LAB_2 (Лабораторный практикум), страница 2

Таким образом, при подаче сигналов х₁х₂=11 состояния у₁у₂=11 и у₁у₂=00 будут отсутствовать и критические состояния исчезнут.

Следовательно, в этом случае мы получили логическую схему (ячейку) с двумя устойчивыми состояниями 01 и 10, т.е. бистабильную.

2.3 До сих пор процессы в схеме рассматривались при фиксированных значениях х₁ и х₂ . Рассмотрим теперь поведение схемы при изменении входных независимых переменных. Для удобства записи обозначим состояние схемы, соответствующее у₁у₂=01 в момент времени t через Q^t=0; состояние у₁у₂=10 - через Q^t=1, а состояние схемы в момент времени t+1 - через Q^t+1. Тогда зависимость

^Qt+1=f(х₁,х₂,Q^t) (4)

можно представить в виде следующей таблицы функционирования бистабильной ячейки (таблица 4).

Таблица 4 - Таблица функ-

ционирования

х1	х2	Qt	Qt+1
0 0	0 0	0 1	* *
0 0	1 1	0 1	1 1
1 1	0 0	0 1	0 0
1 1	1 1	0 1	0 1

Таблица 4 построена на основе карты Карно для рассматриваемой ячейки (таблица 2).

2.4. Для установления закона функционирования схемы по отношению к переменным х₁, х₂ и Q^t, составим уравнение и, доопределив функцию Q^t+1, найдем ее минимальную форму:

(5)

Эту функцию называют функцией переходов бистабильной ячейки на логических элементах И-НЕ.

(6)

Q^t+1 = + x₂Q^t

1 = x₁ + x₂ (7)

Совместная система называется характеристическими уравнениями бистабильной ячейки.

Примечание - чтобы получить таблицу 4 из таблицы 2, нужно последнюю представить в виде:

Q^t+1 x₁x₂

y₁y₂ 00 01 11 10

-------------

01 0 * 1 0 0

-------------

10 1 * 1 1 0

При этом учитываются: ограничение х₁+х₂=1, обозначения 010; 101, и что неустойчивые состояния в столбцах 01 и 10 переходят в устойчивые: 1 и 0 соответственно. Таким образом, карта Карно с 16 клетками превращается в карту с 8 клетками.

Мы провели полный анализ бистабильной ячейки типа И-НЕ и показали, что при определенных ограничениях такая ячейка может фиксировать 0 и 1 неопределенно долгое время, т.е. является запоминающим элементом.

3 Описание лабораторного макета

На лицевой панели лабораторной установки изображены восемь схем бистабильных ячеек разных типов. С помощью соединительных проводов выходы схемы подключаются к световому индикатору, при помощи которого визуально можно наблюдать процессы переходов в ячейках.

С помощью тумблеров на входы схем можно подавать через соединительные провода высокие и низкие уровни напряжений.

4 Программа работы

Провести полный анализ заданных бистабильных ячеек согласно полученному варианту.

Определить некритические и критические гонки, дать рекомендации по применению рассматриваемых бистабильных ячеек качестве запоминающего элемента. Составить таблицу функционирования ячейки. Получить характеристическое уравнение ячейки. Снять осциллограммы колебательных процессов, возникающих в бистабильной ячейке, зафиксировать частоту , при которой происходит срыв колебаний, определить период колебаний.

5 Содержание отчета

Отчет должен содержать:

а) поэтапный анализ БЯ;

б) таблицы переходов и функционирования;

в) характеристическое уравнение;

г) осциллограммы колебаний;

д) период колебаний, полученный теоретически и практически;

е) временные диаграммы работы ячеек.

6 Контрольные вопросы

6.1 Почему логические элементы с обратными связями не могут быть полностью описаны простой системой булевых функций?

6.2 Как определяются коды устойчивых и неустойчивых состояний логической схемы с обратными связями?

6.3 Что собой представляет таблица переходов логической схемы с обратными связями?

6.4 Каким образом можно устранить критические состязания?

6.5 Чем отличаются характеристические уравнения от логических уравнений комбинационных схем?

Список литературы

1. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - Челябинск: Металлургия, 1989.

2. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. -М.: Радио и связь, 1990.

3. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника.- Киев.: Выща школа, 1989.

4. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике / Под ред. Б.В. Тарабрина.- М.: Радио и связь, 1987.

5.Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре.- Л.:Энергоатомиздат, 1986.