книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Импульсные и цифровые устройства [учебник]

ладающее двумя состояниями устойчивого равновесия. Та­ кими устройствами являются электронные триггеры, ин­ дуктивная катушка с сердечником из магнитного материа­ ла и др. Широко применяются для этой цели транзисторные триггеры.

Рис. 7.

а коллектор другого транзистора — инверсным (дополни­ тельным) выходом (у). Выходной потенциал триггера прини­

обычно применяют отрицательную логику, при которой

пертом транзисторе. Для установки (для записи) в триггере цифры 0 надо запереть транзистор дополнительного плеча триггера. Для этого на вход этого плеча (вход установки 0)' посредством несимметричной цепи запуска подается поло­ жительный импульс, запирающий транзистор этого плеча;

ный импульс через несимметричную цепь запуска на вход основного плеча (вход установки 1); при этом транзистор

630

3. Регистр. Для записи числа в двоичной системе тре­

геров, служащая для записи (регистрации) числа, называет­ ся регистром. Записанное в регистре число может хранить­ ся в нем произвольно долго, т. е. регистр представляет со­ бой увтройство памяти.

ло которых равно числу разрядов регистра. На информа­

изводится положительными пмпульсами, то при записи циф­ ры 1 с выхода вентиля записи на вход триггера должен поступать положительный импульс. Если вентили записи выполнены в виде диодных схем И, то появление на их вы­ ходе положительных импульсов возможно только при поло­

531

При этом, если информационные сигналы имеют положи­ тельную полярность, как это показано на рис. 8, то поло­ жительный импульс записи не должен иметь отрицательного смещения. Если же информационные сигналы имеют отри­ цательную полярность, то положительный импульс записи должен иметь отрицательное смещение (см. импульс считы­ вания).

ной логике, то их информационные входы должны соеди­ няться с дополнительными выходами триггеров. Действи­ тельно, так как высокий уровень потенциала получается на дополнительных выходах триггеров, в которых записа­ на цифра 1, то показанный на рис. 8 положительный импульс считывания (он имеет отрицательное смещение) проходит

5. Из рассмотренного примера (рис. 8) видно, что в слож­ ном логическом устройстве часть элементов (вентили записи и считывания) могут работать в положительной логике, а другая часть (триггеры) — в отрицательной логике. При этом в некоторых случаях приходится импульсные сигналы смещать по полярности в должном направлении. Однако такое положение не является обязательным. Так, работу регистра можно было бы осуществить целиком в отрицатель­ ной логике при применении вентилей, которые пропускают положительный импульс, если на информационном входе действует низкий потенциал. Такими свойствами обладают,

Рассмотрим принцип, работы сдвигающего регистра на примере четырехразрядного регистра (рис. 9). Для осуществ­ ления сдвига записанного в регистре числа в сторону с т а р ­ ш е г о разряда следует основной выход каждого триггера связать с тем входом триггера соседнего старшего разряда который служит для установки / (см. рис. 7). Указанная связь производится через посредство укорачивающей цепи (УЦ) и линии задержки (ЛЗ) на время Тв, немного превы­ шающее длительность переходного процесса, вызванного

632

опрокидыванием триггера. Сдвиг записанного числа про­ изводится подачей на входы установки 0 всех триггеров по­ ложительного импульса сдвига.

$33

гате действия одного импульса сдвига в регистре оказалось

на 2. Если же число пустых разрядов регистра оказывает­ ся ограниченным, как это имеет место в рассматриваемом регистре (см. рис. 9), то после действия 2-го импульса сдвига (рис. 10) в регистре окажется записанным число 0100, пос­ ле 3-го импульса сдвига — получится запись 1000 и после 4-го импульса сдвига регистр окажется пустым (0000).

(при наличии пустых младших разрядов в регистре) соот­ ветствует делению числа на 2. Для реализации такого сдви­ га нужно основной выход каждого триггера связать посред­ ством укорачивающей цепи и линии задержки со входом

шего разряда, если сдвиг производится в сторону старших разрядов. Пусть, например, в четырехразрядный регистр (см. рис. 9) тре­ буется записать число N = 0101. Полагая, что перед записью ре­ гистр был пустым (0000) рассмотрим процесс записи, который ил­ люстрируется временными диаграммами (рис. 11) и таблицей со­

ционный вход триггера младшего разряда поступает положитель­ ный импульс, с которым связана цифра 1, вызывающий опрокиды­ вание триггера Т0 (см. рис. 9). Вследствие этого в данном триггере

один разряд, и младший разряд регистра снова оказывается пустым. В момент t3 в этот разряд записывается цифра 0, а в момент f3 производится сдвиг записанных цифр еще на один разряд. Наконец, в момент t4 в младший разряд записывается цифра 1, и в регистре оказывается записанным число 0101.

С ч и т ы в а н и е числа из регистра производится последова­ тельной подачей импульсов сдвига. Число требуемых для этого им-

534

пульсов-сдвига равно числу разрядов регистра. Считываемое число выдается, начиная с цифры старшего разряда. Информация о циф­ рах считываемого числа появляется на выходе триггера старшего разряда (па рис. 9 па выходе триггера Т3) в виде значения выход-

535

При применении регистра со сдвигом в сторону младшего р-аз* ряда запись и считывание числа начинается с цифры младшего разряда.

8. Реверсивный регистр — регистр последовательного дейст­ вия, в котором сдвиг может осуществляться как в сторону стар­ шего, так и в сторону младшего разряда. Такоіі регистр имеет, кроме цепей связи, также н цепи управления этими связями. Прин­ цип построения и работы реверсивных регистров описан в учебной литературе |33, 194].

9. Кольцевой регистр. Иногда требуется, чтобы при считыва­ нии числа из регистра последовательного действия информация о числе не списывалась, а сохранялась в регистре. Для этого сле­ дует выход старшего разряда регистра связать со входом установ­ ки 1 триггера младшего разряда (предполагается, что регистр про­ изводит сдвиг числа в сторону старших разрядов). Тогда одновре­ менно со считыванием числа снова происходит его запись. Такой регистр называется кольцевым. На рис. 13 кольцевой регистр по­ лучается при замыканщі ключа Кл.

10. Циркулят-ор. Пусть в младшем разряде кольцевого ре­ гистра, в котором сдвиг производится в сторону старшего разряда, записана цифра 1, а остальные разряды — пусты. Тогда при дейст­ вии непрерывной последовательности импульсов сдвига цифра 1 будет последовательно проходить все разряды регистра, причем из старшего разряда она снова перейдет в младший разряд и т. д. Такое устройство называется цнркулятором.

§22.4. ДИОДНЫЕ ДЕШИФРАТОРЫ

1.Дешифратором называется устройство, позволяющее определить число N, записанное в регистре. Как будет по­ казано, для выполнения такой функции дешифратор должен

636

2. Принцип работы дешифратора основан на использо­ вании диодных логических схем И. Рассмотрим этот принцип на примере расшифровки чисел трехзазрядного регистра (рис. 15), в котором может быть записано число

5ЭТ

Каждому из L выходов (L = 8) дешифратора соответст­ вует одна определенная логическая функция Zj в виде ло­ гического произведения трех переменных из шести возмож­ ных переменных у0, уи у2, уа, уи у2. Эти произведения со­ ставлены таким образом, что каждому отличному от нуля значению произведения соответствует одно и только одно

жения всех логических функций, нужных для дешифриро­ вания восьми значений числа N (табл. 1) имеют вид:

538

Реализация восьми функций Zj осуществляется восемью трехвходовыми схемами И (рис. 15) каждая из схем работает в о т р и ц а т е л ь н о й логике й построена иа трех дио­ дах, связанных одной общей шппой. Так, например, схема И, реализующая функцию z0(N = 0), построена на диодах Am. Дои До2> связанных на рис. 15 верхней шиной. На этой

использовать для коммутации цепей, приключенных к этим выходам.

3. Дешифратор типа, показанного на рис. 15, называется прямоугольным или матричным. В некоторых случаях тре­ буется зафискировать только одно какое-нибудь число, появляющееся в регистре. Тогда достаточно иметь в дешиф­ раторе только о д н у схему И, соответствующую этому

числу.

4. Полный прямоугольный дешифратор требует приме­ нения M — п2п диодов, где п — число разрядов в управляю­ щем регистре. С увеличением п число диодов быстро воз­

меняются дешифраторы другой структуры, требующие мень­ шего количества диодов. Таковыми являются описанные в литературе пирамидальные и многоступенчатые дешиф­ раторы [33, 199, 206, 207].

§22.5. ЦИФРОВЫЕ СЧЕТЧИКИ ИМПУЛЬСОВ

1.Счетчик числа импульсов. Пусть имеется «-разрядный

гера каждого разряда (кроме самого старшего) через уко­ рачивающую цепь связан со счетным входом триггера сле­ дующего по старшинству разряда (рис. 16). (Показанные на рис.- 16 пунктиром связи будем полагать отсутствующими.) Рассмотрим процессы в устройстве при воздействии после­ довательности положительных импульсов на счетный вход триггера младшего разряда, который является также вхо­ дом устройства. Эти процессы иллюстрируются временными диаграммами (рис. 17).

530