6. Контрольные вопросы

1. Перечислить статические параметры интегральных логических элементов (ИЛЭ) и пояснить их.

2. Изобразить передаточную характеристику ИЛЭ.

3. Какие статические параметры ИЛЭ нельзя определить с помощью передаточной характеристики по напряжению?

4. Как определяется помехоустойчивость ИЛЭ?

5. Почему в ТТЛ-элементе неодинаковые значения помехоустойчивости при открытом и закрытом ИЛЭ?

6. Пояснить физический смысл коэффициентов разветвления и объединения в ИЛЭ.

7. Какое влияние оказывает коэффициент объединения на нахождение коэффициента разветвления ИЛЭ?

8. Из каких соображений находится коэффициент разветвления ИЛЭ и привести примерные значения для ТТЛ-элемента.

9. Перечислить динамические параметры ИЛЭ и пояснить их.

10. Какой метод используется для определения быстродействия интегрального логического элемента?

11. Почему быстродействие ИЛЭ определяется временем задержки, а не временами фронта и среза выходного сигнала?

12. В чём состоит преимущество ключа на МДП-транзисторе по сравнению с ключом на биполярном транзисторе.

13. Почему в интегральных логических элементах используются только МДП-транзисторы?

14. Пояснить, почему ключ на МДП-транзисторе является элементом с нелинейной нагрузкой.

III. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ ЦИФРОВЫЕ

УСТРОЙСТВА

Часть первая

РАЗНОВИДНОСТИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫХ УСТРОЙСТВ

Глава 1. Триггеры на интегральных микросхемах

Это такие устройства, работа последующего каскада которых, зависит от состояния предыдущего каскада. К таким устройствам относятся: триггеры, регистры и счётчики.

1.1. Общие сведения и классификация

Триггер – это устройство с двумя устойчивыми состояниями, являющийся элементом памяти.

Такое устройство состоит из собственно триггера и устройства управления, рис. 3.1.

Н а рис. 3.1 использованы следующие обозначения:

• УУ и БЭ – устройство управления (УУ) бистабильным элементом (БЭ) или собственно триггером;

• А1…А_n – информационные сигналы, то есть сигналы поступающие на одно плечо схе-мы управляющего устройства;

• Т1…Т_n – тактовые сигналы или синхросигналы, - сигналы поступающие на два плеча схемы управляющего устройства;

• S^/, R^/ - промежуточные сигналы для запуска БЭ;

• Q, – сигналы выходного состояния БЭ;

(значение «ку с чертой» противоположно значению Q).

В интегральной схемотехнике триггеры строятся на основе ИЛЭ с потенциальным управлением.

При анализе работы схемы триггера необходимо иметь в виду следующее:

• 0 на входе может отражать или низкий уровень сигнала, или отсутствие самого сигнала, в каждом случае это поясняется;

• 1 на входе, соответственно, показывает или высокий уровень сигнала, или наличие сигнала;

• Аⁿ – это или низкий или высокий уровень входного сигнала;

• 0 на выходе означает только низкий уровень сигнала, и, соответственно, 1 высокий уровень выходного сигнала;

• Q (quit, quality), сигнал на выходе любого уровня;

• сигнал на другом выходе триггера, по уровню противоположный выходу Q;

• Х или “?”, состояние на выходе триггера неопределённого уровня;

• запрещённое соотношение входных информационных сигналов, при которых нет определённых состояний на выходе триггера.

Работа триггера характеризуется следующими показателями:

• числом ИЛЭ, используемых для построения схемы триггера;

• наличием или отсутствием запрещённых состояний входных сигналов;

• быстродействием;

• количеством тактовых сигналов, необходимых для переключения схемы;

• помехоустойчивостью, то есть, числом переключений при поступлении последнего сигнала, как правило, тактового.

Существует много классификаций интегральных триггеров, но наибольшее распространение получили две: функциональная и по способу изменения выходного состояния схемы.

Функциональная классификация связана с наличием входных сигналов. Согласно этой классификации триггеры бывают:

• с одним информационным входом: D или Т-типа;

• с двумя информационными входами: RS, DV-типов;

• c тремя или более входами: RST, RSV, JKT-типов.

По способу ввода информации для переключения все триггеры делятся на две большие группы:

• асинхронные или нетактируемые;

• тактируемые или синхронные.

• Для асинхронных триггеров характерно наличие только информационных сигналов, переключение такой схемы происходит при поступлении последнего по времени информационного сигнала.

Переключение тактируемых триггеров происходит при предварительном поступлении заданной комбинации информационных сигналов и с подачей тактового или синхросигнала.

Тактируемые триггеры имеют, в свою очередь, несколько классификаций. Одна из них:

• одноступенчатые, тактируемые уровнем или фронтом синхросигнала, когда изменение выходного состояния схемы происходит с приходом синхросигнала;

• двухступенчатые или триггеры MS-типа, тактируемые перепадом (фронтом или срезом синхроимпульса), то есть когда изменение выходного состояния схемы происходит после окончания синхросигнала.

Другая классификация тактируемых триггеров связана с наличием нескольких тактовых сигналов, и триггеры делятся на однотактные и многотактные (в практической схемотехнике 2 – 3 сигнала).