03-Триггеры (Методические указания для лабораторных работ), страница 2

определяется сигналами y₂ и y₃ на выходах элементов DD2 и DD3 При С=0, y₂ = y₃ = 1 и, следовательно, информационный сигнал не может влиять на значения 0 и 0. Кроме того, так как при R = S = 1 и С = 0 на входах элементов DD1 и DD4 имеется по две логических единицы, то y₄ = D и y₁ = D . Поэтому, когда С изменяется от нуля до единицы, y₂ принимает значение D а, y₃=D. В результате D триггер устанавливается в состояние Q^t+1=D^t.

Д

Рис.8

ля устойчивой работы D триггера изменение сигнала на входе D должно происходить с опережением относительно фронта импульса С. Во время действия импульса С желательно постоянство сигнала D , т.е. перекрытие импульса D по отношению к импульсу С(рис.8).

D триггер может работать в режиме счётного Т триггера. Для этого инверсный выход Q соединяют с информационным входом D (рис.8) . Поскольку при Т = С = I Q^t+1 = D^t , а, в свою очередь, D^t = Q^t то Q^t+1= Q^t и, следовательно, с приходом каждого тактового импульса триггер изменяет состояние на противоположное.

2.6 JK-триггер.

Триггеры JK типа имеют входы J и К и функционируют при J = К = I как Т триггеры, а в остальных случаях - как RS триггеры, с эквиваленитностью входа J входу S и входа К - входуR. В соответствии с таблицей истинности (рис. 10) JK триггер имеет характеристическое уравнение Q^t+1 = J^tQ^t + K^tQ^t. Интегральные JK триггеры строятся по двухступенчатой схеме на базе RS триггеров. Различаются JK триггеры по способу управления вторым триггером. В одних случаях с этой целью применяется инвертор в цепи тактовых сигналов по аналогии с двухступенчатым Т триггером на рис 5, в других случаях используется специальная логическая цепь, например, DD5, DD6 на рис. 10a. С её помощью во время действия тактовых импульсов и записи входной информации в первый RS триггер осуществляется блокировка второго RS триггера. По окончании действия тактового импульса эта блокировка снимается и производится перезапись информации из вспомогательного триггера в основной. Действительно,

пусть, например, при J = К = I основной и вспомогательный триггеры находятся в одинаковых состояниях Q = y₃ =0. Если С = 0, то y₁ = y₂ = I; y₄ = I; y₅ = I;

y₆ = 0. Так как Q = 1, то с приходом фронта импульса С на входе DD3 , DD5 , DD6 появляется потенциал логического нуля с выхода DD1. Триггер DD3 , DD4 перебрасывается в состояние y₃ = I. ячейки DD5 , DD6 блокируются. По окончании действия импульса С

y₁ снова принимает значение I блокировка DD5 снимается, y₅ становится равным 0 и триггер DD7 , DD8 переходит в состояние Q = I. Следующий импульс перебросит JK триггер в противоположное состояние.

В общем случае при подаче счетных импульсов на С вход входы J и К могут использоваться как управляющие. JK триггер при этом превращается в так называемый TV триггер , у которого Т = С,J = К = V. Подсчет импульсов осуществляется при V = 1.

Если с помощью внешнего инвертора сделать J = K , то Q^t+1 = C^t(JQ^t + KQ^t) = C^tJ^t(Q^t + Q^t) = C^tJ^t = C^tD^t и следовательно, триггер функционирует как D триггер. Таким образом, по своим функциональным возможностям JK триггеры являются универсальными.

Описание лабораторной установки УМ - I I

Установка УМ - I I предназначена для изучения логических схем на потенциальных элементах интегрального комплекса транзисторно-транзисторной, логики серии 155.

В состав лабораторной установки входят:

• задающая часть;

• наборы логических элементов "И-НЕ", "И-ИЛИ-НЕ", функциональные расширители и триггеры JK и D типов;

• восьмиразрядный тумблерный регистр для задания логических уровней "0" и "1" указанных на выходных гнёздах регистра цифрой "0" и знаком "+" соответственно;

• восемь элементов индикации - ламп накаливания, подключенных к выходам элементов и светящихся от сигналов высокого уровня;

• гнёзда "+" с уровнем логической единицы;

• гнёзда "0" с уровнем логического нуля.

Задающая часть установки состоит из генератора синхроимпульсов, генератора одиночных импульсов и элемента задержки.

Генератор синхроимпульсов вырабатывает импульсы с частотой следования I МГц +/− 10%. На их основе с помощью делителя частоты на два формируются две серии импульсов с частотой повторения 500 кГц - основная СИ-I и задержанная относительно СИ-I на половину периода серия импульсов СИ-2 (рис.12.). К каждому выходу генератора синхроимпульсов можно подключить до 30 входов различных логических элементов Генератор одиночных импульсов вырабатывает импульс при нажатии кнопки ПУСК и наличии синхроимпульсов на входном гнезде "СИНХР".

Элемент задержки предназначен для задержки подаваемого на его вход сигнала дискретно с интервалом 0,1 мкс в диапазоне от 0,1 до 1,0 мкс. Полярности импульсов на входе и выходе элемента совпадают. К выходу элемента задержки можно подключать до 10 входов различных логических элементов.

Входы и выходы элементов наборного поля, генератора одиночных пульсов, элемента задержки и выходы генератора синхроимпульсов с помощью гнёзд выведены на лицевую панель установки. Здесь же имеются гнёзда для подключения осциллографа к исследуемым точкам схемы и для подачи синхронизирующего сигнала на вход осциллографа. Необходимые соединения осуществляются при помощи коммутационых шнуров.

Рис.12

4. Порядок проведения лабораторной работы.

1. Изучить описание лабораторной работы и ознакомиться с лабораторной установкой.

2. Собрать исследуемую схему, имея в виду, что незадействованный вход элементов ТТЛ ведет себя также, как при подключении к нему потенциала логической единицы.

3. Производить соединения элементов при включенном питании и подключать выходы элементов к гнездам "+" и " " запрещается.

4. При необходимости подключения к интересующим точкам схемы осциллографа, перевести его в режим ждущей синхронизации от внешнего сигнала. Выход гнезда "СИНХР" в правой верхней части установки соединить со входом Х внешней синхронизации осциллографа. На вход гнезда "СИНХР" установки подать сигнал от генератора синхроимпульсов в соответствии с указаниями к лабораторной работе.

5. Включить питание и произвести исследование собранной схемы.

6. Составить отчет о проделанной работе. Отчет должен содержать изучаемые схемы, методику исследования, таблицы, осциллограммы и другие результаты экспериментов.

5 . Исследование асинхронного RS триггера.

5.1. Изучение работы триггера в статическом режиме.

1. Собрать схему асинхронного RS триггера на элементах "И-НЕ"

2. Входы и триггера подключить к тумблерному регистру, а выходы Q и - к индикаторным лампочкам;

3. Задавая входные комбинации сигналов и исследовать работу триггера;

4. Составить таблицу состояний триггера.

5.2 Изучение работы триггера в динамическом режиме.

1. На входы и подать соответственно синхроимпульсы СИ-1 и СИ-2

2. К выходу Q триггера подключить осциллограф;

3. Синхронизацию осциллографа установить в соответствии с п.4. по срезу синхроимпульсов СИ-2;

4. Зарисовать временные диаграммы работы триггера.

6. Исследование синхронного RSC триггера.

6.1. Изучение работы RSC триггера в статическом режиме.

1. Собрать схему синхронного RSC триггера на элементах "И-HE";

2. Входы , и С подключить к тумблерному регистру, а выходы - к индикаторным лампочкам;

3. Задавая комбинации сигналов , и C исследовать работу триггера;

4. Составить таблицу состояния RSC триггера.

6.2 Изучение работы RSC триггера в динамическом режиме.

1. Оставив вход С подключенным к тумблерному регистру, подать на входы S и R синхроимпульсы СИ-1 и СИ-2 соответственно;

2. Подключить осциллограф к выходу триггера, установив внешнюю синхронизацию по срезу синхроимпульсов СИ-2;

3. Зарисовать временные диаграммы работы триггера;

7. Исследование D-триггера

7.1. Изучение D триггера в статическом режиме.

1. П одключить выходы Q и D триггера (рис,7б, схемы T5...T12) к индикаторным лампочкам, а информационнный вход D - к тумблерному регистру. Сигнал на входе С сформировать с помощью генератора одиночных импульсов, на вход которого подать синхроимпульсы СИ-2;

2. Задавая кнопкой ПУСК пошаговый режим работы, и изменяя сигнал D исследовать работу D триггера;

3. Составить таблицу состояний D триггера и записать его характеристическое уравнение;

7.2. Изучение работы D триггера в динамическом режиме.

1. На вход D подать синхроимпульсы СИ-1,на вход С через элемент задержи – синхроимпульсы 1 МГц при задержке порядка 0,1...0,2 мкс.

2. Установить внешнюю синхронизацию по срезу синхроимпульсов СИ-1;

3. Зарисовать временные диаграммы работы D триггера;

4. Соединить выход Q со входом D триггера, на вход С подать синхроимпульсы CИ-I и убедиться в функционировании триггера в счетном режиме.

8 . Исследование JK триггера.

8.1. Изучение работы JK триггера в статическом режиме.

1. К выходам Q и триггера подключить индикаторные лампочки.

2. На входы J и К подать потенциал логической единицы с тумблерного регистра.

3. Сигнал на входе С триггера сформировать с помощью генератора одиночных импульсов. Для этого на вход «СИНХР» генератора одиночных импульсов подать синхроимпульсы СИ-2, выход этого генератора соединить со входом С триггера.

4. Задавая кнопкой «ПУСК» пошаговый режим работы и изменяя с помощью тумблерного регистра сигналы на входах J и К, исследовать работу триггера. Составить таблицу состояний и записать характеристическое уравнение триггера.

8.2. Изучение работы JK триггера в динамическом режиме.

1. На вход J подать сигнал СИ-1, на вход К – сигнал СИ-2, на вход С - сигнал

1 МГц.

1. Зарисовать друг под другом осциллограммы сигналов на входах J, К, С и на выходах Q и с указанием длительностей импульсов и пауз. На вход синхронизации осциллографа подать сигнал с выхода триггера.

2. Определить задержку переключения JK триггера. На вход С триггера подать сигнал 1 МГц. Вход внешней синхронизации осциллографа подключить к одному из выходов триггера. Переключатель множителя длительности развертки осциллографа поставить в положение «х 0,1». Наблюдая на сигналы на входе С и на прямом выходе триггера, определить задержку его переключения по уровню 0,5.

3