Глотов А.Н., Жаркова Н.А., Кузьмина Е.К. Исследование типовых узлов цифровых устройств (2013), страница 2

Постройте мультиплексор (коммутатор), подключающий к выходу Y поочередно входых1, х2, х3, х4 по коду 01, 00, 11, 10.2. На основе дешифратора (3х6) постойте демультиплексер, переключающийинформационный сигнал Е поочередно на одну из выходных шин Y1, Y2, Y3, Y4, Y5 и Y6по двоичному коду 101, 111, 010, 011, 110, 000 соответственно и объясните его работу.Контрольные вопросы1.Назначение шифраторов (кодеров).2.Принцип построения шифраторов на диодах.3.Принцип построения шифраторов на логических схемах.4.Как рассчитать время установления выходного кода и максимальную частотуработы диодного шифратора.5.Как рассчитать время установления выходного кода и максимальную частотуработы шифратора на логических схемах.6.Что такое позиционный код.7.Принцип построения дешифраторов кода.8.Как рассчитать количество выходов полного дешифратора.9.Структурная схема дешифратора 2х4.10.Время установления сигнала на выходе дешифратора.11.Запишите логическую функцию для одного из выходов (по выбору преподавателя)схемы дешифратора (4х10).12.Назначение мультиплексоров и демультиплексоров.13.Представьте работу мультиплексора и демультиплексора логическими функциями.ОглавлениеН.А.

Жаркова, А.Н. Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»8Работа 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГИСТРОВЦель работы: изучение принципов построения и основных характеристикпараллельных и последовательных (сдвиговых) регистров.Регистры служат для хранения и преобразования информации, представленной ввиде многоразрядных двоичных чисел. В зависимости от назначения регистрыподразделяют на два основных типа: на регистры хранения и регистры сдвига (сдвиговыерегистры).

Схемы регистров состоят из логических схем и элементов памяти на базеразличного типа триггеров. Логические схемы позволяют реализовать различные режимыработы регистров.Порядок выполнения работыДля исследования регистров предложено три схемы: "REG1.CIR"-регистрхранения, "REG2.CIR"-сдвиговый регистр, "REG3.CIR" - сдвиговый регистр сдополнительными входами обнуления, синхронизации и разрешения. В схемах регистрованализируются переходные процессы (режим TRanSient AnalYSiS).Задание 1. Исследование регистра хранения на D-триггерах.Схема регистра находится в файле "REG1.CIR". Запустите схему в режиме анализапереходных процессов.1. Определите, по какому фронту тактовых импульсов записывается информация втриггеры.2. Определите время запаздывания установления кода относительно этого фронта играничную (fmax) частоту работы регистра.3.

Замените триггеры более быстродействующими и повторите задание пункта 2.Задание 2. Исследование сдвигового регистра на D-триггерах с последовательнымвводом/выводом информации.Схема сдвигового регистра находится в файле "REG2.CIR". Запустите сдвиговый регистрв режиме анализа переходных процессов.1. Определите время TЗ, через которое информация появится на выходе регистра.2.

Определите время хранения информации Тхр и напишите соотношение, связывающееТхр с числом n-разрядов регистра, периодом повторения тактовых импульсов Тт изадержкой триггера Тз тр.3. На основе предложенной схемы составьте схему регистра сдвига влево.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»94. Постройте реверсивный регистр. Сигнал управления реверсом получают от генератораустановкой «0» или «1».

Для выполнения задания дополнительно необходимоиспользовать логические схемы «И», «ИЛИ», «НЕ», которые выбирают из DigitalPrimitives или библиотеки Digital Library программы Micro-cap.Задание 3. Исследование регистра сдвига на JK-триггерах и с дополнительнымуправлением.Схема сдвигового регистра находится в файле "REG3.CIR". Запустите схему регистра сдополнительными управляющими входами в режиме анализа переходных процессов.Проанализируйте работу дополнительных входов:1. По какому фронту тактовых импульсов происходят все операции в этом регистре?2. Найдите время хранения информации в регистре (см. задание 2, п.2).3. Для чего служат входы 1PREBAR и 2CLRBAR.

В каком состоянии должны находитьсяэти входы во время приема и выдачи информации. Определите время установки регистрав состояния "0" или "1".4. Вход, разрешающий запись в регистр. Определите, какое состояние на этом входеразрешает запись. Установите это состояние на источнике U B на время 5000нс ипроанализируйте действие этого сигнала в режиме анализа переходных процессов.Контрольные вопросы1. Назначение регистра хранения.2. Структурная схема регистра хранения.3. Какие типы триггеров используются в регистрах хранения.4. Какими параметрами характеризуют быстродействие регистров хранения.5. Назначение регистров сдвига.

Типы триггеров, используемых в регистрах сдвига.6. Перечислите варианты ввода/вывода информации в регистрах сдвига.7. Как рассчитать время установления кода в регистрах сдвига.8. Структурная схема регистра сдвига вправо.9. Структурная схема регистра сдвига влево.10. Структурная схема реверсивного регистра сдвига.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»10Работа 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СЧЕТЧИКОВЦель работы: изучение принципов построения и исследование основныххарактеристик счетчиков различного типа: двоичных, десятичных, последовательного ипараллельного переноса, асинхронных и синхронных вариантов.Счетчики находят применение во многих электронных устройствах специальной ибытовойтехники:частотомерах,аналого-цифровыхицифро-аналоговыхпреобразователях, цифровых электронных часах и в других.

Счетчики производят делениечастоты и счет импульсов по любому основанию счисления. Максимальная допустимаячастота входных импульсных сигналов определяется элементной базой, выбраннойсхемой и может достигать 1.5-2 ГГц.Порядок выполнения работыДля выполнения работы запустите пакет схемотехнического моделирования MicroСap и откройте файл, содержащий исследуемую схему.Задание 1. Исследование асинхронного двоичного счетчика.Схема для моделирования находится в файле "ASYNCH.CIR".

Счетчик собран наJK-триггерах типа 7473 (аналог 155 серии). Тактовые импульсы подаются на вход схемыот генератора модели STIM1 (Component Digital Primitivestimulus GeneRators). Параметрыпоследовательности выходных импульсов для этого генератора задаются в его окнередактирования при активизации строки параметра "COMMAND=". Надо указать моментыустановки уровня "1", уровня "0" и конца периода повторения.Для исследования следует использовать режим анализа переходных процессов AnalysisTransient.

Параметры анализа задаются в диалоговом окне Analysis Transient Limis. В этомокне необходимо включить опции Operating Point и Auto scale range.1.Запустите схему и получите диаграммы сигналов в контрольных точках: на тактовом иустановочном входах схемы и на выходах разрядов (выходах триггеров) счетчика.2.Определите модуль счета М для заданной частоты следования импульсов и определитеправильно ли работает схема.

При правильной работе модуль счета равен 2n, где nразрядность счетчика. Если модуль счета больше 16, то объясните почему. Определитечастоту следования тактовых fт (входных) импульсов.3.Определите задержку установления кода для каждого разряда и суммарную для всехразрядов по 8 или 16 импульсу.

Рассчитайте максимальную частоту работы схемы.Оцените быстродействие счетчика по параметрам используемых триггеров (времязадержки). Установите частоту входных счетных импульсов, при которой обеспечиваетсяправильная работа счетчика. Как зависит максимальная частота работы счетчика от числаразрядов?4.Замените все триггеры более быстродействующими (из библиотеки цифровыхкомпонентов Digital Library) и вновь определите максимальную частоту работы схемы.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н.

Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»115.На основе заданной схемы постройте счетчик обратного счета (вычитающий), для этогоиспользуйте инверсные выходы триггеров.Задание 2. Исследование синхронного, двоичного последовательного счетчик.Схема для моделирования находится в файле "SYNCH_DIS.CIR".1. Выполните пункты 1-2 задания 1.2.Сравните временные диаграммы синхронного счетчика с асинхронным и выявитеотличия.3.Рассчитайте быстродействие счетчика по временным диаграммам. Предельная частота:Fmax=1/TΣ, где TΣ= ТзЛЭ1+ТзЛЭ2+Тз тр Для многоразрядного счетчика найдите соотношениесвязывающее Fмах с характеристиками логических схем, триггеров и n-числом разрядов.Вывод: предельная частота работы зависит количества разрядов счетчика.4.На основе заданной схемы постройте счетчик обратного счета (вычитающий), для этогоиспользуйте инверсные выходы триггеров.Задание 3.

Исследование синхронного двоичного параллельного счетчика.Схема для моделирования находится в файле "SYNCH_PAR.CIR".1. Выполните пункты 1-2 задания 1.2. Сравните временные диаграммы параллельного и последовательного счетчиков ивыявите отличия. Обратите внимание на время появления разрешения («1») на ЛЭ1, ЛЭ2для срабатывания Тр3 и Тр4 соответственно.3. Определите быстродействие счетчика. Предельная частота: Fmax=1/TΣ, где TΣ=ТзЛЭмах+Тзтр.

Вывод: предельная частота не зависит от количества разрядов счетчика.Задание 4. Исследование синхронного последовательного десятичного счетчика.Схема для моделирования находится в файле "DECADE.CIR".1. Выполните пункты 1,2 задания 1. Объясните, какая часть схемы формирует заданныймодуль счета.2. Определите режимы работы триггеров.