Учебное пособие 1392

Рис. 1.2

У DC-триггера прозрачный режим отсутствует, обновление хранимых данных происходит обычно путем считывания со входа D по фронту синхросигнала С (существуют и триггеры, тактируемые срезом С).

Триггеры типа JK 1 отличаются наличием четырех режимов: хранение, запись 0, запись 1, Т-режим. Практически все выпускаемые JK-триггеры обновляют хранимую информацию путем считывания со входов J и K по срезу синхросигнала С.

1 От Jerk – втолкнуть – и Kill – убить, забраковать.

12

Рассмотрим, например, схему на JK-триггерах (рис. 1.3), предназначенную для получения системы импульсов, приведенной на рис. 1.1, б. Если здесь не вводить корректирующий элемент DD3, а подключить K-вход DD1 к выходу В триггера DD2, то такой КК после включения питания начнет выдавать:

fти

Рис. 1.3

Таким образом, КК без коррекции делит fти либо на 6, либо на 2 – случайно, в зависимости от начальной установки. Работа

13

по второму варианту не дает трехфазной системы импульсов, поэтому обычно рекомендуется в начале работы обнулять триггеры по R-входу. Однако, если в дальнейшем (например, под действием помехи) КК попадет в ложное состояние, то его нормальное функционирование не восстановится. В схеме же, приведенной на рис. 1.3, любое из ложных состояний за один или два такта переходит в одно из заданных. Поскольку ложная последовательность 010-101 состоит из шести знаков, существует 6 вариантов схемы автоматического перехода в штатное состояние.

При использовании RSили JK-триггеров удобнее всего управлять только одним входом любого из них, запрещая в нужный момент прохождение на него импульса и таким образом задерживая этот триггер в прежнем состоянии. В результате за два такта возможно получение любого состояния, входящего в правильную последовательность, из состояний

010 или 101.

Например, на переходе с третьего триггера на первый возможно получить при J1 = 0 в состоянии 010 переход в 001, при К1 = 0 в состоянии 101 – переход в 110. Для реализации заданного перехода следует записать состояние выбранного входа при всех восьми возможных состояниях выходов и исправить единицу на ноль в одном из состояний, входящих в неправильную последовательность. Затем записывается формула связи, подлежащей коррекции, в полной дизъюнктивной форме и проводится ее упрощение. В формулу связи в качестве членов дизъюнкции входят конъюнкции состояний выходов триггеров, соответствующих единичному состоянию выбранного входа. При единичном состоянии выхода он записывается в прямой, а при нулевом – в инверсной форме.

Нетрудно проверить, что в любом состоянии правильной последовательности дополнительная логическая связь не влия-

ет на работу схемы: J1 Q3 . Кроме описанных способов исключения неправильной последовательности возможны и дру-

14

Вариант КК на основе двоичного счетчика должен включать либо элементы, формирующие нужную последовательность нулей и единиц непосредственно из позиционного кода на выходе счетчика, либо элемент, формирующий бегущую единицу (или бегущий нуль), а за ним логику, формирующую меандры из этого унитарного кода. Второй вариант удобнее в реализации, ибо наиболее сложная часть преобразования выполняется специальной схемой формирователя обегающего импульса.

Порядок выполнения работы Контрольные вопросы по допуску к работе

1.Дайте определение понятия «кольцевой коммутатор».

2.Чем отличаются временные диаграммы а) и б) на рис. 1.1 и как получить одну из другой.

3.В чем причина появления ложных циклов в КК?

4.Каковы способы исключения ложных циклов в схемах КК?

5.Каковы варианты элементной базы для создания КК? Предложите варианты, не указанные в данных МУ.

1.Предварительное задание

1.1Изобразите в заготовке отчета временную диаграмму, включающую меандр на входе КК и трехфазную систему выходных импульсов A-B-C (рис. 1.1, б).

1.2Пользуясь справочником или Редактором схемы программы управления лабораторным стендом, найдите УГО микросхемы К555ТВ9 и переработайте схему, приведенную на рис. 1.3:

изобразите ее, используя элементы микросхем К555ТВ9, логические элементы DD3 не применяйте, K-вход DD1 подключите к выходу В триггера DD2. S-вход первого триггера, R-вход второго и S-вход третьего соедините и выведите в виде цепи S1. R-вход первого триггера, S-вход второго и R-вход третьего соедините и выведите в виде цепи R1. Дайте осталь-

16

ным цепям имена (G1-A-B-C-A#-B#-C#). Сделайте распиновку микросхем;

переработайте полученную схему, добавив логику, эквивалентную DD3, но выполненную на К555ЛА3, изобразите полученную схему, дайте добавленным цепям имена (желательно по номерам задействованных вЫходов), сделайте распиновку;

оставьте в заготовке место для текстового вывода о работе вариантов схемы.

1.3Аналогично переработайте схему, приведенную на рис.

1.4:

изобразите ее, используя элементы микросхемы К555ТМ2, логические элементы не применяйте, S-входы триггеров соедините и выведите в виде цепи S1, R-входы соедините и выведите в виде цепи R1;

переработайте полученную схему, добавив логику (микросхему выберите самостоятельно), изобразите полученную схему;

оставьте в заготовке место для текстового вывода о работе вариантов схемы.

1.4Разработайте схему КК на основе регистра К555ИР8:

пользуясь справочником или Редактором схемы программы управления лабораторным стендом, найдите УГО этой микросхемы и изучите функции каждого ее входа;

разработайте на основе К555ИР8 схему КК, аналогичную приведенной на рис. 1.4. Один из входов DS используйте как сигнал разрешения Е. Для получения инвертирующей обратной связи и полярности выходных сигналов используйте инверторы. Изобразите полученную схему;

добавьте к схеме логический элемент, исключающий одно из ложных состояний (по аналогии с рис. 1.4), подберите микросхему, на которой можно выполнить как этот элемент, так и инверторы, изобразите полученную схему;

17

разработайте способ реверсирования порядка фаз A-B-C → C-B-A, подберите логическую микросхему, позволяющую выполнить узел реверсирования (входной сигнал узла обозначьте как F/R#, что означает forward / reverse), изобразите полученную схему.

оставьте в заготовке место для текстового вывода о работе вариантов схемы.

1.5Разработайте схему КК на основе счетчика К555ИЕ15:

пользуясь справочником или Редактором схемы программы управления лабораторным стендом, найдите УГО этой микросхемы и изучите функции каждого ее входа;

подберите элемент, формирующий бегущую единицу (или бегущий нуль) из позиционного трехразрядного кода на выходе счетчика (используйте вход тактирования счетчика С2), а также способ получения шеститактной последовательности состояний счетчика (по аналогии с одним из способов, примененных в лабораторной работе №6 по курсу «Цифровая электроника»);

добавьте в схему логику, формирующую трехфазную систему меандров из полученного унитарного кода, приведите ее к базису И-НЕ, запишите таблицу состояний, изобразите полученную схему.

2.Рабочее задание

2.1Соберите на стенде первую из схем, разработанных

вп. 1.2 (не забудьте установить в стенд нужные микросхемы!). Тактовый сигнал возьмите с генератора G1, цепи S1 и R1 подключите к линиям ввода констант в левой части поля редактирования схемы, определите уровни сигнала в этих цепях, необходимые для функционирования КК. На поле индикации выведите сигналы G1, A, B, C. Запишите схему в свой каталог под именем ТВ9-1.

2.2Опробуйте работу КК, убедитесь, получили ли вы трехфазную систему меандров с заданным сдвигами фаз. Если

18

да, то переходите к следующему пункту, если нет – выключите питание стенда и снова включите.

2.3Не прерывая работу схемы, обнулите цепь S1 или R1, убедитесь по диаграмме, что импульсов на выходе нет, и снова установите в «лог.1». Объясните вид импульсов на выходах. Убедитесь, что повторное кратковременное обнуление S1 или R1 не приводит к восстановлению генерации трехфазной системы меандров. Выключите питание стенда и снова включите. Восстановилась ли нормальная работа схемы?

2.4Соберите на стенде вторую из схем, разработанных

вп. 1.2. Установите уровни сигнала в цепях S1 и R1, необходимые для функционирования КК. Проверьте функционирование схемы, запишите её как ТВ9-2.

2.5Не прерывая работу схемы, обнулите цепь S1 или R1, убедитесь по диаграмме, что импульсов на выходе нет, и снова установите в «лог.1». Объясните вид импульсов на выходах. Убедитесь, что повторное кратковременное обнуление S1 или R1 теперь приводит к восстановлению генерации трехфазной системы меандров. Выключите питание стенда и снова включите. Восстанавливается ли нормальная работа схемы?

2.6Сделайте вывод о результатах исследования, запишите его в отчет.

2.7Соберите на стенде первую из схем, разработанных

вп. 1.3 (не забудьте установить в стенд нужные микросхемы!). Подключите и настройте цепи G1, S1 и R1. На поле индикации выведите сигналы G1, A, B, C. Запишите схему в свой каталог под именем ТМ2-1.

2.8Повторите действия по пп. 2.2 и 2.3.

2.9Соберите на стенде вторую из схем, разработанных

вп. 1.3. Установите уровни сигнала в цепях S1 и R1, необходимые для функционирования КК. Проверьте функционирование схемы, запишите её как ТМ2-2.

2.10Не прерывая работу схемы, обнулите цепь S1 или R1, убедитесь по диаграмме, что импульсов на выходе нет, и снова

19

установите в «лог.1». Объясните вид импульсов на выходах. Убедитесь, что повторное кратковременное обнуление S1 или R1 теперь приводит к восстановлению генерации трехфазной системы меандров. Выключите питание стенда и снова включите. Восстанавливается ли нормальная работа схемы?

2.11Сделайте вывод о результатах исследования, запишите его в отчет.

2.12Соберите на стенде первую из схем, разработанных

вп. 1.4 (не забудьте установить в стенд нужные микросхемы!). Подключите и настройте цепи G1, Е и R. На поле индикации выведите сигналы G1, A, B, C. Запишите схему в свой каталог под именем ИР8-1.

2.13Опробуйте работу КК, убедитесь, получили ли вы трехфазную систему меандров с заданным сдвигами фаз. Если да, то переходите к следующему пункту, если нет – выключите питание стенда и снова включите.

2.14Не прерывая работу схемы, обнулите цепь R, убедитесь по диаграмме, что импульсов на выходе нет, и снова установите в «лог.1». Объясните вид импульсов на выходах. Убедитесь, что повторное кратковременное обнуление R не при-

водит к восстановлению генерации трехфазной системы меандров.

2.15Соберите на стенде вторую из схем, разработанных

вп. 1.4. Установите уровень сигнала в цепи Е, необходимый для функционирования КК. Проверьте функционирование схемы, запишите её как ИР8-2.

2.16Выключите питание стенда и снова включите – и так несколько раз. Восстанавливается ли нормальная работа схемы?

2.17Соберите на стенде третью из схем, разработанных

вп. 1.4. Проверьте функционирование схемы, включая действие сигнала F/R#, запишите её как ИР8-3.

2.18Сделайте вывод о результатах исследования, запишите его в отчет.

20