетчика реализовать сдвиговый регистр. Сдвиговый регистр это, фактически, кольцевой счетчик, у которого вход младшего триггера не подключен к выходу старшего, а работает в качестве входа для последовательного ввода данных. Выход старшего триггера можно использовать как выход последовательного вывода данных. В качестве источника сигнала для последовательного входа используйте переключатель (см. Рис. 60). Схема начального сброса более не требуется.

— 54 —