книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений

ме. Несмотря на большее число используемых ДЭ, двух­ тактные регистры получили широкое распространение при построении различных цифровых (дискретных) уст­ ройств. Это объясняется тем, что для построения двух­ тактных регистров не требуются элементы задержки, а также возможностью снятия информации в любой из

зуются многотактные (трехтактные, четырехтактные и др.) регистры. Рассмотрим более подробно построение регистров с использованием универсальных логических элементов вида И — Н Е ( И Л И — Н Е ) , являющихся базо­ выми элементами выпускаемых промышленностью инте­ гральных схем. Применение регистров на универсальных элементах вида И — Н Е ( И Л И — Н Е ) несколько услож­ няет схемы. Это обусловлено тем, что для временного со­ гласования работы регистра с другими устройствами ап­ паратуры, а также для повышения помехоустойчивости

вход А. Наличие на входе А сигнала высокого уровня со­ ответствует поступлению логической единицы, а наличие сигнала низкого уровня — логическому нулю.

Тактовые импульсы поступают на элементы И — Н Е в виде коротких сигналов высокого уровня. При отсутствии

110

ветствовал логическому нулю, то с выхода второго эле­ мента И — Н Е на триггер поступит управляющий сигнал (логический нуль), .переводящий еогсв положение 0 ' ) . Ес­ ли же входной сигнал принял значение логической еди­ ницы (высокий уровень), то в момент поступления так­ тового импульса с выхода первого элемента И — Н Е на триггер подается сигнал низкого уровня, переводящий его в положение 1; в это время с выхода второго эле­ мента И — Н Е поступает высокий потенциал—логическая единица.

ти

0

щ-

•ж

Рис. 3.6. Функциональные схемы сдвигающих регистров:

а) однотактного; б) двухтактного; в) трехтакт­ ного

Ш

Особенность работы схемы рис. 3.5 заключается в гом, что триггер срабатывает в момент действия такто­ вого импульса, а направление срабатывания определяет­ ся видом входного сигнала. Такой режим управления ра­ ботой любого логического или запоминающего элемента (триггера) называется стробнрованием.

Используя рассмотренный элемент, можно построить сдвигающий регистр с любой тактностыо управления (рис. 3,6а, б, в).

Особенностью регистра, показанного на рис. 3.6а, яв­ ляется то, что по принципу работы он двухтактный, хо­ тя и управляется одной серией тактовых импульсов. Чи­ сло используемых ячеек для регистрации п-разрядного двоичного числа равно 2 п, причем нечетные ячейки уп­ равляются в момент поступления ТИ, а четные вслед­ ствие инверсии ТИ — в момент его окончания. Как вид­ но из рис. 3.6а, в схеме используются элементы, осуще­ ствляющие операцию логического отрицания (инвер­ сию). Условное обозначение их приведено на рис. 3.6г. Элементы И — НЕ, выполняющие инверсию сигналов, включаются так, как показано на рис. 3.65.

В двухтактных регистрах на один двоичный символ информации используются два элемента регистра, а в трехтактных — три. Переход к многократному управле­ нию регистром позволяет не только увеличить число мо­ ментов времени, в которые может быть снята регистри­ руемая информация, но и уменьшить число используе­ мых элементов регистра, приходящихся на один двоич­ ный символ информации. Работу четырехтактного сдви­ гающего регистра (рис. 3.7а) с числом элементов на один двоичный символ, меньшим двух, можно проследить, пользуясь временными диаграммами, приведенными на рис. 3.76. Особенность схемы рис. 3.7а состоит в том, что в ней четыре последовательности тактовых импуль­ сов ТИь ТИЪ ТИ3 и THi используются для управления элементами регистра не в прямом, а в обратном поряд­ ке. Например, если первый элемент регистра управляет­ ся ТИ3, то при прямом порядке на второй элемент дол­ жна быть подана последовательность ТИ/, и т. д. Одна­ ко, как видно из рис. 3.7а, на второй элемент подается последовательность ТИ% на третий — ТИ, и т. д., т. е. имеет место обратный порядок подключения ТИ. Это по­ зволяет сократить число используемых элементов реги­ стра. Так, регистр, состоящий из 6 элементов, позволяет

И ?

mi

чи,

113

этом время, в течение которого сохраняется состояние регистра, составляет половину периода следования ин­ формационных импульсов.

Эффективность применения многотактного управле­ ния при обратном порядке подачи ТИ тем больше, чем длиннее регистр. При разработке схем регистров и вы­

т фаз тактовых импульсов. Для формирования т - такт - ной сетки управляющих импульсов обычно используют­ ся распределители.

Приведенные схемы сдвигающих регистров на эле­ ментах И — Н Е следует рассматривать как одно из воз­ можных схемных решений. Однако такое построение ми­ нимизирует число связей между элементами, что может оказаться решающим преимуществом при практической реализации регистра с использованием печатного мон­ тажа.

При рассмотрении работы регистров предполагалось, что разряды записываемого числа поступают на вход в виде сигналов, длительность которых кратна периоду тактовой частоты. Если разряды числа поступают в ви­ де коротких импульсов, на входе регистра ставится рас­ ширитель (рис. 3.8), с помощью которого короткие им­ пульсы, поступающие на его вход и совпадающие по вре-

Рис. 3.8. Функциональная схема расширителя

114

мени с ТИЬ преобразуются в импульсы длительностью, равной периоду следования TMi. Расширители применя­ ются в тех случаях, когда поступающий на вход какогото устройства сигнал в виде короткого импульса необ­ ходимо затем стробировать или «привязать к такту»,

Особенности построения сдвигающих регистров на ферритдиодных и ферриттранзисторных ячейках подроб­ но рассмотрены в [29].

Для простоты начертания структурных схем различ­

ф

Рис. 3.9. Условное изображение регистров

ми 1, 2, 3, . . . , п обозначим двоичные элементы, управ­ ляемые основным тактом, например ТИь а цифрами с одним, двумя и т. д. штрихами — двоичные элементы, управляемые другими тактами.

§3.2. Д И С К Р Е Т Н Ы Е (ЦИФРОВЫЕ) СЧЕТЧИКИ ИМПУЛЬСОВ

Дискретными (цифровыми) счетчиками импульсов называются устройства, регистрирующие число посту­ пающих на .их вход импульсов. Если на вход устройст­ ва поступает К импульсов, а на его выходе появляется один импульс, то такое устройство является делителем числа импульсов. Величина К является коэффициентом деления. Счетчики импульсов (делители) широко при­ меняются во многих узлах аппаратуры передачи дис­ кретных сообщений. Так, например, они используются при построении фазирующих и распределительных уст­ ройств, формирователей сеток частот, преобразователей циклов и др. В зависимости от принципа построения счетчики импульсов делятся на двоичные (бинарные) и кольцевые. На практике двоичные счетчики используют-

115

сн как суммирующие, вычитающие и реверсивные, а кольцевые — в основном как суммирующие.

К двоичным счетчикам относятся все счетные устрой­ ства, для построения которых используются двоичные

ный триггер). В последние годы широко применяются счетные триггеры на базовых элементах ИС или в виде единого интегрального элемента.

Простейшим делителем на 2 является счетный триг­ гер, для построения которого требуются 8 двухвходовых универсальных элементов И Л И — Н Е (см. рис. 2.41). Ана­ логичным образом может быть построен счетный трнг-

Рис. 3.10. Принципиальная схема счетного триггера с двух­ тактным управлением

116

гер на элементах И — НЕ (рис. 3.10а_). Такой триггер от­ личается от триггера на элементах И Л И — Н Е тем, что в нем промежуточный триггер строится на трехвходовых элементах И — Н Е . Это позволяет использовать третьи входы «Уст. 1» и «Уст. 0» для управления исходным со­ стоянием делителя. Для установки триггера в нужное исходное состояние на соответствующий вход подается сигнал низкого уровня. Триггер, схема которого приве­ дена на рис. 3.10а, иногда называют триггером с двух­ тактным управлением. В этом случае в качестве второго такта используются инвертированные входные сигналы.

каждого состояния схем составляется таблица состояний,

мы (рис. 3.10а), представлена на рис. 3.106. Исходными являются состояния: Л = 1; Л = 0.

С целью уменьшения числа используемых логических элементов часто применяют счетный триггер с однотактным управлением (рис. 3.11а), для построения которого требуются 6 элементов И — Н Е : два трехвходовых и че­ тыре двухвходовых, т. е. примерно на половину инте­ гральной схемы ТТЛ меньше, чем для триггера рис. 3.10.

Работу триггера рис. 3.11а как делителя (счетчика) на 2 легко уяснить, пользуясь временными диаграммами, представленными на рис. 3.116". Так как триггер состоит

нал высокого уровня. Пусть под действием установоч­ ного импульса триггер Т2 перейдет в состояние 1 (мо­ мент ti). Тогда в результате снижения потенциала в точке 2' триггер 7, также перейдет в состояние 1. Это приведет к тому, что на оба входа триггера Т3 поступят сигналы низкого уровня (из точек 2' и / ' ) . Вследствие этого после окончания действия импульса «Уст. 1» (мо-

117

мент t2) оба плеча триггера 7"3 будут иметь высокий по­ тенциал (триггер превратится как бы в два усилителя постоянного тока) .

Выл

Рис. 3.11. Счетный триггер с однотактным управлением:

а) принципиальная схема; б) временные диаграммы

мент t i ) потенциал в точке 3 упадет, что обусловит пе­ реключение1 триггера 7Y Следующий входной импульс (момент /5) вызовет возрастание потенциала в точке 2

1 18

В рассматриваемой схеме, являющейся делителем на 2, можно использовать два вида выходных импульсов: в точке 3' с длительностью, равной входным, но с вдвое меньшей частотой следования, в точках / и /' в прямом и в инвертированном виде с длительностью, равной пе­ риоду следования входных импульсов. В тех случаях, когда необходимо получить две последовательности вы­ ходных импульсов, сдвинутых во времени на период сле­ дования входных импульсов, можно использовать счет­ ный триггер (рис. 3.12а), состоящий из трех трехвходо-

Рис. 3.12. Счетный триггер с однотактным управлением с симметричным выходом:

а) принципиальная схема; б) временные диаграммы

вых и трех двухвходовых элементов И — НЕ . Работу схе­ мы легко уяснить с помощью временных диаграмм (рис. 3.126). На функциональных схемах счетные триг­ геры изображаются, как показано на рис. 2.41. Неисполь­ зуемые входные и выходные цепи обычно на рисунках не изображаются.

119