3. Лабораторная работа №3. Триггеры

Цель работы: изучить временные диаграммы работы различных типов триггеров, а также методики измерения временных параметров и характеристики триггеров в различных режимах моделирования.

Порядок выполнения работы

1) Изучите до начала выполнения лабораторной работы временные диаграммы работы триггеров.

2) Синтезируйте схему простейшего RS-триггера с учетом установленного варианта задания по таблице 7.3.

Таблица 7.3 — Варианты заданий

№ варианта	Тип RS-триггера	Тип микросхем для реализации триггера
1	Асинхронный	K555LA3, K555LN1
2	Асинхронный	K555LE1, K555LN1
3	Асинхронный	K555LI1, K555LN1
4	Асинхронный	K555LL1, K555LN1
5	Асинхронный	K555LA3, K555LN1
6	Асинхронный	K555LI3, K555LN1
7	Синхронный	K555LE1, K555LN1
8	Синхронный	K555LI1, K555LN1
9	Синхронный	K555LL1, K555LN1
10	Синхронный	K555LA3, K555LN1
11	Синхронный	K555LL1, K555LN1
12	Синхронный	K555LI3, K555LN1
Примечание — Микросхему K555LN1 применяют при необходимости.

3) Создайте схему для исследования RS-триггера в САПР Micro-Cap 8.0.

На рисунке 7.11а в качестве примера приведена схема для исследования асинхронного RS-триггера, реализованного на микросхеме K555LA3.

4) Исследуйте временные диаграммы работы RS-триггера при произвольных фазовых соотношениях входных сигналов.

На рисунке 7.11б в качестве примера приведены временные диаграммы работы асинхронного RS-триггера, реализованного на микросхеме K555LA3.

5) Исследуйте временные диаграммы работы триггеров, тип которых с учетом установленного варианта задания указан в таблице 7.4.

Определите значения времени установления входных сигналов, времени удержания сигнала, времен задержек распространения при включении и выключении интегральной микросхемы, среднего времени задержки распространения, setup time, hold time, а также максимальное значение частоты следования импульсов входных сигналов.

а) б)

Рисунок 7.11 — Схема исследования асинхронного RS-триггера а)

и временные диаграммы его работы б)

Таблица 7.4 — Варианты заданий

№ варианта	JK-триггер	D-триггер	T-триггер на основе
1	K555TV1	K555TM2, K555TM7	K555TV6
2	K555TV6	K555TM2, K555TM7	K555TV1
3	K555TV15	K555TM2, K555TM7	K555TM2
4	K555TV9	K555TM2, K555TM7	K555TV15
5	K555TV10	K555TM2, K555TM7	K555TV9
6	K555TV11	K555TM2, K555TM7	K555TV10
7	K555TV6	K555TM2, K555TM7	K555TV11
8	K555TV1	K555TM2, K555TM7	K555TV9
9	K555TV10	K555TM2, K555TM7	K555TM2
10	K555TV11	K555TM2, K555TM7	K555TV1
11	K555TV15	K555TM2, K555TM7	K555TV6
12	K555TV6	K555TM2, K555TM7	K555TV10

На рисунке 7.9 и рисунке 7.10 лабораторной работы №2 приведены результаты исследования универсального JK-триггера K555TV15, а на рисунке 7.12 настоящей лабораторной работы - динамического D-триггера K555TM2 и статического D-триггера K555TM7.

а) б)

Рисунок 7.12 — Схема исследования D-триггеров а) и временные диаграммы их работы б)

Контрольные вопросы

1. Дайте определение триггера.

2. Классификация триггеров.

3. Назначение входов триггера S, R, D, T, J, K, C, V.

4. Основные динамические параметры триггеров.

5. Какая комбинация входных сигналов является запрещенной для RS-триггера, который реализован на логических элементах:

1. 2И-НЕ;

2. 2ИЛИ-НЕ.

6. Поясните отличия между временными диаграммами работы статического и динамического D-триггеров.

7. RS- и RSS-триггеры. Временные диаграммы их работы.

8. D- и T-триггеры. Временные диаграммы их работы.

9. JK- триггеры. Временные диаграммы их работы.

4. Приведите методику определения параметров триггеров:

1. времени удержания сигнала;

2. времени установления сигнала;

3. hold time;

4. setup time.

Лабораторная работа №4. Преобразователи кодов

Цель работы: изучить временные диаграммы работы различных типов преобразователей кодов.

Порядок выполнения работы

1) Изучите до начала выполнения лабораторной работы методики синтеза преобразователей кодов.

2) Соберите схему проверки стандартного преобразователя кодов K514ID2, приведенную на рисунке 7.13а. В этой схеме к выходам преобразователя кодов подключен семисегментный индикатор Seven Segment, находящийся в библиотеке компонентов Component/Animation.

а) б)

Рисунок 7.13 — Схема исследования преобразователя кодов K514ID2 а)

и временные диаграммы его работы б)

3) Исследуйте в подрежиме Run/Transient режимы работы преобразователя кодов при различных комбинациях управляющих сигналов EN1, EN2, M/N.

Проконтролируйте последовательное изменение цифр на семисегментном индикаторе от 0 до 9 при EN1= EN2=1.

Скорость изменения цифр устанавливают в диалоговом окне Scope/Animate Options.

На рисунке 7.13б приведены временные диаграммы работы преобразователя кодов при EN1= EN2=1.

4) Синтезируйте схему преобразователя кодов на микросхемах средней степени интеграции с учетом требований, приведенных в таблице 7.5.

Таблица 7.5 — Варианты заданий

№ варианта	Входной код преобразователя (двоичное число)	Выходной код преобразователя (десятичное число или буква)
1	0000, 1101, 0010, 1011	0, D, 2, B
2	0001, 1010, 0011, 1001	1, A, 3, 9
3	0010, 1011, 0100, 0111	2, B, 4, 7
4	0011, 1001, 0101, 1100	3, 9, 5, С
5	0100, 0111, 0110, 1110	4, 7, 6, E
6	0101, 1100, 1000, 1111	5, C, 8, F
7	0110, 1110, 0000, 1101	6, E, 0, D
8	1000, 1111, 0001, 1010	8, F, 1, A
9	0111, 1101, 0011, 1100	7, D, 3, C
10	0010, 1010, 1111, 1000	2, A, F, 8
11	1101, 1011, 1100, 0111	D, B, C, 7
12	0101, 0011, 1010, 1111	5, 3, A, F

5) Создайте схему проверки синтезированного преобразователя кодов с применением семисегментного индикатора Seven Segment или светодиода LED, находящихся в библиотеке компонентов Component/Animation.

На рисунке 7.14 в качестве примера приведена схема, обеспечивающая преобразование двоичных кодов (0000, 0100, 1110, 1111) в числа и буквы (0, 4, E, F соответственно).

Рисунок 7.14 — Схема преобразователя кодов на микросхемах средней степени интеграции

6) Проверьте в подрежиме Run/Transient правильность работы преобразователя кодов.

На рисунке 7.15 приведены временные диаграммы работы преобразователя кодов на микросхемах средней степени интеграции.

Рисунок 7.15 — Временные диаграммы работы преобразователя

кодов на микросхемах средней степени интеграции

7) Разработайте схему для проверки шифратора или дешифратора, тип которого в зависимости от установленного варианта задания приведен в таблице 7.6.

Рекомендуется к выходам исследуемой микросхемы подключать светодиоды LED, находящиеся в библиотеке компонентов Component/Animation.

На рисунке 7.16 в качестве примера приведены результаты исследования дешифратора K555ID7.

Таблица 7.6 — Варианты заданий

№ варианта	Тип шифратора или дешифратора
1	K555IV3
2	K155ID1
3	K555ID7
4	K155ID10
5	K155ID6
6	K155IV1

Продолжение таблицы 7.6

№ варианта	Тип шифратора или дешифратора
7	K155ID1
8	K155ID10
9	K155ID6
10	K555IV3
11	K155ID7
12	K555IV1

а) б)

Рисунок 7.16 — Схема проверки дешифратора K555ID7 а) и временные диаграммы его работы б)

8) Определите для одной из разработанных схем временные параметры исследуемой микросхемы.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение преобразователя кодов.

2. Поясните методику разработки преобразователя кодов.

3. Постройте преобразователь двоичного кода в 3-разрядный код Грея.

4. Выполните преобразование двоично-десятичного кода в семисегментный код.

5. Дайте определение шифратора.

6. Какой входной код называют унитарным?

7. Какой шифратор называют приоритетным?

8. Синтезируйте схему приоритетного шифратора, которая обеспечивает равномерную задержку распространения сигналов по всем входам. Укажите недостатки этой схемы.

9. Дайте определение дешифратора.

10. Приведите схему трехвходового полного линейного дешифратора.

11. Приведите схему пирамидального дешифратора.