_методички / АСЭ и АиТ / Чертков-21.80

отрицательное напряжение (–U ип) может быть подано на вывод 7; вывод 8 подключается к общей точке. При применении цифрового мультиплексора (демультиплексора) выводы 7 и 8 подключаются к общей точке. Управление мультиплексором производится трехразрядным двоичным кодом на входы A, B, C (клеммы 11, 10 и 9). Разрешающий потенциал – потенциал низкого уровня, поэтому если подать на вход EI (Enable Input) потенциал высокого уровня, то все электронные ключи (каналы) разомкнутся.

Рис. 13. Условное графическое обозначение (а), общий вид и обозначение выводов (б) микросхемы К561КП2

Номер включенного канала, соответствующий коду входов, определяют по данным табл. 6 в зависимости от сигналов на входах A, B и C.

Схема замещения мультиплексора приведена на рис. 14. У коммутаторов КМОП электронные контакты (ключи) двунаправленные, а это значит, что эта же микросхема выполняет роль демультиплексора, имеющего один вход и восемь выходов.

Варианты применения схем мультиплексоров и демультиплексоров в схемах передающего и приемного полукомплектов телеуправления системы телемеханики МСТ-95 показаны на рис. 15.

Технические характеристики микросхемы К561КП2. Сопротивление включенного канала при Uип = 5 В находится в пределах 0,5 – 2,5 кОм, при Uип = 15 В оно существенно уменьшается до 0,13 – 0,28 кОм. Время задержки распространения сигнала в канале не превышает 30 нс.

20

Рис. 14. Схема замещения мультиплексора К561КП2: K0 – K7 – каналы (электронные ключи)

3.2. Порядок выполнения работы

Исследования необходимо выполнить для трех режимов. Первый режим.

1)Вставьте микросхему К561КП2 в гнездо и подключите ее к источнику напряжения Е4. Клеммы 7 и 8 подсоедините к общей точке. На вход EI (клемма 6) подайте лог. 0.

2)На определенные входы X0 – X7 ( табл. 7) подайте напряжение, соответствующее лог. 1 (задается преподавателем).

21

3)К выходу (клемма 3) подключите вольтметр или осциллограф.

4)Для адресных входов (A, B, C) составьте таблицу соответствия. Подавая на адресные входы напряжение лог. 1 и лог. 0 в соответствии с данными полученной таблицы, определите номера каналов, на которые подано напряжение лог. 1.

5)Постройте временную диаграмму.

Рис. 15. Варианты применения схем мультиплексоров (демультиплексоров): а – элемент распределителя модуля ТУ-ДП; б – элемент распределителя модуля ТУ-КП; в – элемент счетной схемы

Таблица 7 Варианты задания для выполнения исследования при первом режиме

Второй режим.

1)Подайте напряжение, соответствующее лог. 1, на вывод микросхемы 3,

ана вход EI (клемма 6) – напряжение, соответствующее лог. 0.

2)Подавая на адресные входы (A, B, C) напряжение лог. 1 и лог. 0 в соответствии с данными табл. 6, проанализируйте сигналы на выходах X0 – X7.

3)Постройте временную диаграмму.

22

Третий режим.

1)Подайте на вход EI (клемма 6) напряжение, соответствующее лог. 1.

2)Проанализируйте работу микросхемы в первом и во втором режимах. Смоделируйте исследуемые схемы с помощью программы MultiSim 10 и

проанализируйте работу полученных схем.

3) Сделайте выводы по результатам исследований.

3.3.Контрольные вопросы

1)Функцию какого электрического устройства выполняет мультиплексор для логических сигналов?

2)Как называются схемы, изображенные на рис. 15?

3)Какова выходная последовательность сигналов на выходе 3 схемы на рис. 15, а, если на входах Х1, Х3 – Х5 подан потенциал лог. 1, на остальные – лог. 0?

4)На входе EI (клемма 6) схемы на рис. 15, б подан потенциал лог. 0. Какой канал будет открыт, если на адресные входы А, В, С поданы соответственно лог. 1, 0, 1? Какой потенциал будет на выходе открытого канала?

5)На входы А и В схемы на рис. 15, в поданы потенциалы лог. 1. Какой канал мультиплексора (демультиплексора) открыт и какой потенциал будет на его выходе?

Лабораторная работа 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОИЧНЫХ СЧЕТЧИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ

Цель работы: практически ознакомиться с принципом работы двоичных счетчиков-делителей без дешифраторов.

4.1. Краткие теоретические сведения

Счетчики импульсов предназначены для подсчета импульсов, поступающих на вход счетчиков, и для фиксации числа этих импульсов, которое отождествляется с некоторым числовым кодом. В счетчиках применяются числовые коды

23

с различным основанием счета m. Наиболее часто применяют коды двоичные (m = 2), четверичные (m = 4), восьмеричные (m = 8), десятичные (m = 10) и т.д.

Общее число состояний счетчика N (модуль счета) определяется по формуле:

где n – число разрядов счетчика.

Счетчики импульсов подразделяются на простые и реверсивные. Простые счетчики могут быть суммирующими (их показания увеличиваются на единицу с поступлением на вход счетчика каждого следующего импульса) и вычитающими (их показания уменьшаются на единицу). Реверсивные счетчики могут работать как суммирующие или как вычитающие и являются, по сути, комбинациями суммирующих и вычитающих счетчиков. Переключение с прямой работы на обратную (со сложения на вычитание) в реверсивном счетчике осуществляется с помощью специальных схем.

Двоичные счетчики обычно выполняются на основе Т-триггеров, выполненных на основе JK- и D-триггеров, и имеют выходной код в двоичной системе счисления. Модуль счета двоичного счетчика N = 2n , где n – число триггеров в счетчике.

Схему простого счетчика можно получить, если соединить последовательно несколько счетных триггеров (рис. 16). Импульсы поступают на счетные входы C, которыми соединены триггеры. Входы R триггеров соединены между собой и служат для сброса триггеров в состояние «0».

Рис. 16. Схема четырехразрядного двоичного счетчика электрических импульсов

Рассмотрим работу четырехразрядного двоичного счетчика электрических импульсов, постоенного на четырех счетных триггерах. Пусть в исходном положении все триггеры находятся в состоянии «0» (на прямых выходах –

24

«0000»). При поступлении на вход С первого импульса триггеры перейдут в состояние со всеми единицами («1111»). При подаче на вход следующего импульса триггер Т1 переключится в состояние «0», остальные триггеры останутся в состоянии «1» (код на выходе счетчика – «0111»). С приходом на вход счетчика третьего импульса триггер Т1 переключится в состояние «0», а триггер Т2 – в состояние «0» (код на выходе счетчика – «1011»). Аналогично происходит переключение счетчика при поступлении на его вход последующих импульсов. После отсчета 15 импульсов счетчик на 16-ом импульсе вернется в исходное состояние – «1111».

Рассмотренный счетчик является вычитающим, однако если в схеме (см. рис. 16) вход С триггера соединить с инверсным выходом предыдущего триггера, то счетчик будет работать как суммирующий. Если при этом тактовые импульсы подавать также через инвертор, то счетчик будет срабатывать по срезу входного импульса. В этом случае входные импульсы будут суммироваться и получится ряд последовательных состояний: «0000», «0001», «00010» и т. д.

У счетчиков, построенных по такой схеме (см. рис. 16), есть недостаток – переключение триггеров происходит асинхронно, т. е. сигнал от входа должен пройти всю цепочку, прежде чем на выходе также изменится уровень напряжения. Эти незначительные задержки времени могут привести к существенным недостаткам, например, к возникновению лишних помех при дешифрировании состояний выхода. В связи с этим счетчики в интегральном исполнении выполняют по синхронным схемам, когда входной тактовый сигнал подается одновременно на все разряды. Так устроены, например, два четырехразрядных счетчика, образующие микросхему К561ИЕ10.

Микросхема К561ИЕ10 (рис. 17) содержит два синхронных двоичных счетчика-делителя (без дешифраторов). Каждый счетчик основан на четырех D-

триггерах (рис. 17, а). Входы С (тактовый) и EC (разрешение тактов) взаимозаменяемы, но отличаются друг от друга противоположными активными уровнями напряжения, поэтому можно организовать счет по каждому фронту такта: по положительному и отрицательному (срезу импульса).

В обычном режиме на вход EC следует подавать напряжение высокого уровня (В), т. е. лог. 1, поэтому ход счета окажется синхронным с каждым положительным тактовым фронтом. Счетчик работает при напряжении низкого уровня (лог. 0) на входе сброса R. Нулевые уровни напряжения на выходах Q получатся, если на входе асинхронного сброса R будет напряжение высокого

25

уровня. Из данных табл. 8 видно, что напряжение низкого уровня (Н) на такто-

вом входе С может быть разрешающим, тогда тактовым станет вход EC и

счетным станет перепад импульса (от лог. 1 к 0) на входе EC .

а

Рис. 17. Схема одного двоичного счетчика – делителя (а), цоколевка (б) и условное обозначение (в) микросхемы К561ИЕ10

Технические характеристики микросхемы К561ИЕ10. При напряжении питания Uип, равном 15 В, максимальная тактовая частота достигает 4 МГц, минимальная длительность импульса сброса составляет 80 нс, импульса разре-

26

4.2.Порядок выполнения работы

4.2.1.Аналитическое описание принципиальной схемы счетчика

1)Определите функции входов D каждого счетчика (см. рис. 17, а).

2)Определите функцию сброса триггеров.

3)Проанализируйте схему управления по входам С и EC и определите по

таблицам истинности, какой потенциал необходимо подать на вход EC , если тактовые импульсы поступают на вход С.

4) Определите, какой потенциал необходимо подать на вход С, если так-

товые импульсы поступают на вход EC .

5)Определите управляющие воздействия на входы С каждого триггера.

6)Составьте временную диаграмму управляющих воздействий fC0 – f C3 и выходов триггеров счетчика Q0 – Q 1 для режима, когда импульсы поступают на

вход С или на вход EC (по заданию преподавателя).

4.2.2. Исследование асинхронного двухразрядного двоичного счетчика на триггерах

1)Изучите схему вычитающего счетчика, изображенную на рис. 18.

2)На основе микросхемы К561ТМ2 соберите схему исследуемого

счетчика.

27

Q2 (13 DD1.2).

5)Подавая импульсы на вход 3 DD1.1, исследуйте работу данного счетчика и постойте временные диаграммы.

6)Соберите схему суммирующего двоичного счетчика и повторите эксперимент.

7)Смоделируйте исследуемые схемы с помощью программы MultiSim 10

ипроанализируйте работу полученных схем.

8)Сделайте выводы по результатам исследований.

4.2.3. Исследование синхронного двоичного счетчика

на микросхеме К561ИЕ10

1)Изучите схему счетчика-делителя, приведенную на рис. 17, а.

2)Вставьте микросхему К561ИЕ10 в гнездо и подключите клемму 16 к источнику напряжения Е4, а клемму 8 – к общей (нулевой) точке. Вход R1 (клемма 7) соедините с нулевой точкой. Соберите исследуемую схему (рис. 19) на рабочем поле лабораторного модуля.

3)Исследуйте первый режим работы счетчика (рис. 19, а). Определите, какой потенциал необходимо подать на вход ЕС1 (клемма 2). От кнопки формирования одиночных импульсов модуля подавайте импульсы на вход С (клемма 1). Подключая вольтметры к выходам счетчика (клеммы 3, 4, 5, 6) заполните табл. 9. Постройте временную диаграмму работы данного счетчика, учитывая, каким образом происходит переключение счетчика (по фронту или по срезу импульсов).

4)Исследуйте второй режим работы счетчика (рис. 19, б). Определите, какой потенциал необходимо подать на вход С2 (клемма 9). От кнопки форми-

28

Таблица истинности счетчика

4.3.Контрольные вопросы

1)Какие счетчики называются суммирующими, реверсивными?

2)Какой счетчик называется двоичным?

3)Почему счетчик, схема которого приведена на рис. 16, является асинхронным?

4)Поясните работу схемы счетчика (см. рис. 17) при подаче на вход R напряжения, соответствующего лог. 1.

5)Как подключить второй счетчик к первому, чтобы можно было сосчитать 32, 64 импульса?

6)Сколько импульсов может сосчитать счетная схема, составленная из двух счетчиков микросхемы К561ИЕ10?

29