Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Схемотехника цифровой электроники. Лабораторный практикум
.pdf
начала(Initial)в0000,аадресконца(Final)в000F.ЩелкнитепокнопкеBurst,чтоподастнавходытриггерапоследовательновсе16слов.
Рис.2.5.Диалоговоеокногенератораслов
Откройте двойным щелчком логический анализатор. Убедитесь
вправильностиполучениярезультатов.
СинхронныеRS-триггеры. Триггернаяячейка–этоосноваделителейчастоты,счетчикови регистров.Вэтихустройствахзаписанную
ранее информацию по специальному сигналу, называемому тактовым, следует передатьна выходи переписать в следующую ячейку.
Для осуществления такогорежима в RS-триггер необходимоввести
дополнительныйвходC,которыйможетбытьстатическимилидинамическим,т.е.получимсинхронныйRS-триггер(рис.2.6).
Рис.2.6.СинхронныйRS-триггер
21
Синхронный RS-триггер с динамическим управлением записью
функционируетсогласно сигналам, которыебыли на информационныхвходахSиRкмоментупоявленияперепаданавходеС.
Триггер имеет прямые статические выходы, поэтому управляющимсигналомявляетсяуровеньлогическойединицы.
ЕслинавходCподатьсигналлогическойединицыC = 1,торабота
триггерааналогична работепростейшегоасинхронногоRS-триггера.
ПриC = 0входыSиRнеоказываютвлияниянасостояниетриггера.
КомбинациясигналовS = R = C =1являетсязапрещенной.Табл.2.2
отражаетсостояниятакоготриггера.
Таблица 2.2
Состояния синхронного RS-триггера
Входы Выходы
S R C Q
n+1
1nQ+
0 0 0 Q
1 0 1 1 0
0 1 1 0 1
1 1 1 Х
n
n
Q
Программная реализация асинхронного RS-триггера в пакете
Electronics Workbench v.5.12(EWB).
Подготовка к работе и сборка схемы для исследования синхронного RS-триггера аналогична сборке схемы для исследования асинхронногоRS-триггера, толькоасинхронный триггернужно заменить
насинхронный.СинхронныйRS-триггерсоберемиз логическихэлементовИ,И-НЕизгруппылогическихэлементов.
Рис.2.7.Принципиальнаясхемадляисследованияработы
синхронногоRS-триггера
22
Порезультатамработытриггерасоставитьизаписатьтаблицуис-
тинности.
Синхронный двухступенчатый RS-триггер состоит из двух синхронных RS-триггеров и инвертора(рис. 2.7). Входы С обоих триггеровсоединенымеждусобойчерезинвертор.ЕслиС = 1,топервый
триггерфункционируетсогласносигналам на еговходахSиR. Второй триггерфункционироватьне может, так как у негоC = 0.Если
С = 0,топервый триггерне функционирует,а для второготриггера
С = 1, ион изменяетсвое состояние согласносигналам на выходах
первоготриггера.
Рис.2.8.СинхронныйдвухступенчатыйRS-триггер
D-триггер
D-триггером называется триггер с одним информационным входом,работающийтак, чтосигнал на выходепослепереключенияравенсигналунавходеDдопереключения,т.е.Q
n+1
=Dn.ОсновноеназначениеD-триггеров –задержка сигнала, поданного на входD. Он
имеетинформационныйвходD(входданных)ивходсинхронизации
С.ВходсинхронизацииСможетбытьстатическим(потенциальным)
идинамическим. У триггеровсостатическимвходомСинформация
записываетсявтечениевремени,прикоторомуровеньсигналаС = 1.
23
В триггерах с динамическим входом С информация записывается
1SR= =
только в течение перепада напряжения на входе С. Динамический
входизображают насхемахтреугольником.Если вершина треугольникаобращенав сторонумикросхемы(прямойдинамический вход),
то триггер срабатывает по фронту входного импульса, если от нее
(инверсныйдинамический вход)–по срезуимпульса.Втакомтриггере информация на выходеможет быть задержана на одинтакт по
отношениюквходнойинформации.
D-триггеры могут быть построены по различным схемам. На
рис.2.9,а показанасхемаодноступенчатогоD-триггеранаэлементах
И-НЕиегоусловноеобозначение.
а б
Рис.2.9.СхемаодноступенчатогоD-триггеранаэлементахИ-НЕ
Триггеримеетпрямыестатическиевходы(управляющийсигнал–
уровеньлогическойединицы).НаэлементахD1иD2выполненасхемауправления,анаэлементахD3иD4асинхронныйRS-триггер.
ЕслиуровеньсигналанавходеС = 0,тосостояниетриггераустойчиво и не зависит от уровня сигнала на информационном входе D.
ПриэтомнавходыасинхронногоRS-триггерасинверснымивходами
(D3иD4)поступаютпассивныеуровни
.
Приподачена входсинхронизации уровняС = 1информацияна
прямомвыходеповторяетинформацию,подаваемуюнавходD.
Следовательно,при С = 0 Q
n+1
=Qn,а приС = 1Q
n+1
=Dn,временные диаграммы, поясняющие работу D-триггера, приведены на
рис.2.9,б.
24
Таблица переходов D-триггера в полной и сокращенной форме
представленавтабл.2.9,а иб соответственно.
Таблица 2.3
Закон функционирования D-триггера:
полная таблица – а; сокращенная – б
Тактn Тактn+1
n
C
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 1
а б
n
D
n
Q
n+1
Q
Тактn Тактn+1
n
D
0 1
1 0
n+1
Q
Вотсутствиетактирующихимпульсовтриггернаходитсяврежиме хранения ранее полученной информации. С приходом импульса
синхронизации происходит запись информации, установленной на
входеD.ПосколькуD-триггеровбезсинхронизациинесуществует,то
первыечетырестрокитабл.2.3,а можноисключить,врезультатеполучимсокращеннуютаблицусостояний(табл.2.3,б).
ЗаконфункционированияD-триггеразапишетсяввиде:
n+1
Q
=Cn Dn,иливсокращеннойформе:Q
n+1
=Dn.
Посколькутриггерзадерживаетнаодинтактинформацию,поданнуюнавходDвпредыдущемтакте,тоонполучилназваниетриггер
«задержки».
Недостатком статического способа синхронизации является то,
чтозаписьинформациипроисходитвтечениедлительностиимпульса
синхронизации и любое изменение сигнала на входе D в это время
приводиткизменениювыходногосигнала.
Программная реализация D-триггера в пакете Electronics
Workbench v. 5.12(EWB).
ПодготовкакработеисборкасхемыдляисследованияD-триггера
аналогична сборке схемы для исследования асинхронного RSтриггера,толькоасинхронныйтриггернужнозаменитьD-триггераиз
группыцифровыхустройств.
25
Рис.2.10.ПринципиальнаясхемадляисследованияработыD-триггера
JK-триггер
JK-триггеры подразделяются на универсальные и комбинирован-
ные.УниверсальныйJK-триггеримеетдваинформационныхвходаJ
,по
иK.Повходу J-триггерустанавливаетсявсостояниеQ = 1,
входуК – всостояниеQ = 0,
1Q = .
0Q=
JK-триггеротличаетсяотRS-триггерапреждевсеготем,чтовнем
устранена неопределенность, которая возникает в RS-триггере при
определеннойкомбинациивходныхсигналов.
УниверсальностьJK-триггерасостоитвтом,чтоонможетвыполнятьфункцииRS,TиD-триггеров.
Комбинированный JK-триггер отличается от универсального наличием асинхронных входов S и R для предварительной установки
триггеравопределенноесостояние(логической1или0).
Простейший JK-триггер можно получить из синхронного RSтриггера, если ввести дополнительные обратные связи с выходов
триггеранавходы,которыепозволяютустранитьнеопределенностьв
таблицесостояний(рис.2.11,а).
ЕсливходыJ, Kи C объединить, то получимТ-триггер, который
переключаетсякаждымвходнымимпульсом(рис.2.11,б).
Нарис. 2.11в,приведеноусловноеобозначениеJK-триггераитаблицасостояний.Привходныхсигналах J = K =0состояниетриггеранеизменяется,таккакнапряжениенизкогоуровнянаодномвходе
элементаИ-НЕотменяетпрохождениесигналовотдругихеговходов
иудерживаетвыходнойсигналнавысокомуровне.Еслинавходы Jи
Kподатьвзаимнопротивоположныеуровни, топри подачеперепада
напряжениянавходC выходыJK-триггераустанавливаютсяв такие
жесостояния.ПриподаченавходыJиKодновременнонапряжений
высокогоуровня триггерпереключаетсявсостояние,противоположноепредыдущему,еслинавходсинхронизацииCподатьперепадна-
26
пряжения.Управлениеполнымтактовымимпульсом,подаваемымна
вход C, применяется для двухступенчатыхтриггеров. Такойтриггер
тожеимеет обратные связис выходовна входы,исключающие неопределенноесостояниетриггера.
а б
в г
Рис.2.11.ПреобразованиесинхронногоRS-триггеравJK-триггер
ИзJK-триггераможнополучитьD-триггер,есливходKсоединить
совходомJчерездополнительныйинвертор(рис.2.11,г).
Таблица 2.4
Таблица состояний JK-триггера
Установлено Записано
1nQ+
Q
Q
n+1
Переброс
n
J K Q
0 1 0 1
0 0 Безизменений
1 0 1 0
1 1
27
Программная реализация универсального JK-триггера в пакете Electronics Workbench v. 5.12(EWB).
Подготовка к работе и сборка схемы для исследования синхронного RS-триггера аналогична сборке схемы для исследования асинхронногоRS-триггера, толькоасинхронный триггернужно заменить
на JK-триггера(рис2.12).
Рис.2.12.УниверсальныйJK-триггер
Контрольные вопросы
1. Чтотакоеасинхронныйтриггер?
2. Чтотакоесинхронныйтриггер?
3. КакиетребованияпредъявляютсякдлительностиТИисоотношениюс информационнымсигналом, чтобыизбежатьпрозрачности
триггера?
4. Какие временные параметры характеризуютчастоту переключениятриггера?
5. Построить синхронный D-триггер на базе синхронного RSТтриггера.
28
Лабораторная работа 3
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ
РАБОТЫ ПЕРЕСЧЁТНЫХ СХЕМ
Цель работы: изучитьметодыпроектированиясчётчиковимпуль-
совcразличныммодулемсчета.
Счетчикомназываютцифровоеустройствоспамятью,сигналына
выходекоторогов двоичномкодеотображаютчисло импульсов, поступивших на счетный вход. По мере поступления входных сигналов счетчик последовательно меняет свои состояния, образованные
комбинациями состояний триггеров со счетным входом. Число разрешенныхсостоянийсчетчиканазываютмодулемсчета,коэффициентомпересчетаилиемкостьюM(вобщемслучаеM≤2
триггеров или двоичных разрядов счетчика). Счетчикиклассифицируютпозначениюмодуля,направлениюсчетаиспособуорганизации
межразрядныхсвязей.
Позначениюмодулясчетаразличаютдвоичные(M = 2n),двоично-кодированныеспроизвольныммодулем,содинарнымкодированиемидр.
По направлению счета: суммирующие (прямого счета – Upcounter), вычитающие (обратного счета – Down-counter)и реверсивные(Up-Down-counter), которыевзависимостиотуправляющихсигналовмогутработатьлибонасуммирование,либонавычитание.
Поспособуорганизации межразрядных связейразличаютсчетчикиспоследовательным,параллельнымигрупповымпереносами.
По способу переключения все перечисленные типы счетчиков
делятся на два вида: синхронные и асинхронные. При этомв асинхронных счетчиках изменение состояния, вызванное воздействием
очередногоимпульса,характеризуетсяпоследовательнымвовремени
изменениемсостоянийтриггеров(какправило,этосчетчикиспоследовательнымпереносом).В синхронныхсчетчиках смена состояний
характеризуется одновременным во времени изменением состояний
еготриггеров.
n
,гдеn –число
Простейший суммирующий асинхронный счётчик
Счётчик представляет собой несколько последовательно включенныхсчётныхтриггеров.Напомним,чтопокаждомувходномуимпульсусчётныйтриггеризменяетсвоёсостояниенапротивоположное.
29
Рис.3.1.Простейшийсуммирующийасинхронныйсчётчик
Если вход синхроимпульса триггера отмечен как «\», то опрокидываниетриггерапроисходитпозаднемуфронту,есликак«/»–топо
переднему.
Рис.3.2.ЭпюрынапряжениясуммирующегосчётчиканаJKRS-триггерах
синверснымиустановочнымивходамиимодулемсчётаN=8
В асинхронных счетчиках отсутствует общая для всех разрядов
синхронизация, и переход разрядов в новые состояния происходит
последовательноразрядзаразрядом,начинаяотвходного,накоторый
поступаютсчетныеимпульсы.Необходимоечисло триггероввсчётчикеопределяетсяпоформуле:n=Int(log2N),гдеn–числотриггеров;
Int–ближайшеебольшеецелоечисло;N –наибольшеечисло,генерируемоесчётчиком;log2N–двоичныйлогарифмN.
Рассмотрим4типапростейшихсчётчиков:
1)суммирующийсчётчикнаJKRS-триггерах;
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]