Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Микросхема Яй1741.500в1 (функции И-НЕ при уровне сигнала Н и функции ИЛ И-НЕ при уровне сигнала Ь) Схема эксперимента приведена на рис. 2.15. На вход элемента И-НЕ от двух переключателей подаются две переменные, А и В. В положении 1 переключатели дают напряжение высокого уровня О. В нашем случае это напряжение +5 В. В положении переключателей 0 на входы поступает напряжение низкого уровня Ь (через переключатели входы замыкаются на землю). К выходу схемы И-НЕ подключена одна из схем индикации.
Наличие на входе двух переменных означает, что из единиц и нулей мы можем получить всего 4 комбинации двоичных последовательностей: Манипулируя переключателями для получения этих комбинаций, увидим, что потенциал на выходе схемы И-НЕ низкий 17.) в случае, когда переключатели А и В находятся в положении 1. Комбинации переключателей 00, 01 и 10 дадут на Рис. 2.15.
Экспериментальная схема, подтверждающая, что логический алемент И.НЕ ТТЛ реализует функцию И-НЕ по отношению к сигналу уровня О и функцию ИЛИ-НЕ по отношению к сигналу уровня Т.. Глана 2 1(Н) Индикаторная лампочка ) горит 1(Н) 0(Г) 1(Н) 0(й) 1(Н) 0(1.) 0(Г) 1(Н) 1(Н) Индикаторная лампочка не горит 0(0) Из таблицы видно, что схема реализует функцию И-НЕ, если уровень потенциала высокий, т. е.
Н(1), и функцию ИЛИ-НЕ, если уровень потенциала низкий, т. е. 1.(0), что совпадает со сказанным выше. Укажем, кстати, что вместо мик,росхемы 74).800 можно использовать микросхему ЬХ7400М. .2.11. Микросхема 8Х741.$ООХ в режиме дешифратора На рис. 2А6 показана схема следующего эксперимента. На все четыре элемента И-НЕ в микросхеме ЬМ74) БООИ поданы сигналы от двух двухполюсных переключателей. К четырем выходам микросхемы подключены индикаторные лампочки. На первую ИС И-НЕ поступают сигналы А и В. Если переключатели А и В находятся в положении 00, то на выходе .Рис. 2.16.
Простой дешифратор на микросхеме $(Ч741,800(Ч (8(ч7400Ы). выходе потенциал высокого уровня. Так получаем следующую ;таблицу истинности функций: зо Логические схем»с и области их применения ИС потенциал будет высоким. На вторую ИС И-НЕ поступают сигналы В и А. Если переключатели В и А находятся в положении 01, то на выходе ИС потенциал будет низким. На третьей схеме И-НЕ это произойдет в случае, если А и В находятся в положении 10. На четвертой ИС выходной потенциал будет низким в случае, когда оба переключателя В и А находятся в положении 1. Если переключатели последовательно будут принимать все перечисленные положения, то можно увидеть, что состояние 0 будет смещаться сверху вниз (лампочки гаснут сверху вниз). Это показано в таблице (+ означает, что лампочка горит).
Положе»ее песеключе- телел Леппечкп ле сп Дешифратор — это устройство для расшифровки двоичного кода. Приведенная ИС И-НЕ показывает, находятся ли выключатели в положении 00 или нет. Если они в положении 00, го потенциал на выходе низкий (уровень ~). С этого выходного сигнала н начнем анализ схемы. Пример, Пусть мы имеем электронные цифровые часы-будильник. Предположим, что будильник должен зазвонить в 7 ч 15 мнп. Для этого дешифратор на электронном счетчике часовых и минутных интервалов надо установить так, чтобы потенциал на выходе ИС И-НЕ прн двоичной комбинации, соответствующей 7 ч 15 мин, был низким, т.
е. 1.. Этот сигнал подается на триггер, который и включит электрический звонок. 2.12. Два элемента И-НЕ микросхемы $1ч)74ЫООМ в режиме триггера Чтобы получить триггер, надо соединить между собой два элемента И-НЕ, как показано на рис. 2.17. Такой триггер называется Ю-триггером, так как имеет два управляющих входа; )г — сброс и 5 — установка. Вход 5 служит для перевода триггера в положение 1, а вход Р— для сброса его в положение О. В таком виде триггер представляет собой ячейку памяти, поскольку его состояния (О или 1) и есть введенная информация, которую он «запомнил». Хранить эту информацию Глава 2 триггер будет по крайней мере до тех пор, пока на него подается напряжение питания.
Несколько триггеров образуют регистр, в который как в ЗУ уже можно вводить двоичное число в виде комбинации единиц и нулей. Для уяснения работы схемы допустим, что регистр находится в состоянии О, т. е. 91Н) =Ь. Оба переключателя разомкнуты, поэтому на обоих .а7 ВГо'7 ВЫ) с Фунниия и-не по оягноисснию и сигнаяу урооня и = нуннуии нян-не оо осоношеною и сагнаоу урооня С еоВ Рис. 2.17. Триггер на элементах И-НЕ. Исвслввавввы лве мвврасхемы знтеьэаем. входах Н1 будет высокий потенциал Н, а на выходе Н! — низкий потенциал Ь. Так как ЯГН)=Ь, то ЯГЬ)=Н и нижняя ИС И-НЕ в случае сигнала Ь выполняет функцию НЕ. Верхняя ИС в случае сигнала Н (высокий потенциал) выполняет функцию И.
Как это следует из рассмотренного выше, триггер находится в устойчивом состоянии. Если теперь перебросить переключатель 51 в другое положение, то на одном нз входов верхней ИС И-НЕ уровень сохранится низким 1Ь), а на выходе уровень станет высоким 1'Н). Таким образом, на обоих входах Н2 нижней ИС уровень становится высоким 1Н), поэтому состояние Я1Ь): Ь. Я1Ь) передается на нижний вход М1, который, как мы в этом убеждаемся, перенимает с верхнего входа сигнал низкого уровня Ь. Переведем триггер в состояние 1.
Теперь верхняя ИС И-НЕ в отношении сигнала Ь 8Т Логические схемы и области их применения Оч+! 1, д 1. Н Н Н Н Н Н Н Н Неопределенность Неопределенность 1 1 О О О ! 2.13. Элементы И, увеличение числа входов Логическая ИС И, которую можно осуществить и на ТТЛ-, и на КМОП-элементах, в принципе представляет собой не что иное, как ИС И-НЕ с внутренней инверсией. Поэтому наряду с ИС И-НЕ существуют и очень схожие с ними ИС И, которые имеют такие же, как у первых, выводы на корпусах. Суще- ведет себя как ИЛИ-НЕ, а нижняя в отношении сигнала га'— ках И-НЕ. В исходном состоянии триггера (состоянии 0) все было наоборот. Замкнем теперь переключатель сброса.
Тогда один из входов нижней ИС И-НЕ получит сигнал низкого уровня Ь и выход переведется в состояние 1;1(Е):Н. На входе У1 верхней ИС И-НЕ теперь снова будут 2Н, вследствие чего состояние на выходе будет О(Н):Ь. Сигнал на входе нижней ИС И-НЕ возьмет на себя функцию сигнала сброса. Триггер опять вернется в состояние 0 и зафиксируется в нем. Работу триггера можно проконтролировать с помощью индикаторов, для чего линии Я(Н) и Я((.) соединяются с двумя индикаторными устройствами, как показано на рис.
2.17. Итак, триггер, составленный из двух логических ИС И-НЕ, под действием сигнала низкого уровня Ь принимает состояние ввода, а под действием сигнала высокого уровня Н опять возвращается в состояние сброса. Два этих сигнала, т. е. сигнал ввода н сигнал сброса, не могут принимать одновременно одно и то же значение, потому что триггер оказался бы в неопределенном состоянии.
В нашем случае уровень выходов обеих ИС будет высоким (И). Для этого триггера можно составить таблицу истинности. Она примет такой же вид, как таблица, приведенная выше; в ней О. означает прежнее состояние триггера, а Я ч-1 — новое. ин) жн) с)н) )ун> Е(Н) пи~ ин) Н1Н> пн) нн) , бн> ин) В(н) ссн) гы) Е1Н> гю сан) н<н> >1Н) ,нн) ", )1').) нн) в<н) ~гн) пан> Ей> Еа> ,.ун> Рис.
2.18. Увеличение числа входов элементов ИЛИ и И-НЕ способом нара- щивания. а — с помощью элементов И; б — с помощью элементов И-НН; е — с помощью элемеэ. тоэ и-нн)или-нв. 89 Логические схемы и области их применения ствуют различные типы корпусов с 2, 3, 4 и 8 входами на каждый элемент И-НЕ или Н. Элемент И легко можно размножить, как это показано на рис. 2.18,а. Выход первого элемента И соединяется непосредственно с одним из входов второго такого же элемента.
В свою очередь выход второго элемента можно соединить с входом третьего и т. д. Благодаря каскадному соединению логических элементов И суммарная временная задержка становится больше, и это обстоятельство должно учитываться при проектировании систем. Если в данной системе использованы 4 элемента И, то временная задержка увеличивается в 4 раза по сравнению с системой, в которой использован один элемент; приэтом ие учитывается групповая скорость распространения по проводникам. Каскадное соединение можно использовать и для ИС ИЛИНЕ, но тогда неизбежно инвертирование сигналов, которое должно быть соответствующим образом скомпенсировано с помощью дополнительной инвертирующей ИС, как это показано на рис. 2.18,б.
Однако такая ИС из-за большого числа входящих в нее элементов становится малопривлекательной. Поэтому для увеличения числа входов предпочитают обычно использовать каскадное соединение элементов И. Определенную альтернативу дает комбинированное соединение элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ с дополнительным инвертирующим каскадом, как показано на рис. 2.18, в. Путем инвертирования элемента И-НЕ ИС ИЛИ-НЕ можно использовать в качестве элемента И-НЕ для сигнала с низким уровнем, правда, при этом к свободным входам сигнала 7. надо подводить активные переменные.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
