Сделай Сам Свою Работу на 5

Исследование триггеров на интегральных схемах





 

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

 

Ознакомление с работой триггеров различных типов, с функциональным назначением входов триггера.

 

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Триггеры

Триггером называется логическая схема последовательного типа, имеющая два устойчивых состояния. Схема триггера содержит запоминающий элемент (собственно триггер) и устройство управления. Создавая различные схемы управления, можно получить огромное количество типов триггеров. Для того чтобы имелась возможность выбора необходимой действенной схемы, введена классификация триггерных устройств.

 

Классификация триггеров

1. По количеству информационных входов:

- одновходовые;

- двухвходовые.

2. По способу записи информации:

- асинхронные;

- синхронные.

3. По функциональному признаку, по соотношению комбинаций входных сигналов и состояния выходов:

 

двухвходовые одновходовые

Двухвходовые триггеры

Триггер RS - типа

Триггер имеет два информационных входа: вход S (set-устанав-ливать), вход R (reset - восстанавливать). При подаче на вход S сигнал "1" (S = 1), а на вход R сигнала "0" (R = 0) триггер принимает состояние 1 (Q=1), на выходе уровень напряжения соответствует сигналу "1".



Состояние триггеров не изменяется, если на обоих входах действует сигнал " 0 ". При подаче на оба входа сигнала "1" состояние триггера будет неопределенным. Такая комбинация входных сигналов для RS -триггера является запрещенной, т.е. должно выполняться обязательное условие .

 

 

Таблица переходов будет иметь вид (табл. 1):

Таблица 1

Sn Rn Qn+1
Qn

 

Qn - состояние триггера (выхода Q) до подачи сигналов

на информационные входы;

Qn+1 -состояние триггера после подачи сигнала на

информационные входы.

Условные обозначения триггера приведены на рис. 1(а,б) и на рис. 2. Рассмотренный триггер относится к группе асинхронных триггеров. В асинхронных триггерах запись информации, изменение состояния выходов осуществляются непосредственно с поcтуплением информационных сигналов на входы.

В другой группе триггеров, синхронных или тактируемых, запись информации выполняется только при условии подачи тактирующего (синхронизирующего) импульса на дополнительный вход С.



переход синхронного RS -триггера из одного состояния в другое происходит в соответствии с табл. 2.

 

Для уяснения полной классификации двухвходовых триггеров по функциональному признаку возвратимся к таблице переходов RS -триггера. Как указывалось ранее, устанавливающий сигнал на обоих информационных входах есть запрещенная комбинация. Возникает вопрос о возможности избежать запрещенной комбинации схемным решением. Такие пути есть. Лучшее решение, когда при подаче на оба входа устанавливающих сигналов триггер перебрасывается в противоположное состояние.

Таблица 2

Sn Rn Cn Qn+1
Qn
Qn
Qn
Qn
Qn

 

Триггер JK - типа

Характерным для JK-триггера является то, что при подаче на оба информационных входа устанавливающих сигналов триггер перебрасывается в противоположное состояние.

Таблица переходов синхронного JK-триггера имеет вид таб. 3:

Таблица 3

J K C Qn+1
Qn
Qn
Qn
Qn
Qn

 

Условное обозначение JK-триггера приведено на рис. 3.

Как видно из табл. 3, JK -триггер не имеет одинаковых переходов при всех возможных комбинациях сигналов на информа- ционных входах J и K.

Триггеры типов Е, S и R применяются в редких случаях. Они отличаются от триггера RS -типа только тем, что при комбинации входных сигналов "1" на обоих входах, состояние выхода триггера Е не изменяется, триггер S устанавливается в состояние "1", а триггер R - в состояние "0".



 

Таблица переходов триггеров Е , S и R типов имеет вид табл. 4 :

Таблица 4

Е-триггер S-триггер R-триггер
Е1n Е2n Qn+1 S1n S2n Qn+1 R1n R2n Qn+1
Qn Qn Qn
1
0
Qn 1 0

 

 

Как видно из табл. 4, в рассмотренных триггерах одному из переходов соответствует две комбинации входных сигналов (переходы подчеркнуты). Исходя из этого можно еще раз обратить внимание на преимущественное применение двухвходовых триггеров JK -типа, не имеющих одинаковых переходов при любых комбинациях входных сигналов.

 

 

Одновходовые триггеры

D-триггер

D-триггер, триггер задержки (deley - задержка), имеет один информационный вход D. Логика триггера .

Состояние триггера повторяет код входного сигнала после

подачи тактирующего импульса (происходит задержка на один такт). Асинхронный D-триггер смысла не имеет.

Таблица переходов D-триггера имеет вид табл. 5.

Таблица 5

Dn Cn Qn+1
Qn
Qn

 

Условное обозначение D-триггера приведено на рис. 3.

 

Т-триггер

Т-триггер имеет один счетный вход Т (toggle - кувыркаться) .

При поступлении на вход сигнала, соответствующего логической единице, триггер меняет свое состояние на противоположное.

Логика триггера:

Триггер может быть как синхронный, так и асинхронный.

Tаблица переходов синхронного Т-триггера приведена ниже (табл. 6):

Условное обозначение Т-триггера приведено на рис. 3. Кроме информационных входов триггеры могут иметь управляющие входы различного назначения.

 

Таблица 6

Tn Cn Qn+1
Qn
Qn
Qn

 

Рис.3. Условные обозначения триггеров :

а - асинхронный RS-триггер; б - синхронный RS-триггер с инверсным тактирующим входом С; в - D-триггер; г - D-триггер с управляющим входом V; д - D-триггер с инверсными установочными входами R и S, тактирующий вход динамический 0/1; е - синхронный Т-триггер с установочным R входом , тактирующий вход динамический 1/0; ж - асинхронный Т-триггер с динамическим входом 0/1,установочные входы R и S-инверсные; з - синхронный JK-триггер с дополнительной логикой & на входах , установочные входы R и S - инверсные , тактирующий вход динамический 1/0 .

 

Вход V - вход, запрещающий работу триггера при уровне напряжения на входе "0 " или разрешающий работу триггера при уровне напряжения на входе "1".

В триггерах JK и Т обычно применяются установочные входы R и S.

Для установки триггера в состояние 1 на вход S подается сигнал "1", после того как триггер установится в заданное состояние сигнал с установочного входа необходимо снять. Для установки триггера в состояние "0" подобным образом используется вход R .

Следует обратить внимание на то, что чаще используются инверсные установочные входы. В этом случае для установки триггера в состояние "0" на вход R подается сигнал "0", а для установки в состояние "1" на вход S подается сигнал "0".

Следует запомнить что после установки в требуемое состояние, установочный сигнал "0" снимается.

 

условные обозначения триггеров

Триггеры обозначаются прямоугольниками, внутри которых пишется буква Т. Обозначения входов триггера пишутся на дополнительном поле (нетактируемый вход Т допускается необозначать). Тактовый вход обозначается буквой С. Динамические входы, т.е. такие входы, которые оказывают воздействие на триггер только в момент перепада на них потенциала, обозначаются дополнительно маленьким треугольником или стрелкой в месте соединения линии входа с обозначением триггера. При этом треугольник повёрнут вершиной в триггер, если последний срабатывает от перепада 0/1, и в обратную сторону, если рабочий перепад 1/0. Если по какому-либо входу устанавливающим является ноль, то этот вход дополнительно обозначается маленьким кружком. Управляющий сигнал (разрешающий работу триггера) обозначается буквой V.

 

3. ОБЪЕКТЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Лабораторный макет представляет собой набор триггеров и логических элементов серии К155.

На лицевой панели макета изображены условные обозначения интегральных схем и выведены гнезда входов и выходов схем.

В нижней части макета расположены переключатели, позволяющие подавать на входы схем уровни напряжения (с верхней клеммы под переключателем), соответствующие сигналу "1" при верхнем положении рычажка переключателя и сигналу "О" при нижнем его положении. Потенциальный уровень "1" может быть также подан подключением входа к любому гнезду "+" на лицевой панели, а уровень "О”-подключением к гнезду "1". Рядом с переключателями расположены индикаторные лампы с гнездами для подключения к ним выводов интегральных схем.

В левой стороне макета размещены выводы генераторов им- пульсов 1 мГц и 500 кГц, формирователя одиночных импульсов, входа и выхода устройства задержки.

В правом углу расположены выходные гнезда для подключения осциллографа и тумблер "Сеть" с индикаторной лампой над ним. Подключение макета к сети 220 В выполняется вводным шнуром со штепсельной вилкой.

 

 

4. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

 

Изучить принцип работы асинхронных и синхронных триггеров RS -типа и JK -типа. Изучить работу одновходовых триггеров Т-типа и D-типа. Научиться составлять таблицу переходов триггеров каждого типа. Уяснить функциональное отличие триггера каждого типа.

 

5. ПРОГРАММА РАБОТЫ

 

5. 1. Снять таблицу переходов D-триггера.

Для снятия таблицы переходов вход D подключается к верхнему гнезду одного из тумблеров , вход С - к выходу генератора одиночных импульсов.

На вход "Синхр." подаются импульсы с верхних клемм генератора синхроимпульсов 500 кГц. Выходы триггера Q и подключаются к гнездам индикаторных ламп.

Состояние триггера "1", если горит лампочка, подключенная к выходу Q. Состояние "0", если горит лампочка, подключенная к выходу .

Установить тумблером на входе Д сигнал "1", от генератора импульсов подать синхроимпульс и записать состояние триггера.

Установить на входе Д сигнал "0" и вновь подать синхроимпульс, отметить состояние триггера.

Повторить опыт еще раз, установив на входе сигнал "1".

5. 2. Снять таблицу переходов JK -триггера.

Для снятия таблицы переходов информационные входы подключаются к гнездам соседних тумблеров. Тактирующий вход -"С" подключается к выходу формирователя одиночных импульсов.

Устанавливая комбинацию входных сигналов, соответствующую таблице переходов (табл. 7), фиксировать состояние триггеров после подачи синхроимпульса на тактирующий вход.

Состояние триггера "1", если горит индикаторная лампочка, подключенная к выходу Q.

Таблица 7

Jn Kn Cn Qn+1
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....

 

5. 3. Установить, при каком переходе тактирующего импульса (0/1 или 1/0) происходит опрокидывание схемы.

Для установления перехода тактирующего импульса (1/0 или

0/1), вызывающего опрокидывание триггера, на вход "С" импульсы подаются с выхода Q триггера D-типа (pис. 4.).

 

Рис.4. Схема исследования работы динамического

тактирующего входа

 

Вход "Д" подключается к верхнему гнезду одного из тумблеров. Вход "С" триггера "D" подключается к выходу генератора одиночных импульсов.

Привести схему в исходное состояние, подав на вход "Д" нулевой уровень сигнала, установить "О" на выходе Q триггера D подачей тактирующего импульса от генератора одиночных импульсов.

Установить на входах J и K комбинацию входных сигналов, противоположных наблюдаемому состоянию триггера, или на обоих входах установить сигнал "1".

Подать на вход "Д" сигнал "1" и, опрокидывая тактирующим импульсом триггер D из состояния "0" в состояние "1"(0/1), проследить произойдет или не произойдет опрокидывание триггера JK.

Подать на вход "Д" сигнал "0" и, опрокидывая триггер D тактирующим импульсом (1/О), еще раз проследить поведение JK - триггера.

Результаты записать.

5.4. Собрать схему JKV триггера, используя дополнительную логику & на информационных входах. Снять таблицу переходов.

Для проведения опыта по одному из свободных входов логических схем & на информационных входах подключить к гнезду одного из тумблеров. Этот вход и будет выполнять вход V. Подавая на вход V потенциальный сигнал "0" или "1", убедиться в выполнении входом V его назначения.

5.5. Построить триггер Т типа на основе JK- триггера и

исследовать его работу:

а) снять таблицу переходов;

б) установочными входами R и S произвести установку триггера в состояние "0" и в состояние "1".

Для построения триггера типа Т на базе синхронного JK триггера необходимо объединить входы J, K и С в один вход Т. В макете для этого достаточно оставить свободными все входы J и К , отключив от их гнезд проводники (так как в серии И.С., использованных в макете, свободный вход соответствует уровню "1"), Тогда вход "С" будет выполнять роль входа Т асинхронного Т-триггера. Так же просто может быть построен синхронный Т-триггер. Для этого достаточно объединить входы J и К в один вход Т и тогда вход С останется тактирующим.

При установке триггера в состояние "0" или "1" обратить внимание, что входы R и S инверсные. Поэтому для установки триггера в состояние "0" подается сигнал "0" на вход R и после опрокидывания триггера тактирующим импульсом в состояние "0" нулевой сигнал с входа R нужно снять, разрешая дальнейшую работу триггера. Для установки триггера в состояние " 1" выполнить те же действия с входом S.

5.6. Собрать схему Т-триггера на базе триггера D-типа. Про- верить таблицу переходов. Произвести установку триггера в со- стояние "0" и в состояние "1", используя установочные входы R и S.

Для выполнения триггера Т-типа на базе D-триггера достаточно выход соединить с входом "Д", тогда вход "С" будет выполнять роль входа Т (рис. 5)

5.7. Построить схему D-триггера на базе триггера JК -типа, используя дополнительный инвертор. Проверить таблицу переходов. Схема D-триггера на базе JK-типа приведенного на рисунке 6.

Рис.5. Рис.6.

Схема Т триггера на базе Схема D триггера на базе

триггера типа D триггера типа JK

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Преснухин Л. Н., Воробьёв В. Н., Шишкевич А. А. Расчёт элементов цифровых устройств. -М. : Высшая школа 1991. -529 с.

2. Микроэлектронные устройства автоматики. Под ред. А. А. Сазонова. -М. : Энергоатомиздат, 1991.-384 с.

3. Букреев И.Н., Мансуров Б.М., Горячев В.И. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: Советское радио, 1975, 367 с.

4. Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства.-М.: Связь, 1975, 495 с.

5. Справочник по интегральным схемам/Под ред. Б.В.Тарабрина.-М.: Энергия, 1981, 816 с.

 

Лабораторная работа № 7

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.