Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 16
Текст из файла (страница 16)
2.21. Генератор тактовых импульсов На рис. 2.27 приведена структурная схема генератора тактовых импульсов, удобного при проведении экспериментов с цифровыми устройствами. Генератор состоит из задающего каскада, генерирующего прямоугольные импульсы, и цифрового устройства для формирования импульсных сигналов различной формы. В задающем каскаде генератора использована микросхема НЕ555, работающая в режиме мультивибратора (блок 0 на схеме слева). Последовательность импульсов ча- С7777~ С777оа С7777У С77, од СтЧОГ С77777 С77777 Г77СЮ х х Ю Ю,„ а Ю З х М о а С х ,о Ю о Ю о х од „" Ю Ю О Ю Х о д Ю Ф о х х х ОС ~ ОС а Ю О х х а о х о 104 Глава л стотой следования 0,5 Гц подается на синхронный делитель на 8, входящий в микросхему 7415!61А1ч.
С выходов делителя сигналы подаются на выходы А, В, С н параллельно через переключатели типа Нопеуч с11-1п!и!а1цг 8А1021 нли непосредственно на два элемента И, у каждого нз которых три входа. С выходов А, В и С сигналы подаются на десятичподвоичный дешифратор (па схеме ВСР/РЕС). Принципы работы делителя и дешифратора рассмотрены в гл. 4. Здесь же нам достаточно знать, что делитель и дешифратор вырабатывают пакеты последовательности, показанные на временнбй диаграмме на рис. 2.28.
К выходам У! и 172 обоих элементов И, а также к выходу задающего каскада подключены индикаторы на светодиодах, позволяющие визуально контролировать выходные сигналы. Получаемые сигналы на выходах генератора 171 и 172 можно селектировать переключателями 50, 51, 52, как показано на рис. 2.28. Последовательность тактовых импульсов нанесена на временнбй диаграмме сверху.
Внизу показаны сигналы А, В и С делителя на 8. Позиции счетчика, пробегаемые делителем, обозначены цифрами от 0 до 7. Селектор позволяет получать разные последовательности импульсов. Они показаны на временнбй диаграмме. Слева показаны положения селекторов 50, 51 и 52. Точки Х соответствуют ситуации, когда данный переключатель в выработке последовательности импульсов не участвует. Для трехпознцнонных переключателей это случай среднего положения. Теперь, используя сведения о работе логического элемента И, почерпнутые в предыдущих разделах, легко понять, как с помощью переключателей получаются последовательности импульсов, показанные слева на диаграмме на рис. 2.28.
Для примера рассмотрим процесс дешифровки положения 0 восьмикратного делителя. Это положение характеризуется двоичной комбинацией СВА-ООО, инвертированный вид которой будет 111. Если инвертированные сигналы от переключателей поступают на входы одного из элементов И, то на выходе данного элемента уровень сигнала будет высокий.
Счетчик при этом будет находиться только в положении О. Как известно, с помощью трех переключателей можно набрать восемь комбинаций положения; это значит, что из восьми импульсов можно селектировать один. Сигналы, соответствующие восьми положениям переключателей, можно получить на выходе дешифратора. Переключатели могут занимать так называемые нейтральные положения, характеризуемые на диаграмме точками Х.
В этих случаях на входе всегда будет сигнал высокого уровня. Если перевести переключатель в нейтральное положение, то в селекции не будет участвовать ре- 105 Логические схемы и области их применения Табеиаа истинетиюи Таютебте ииееебсы ОО г Состооамио В СГЕЕтсиаа гбгз1014У С 1,'дбкоод иуеи истра- б ~ сюра вбЫО ег и ео оо» 01к 01 к г о Око тхо 1 и Зсг и ты к к— ч ч — ~ «00 к 01 «то кт 1 « к О «х 1 Еге и ест Мт и тст — — г — — -ч 41 и 101ст ,11 и Етст х Ох «1 к Егг и ект Ее и аи Окк хк Рис. 2.28.
Временная диаграмма генерачора прямоугольных импульсов. гистр А. Из диаграммы видно, что в этом случае будет селектирована 1. Теперь предлагаем читателям самостоятельно проанализировать другие возможные варианты селекции на этой схеме. Для систематического проведения экспериментов с цифровымн Особи разо т еий дели- атехе Ост тсе гсе Зос ест Усг дс1 7с1 0 и 1се г и зс1 и 7 се Е и тсе О и есе и тсе г и есс З и тес ооо О О 1 О 1 О О11 1ОО 1О1 1 1 О 111 Осс~ тс1~ гсй зс» ест~ хса ес1~ тст10с1~ лл гса зю ссг~ лй та~ — н н н н н н н н н н н н О 1 О 1 О 1 О 1 О 1 О 1 О 1 О О О Г 1 О О 1 1'О О 1 1 О С О 1 г~г~б З Е~т~а~т~г Згб З Е~ Ч к 106 Глава 2 устройствами целесообразно смонтировать в один конструктивный блок генератор, несколько индикаторных светодиодов и источник питания напряжением +5 В.
Наиболее удобен для этой цели корпус-полуфабрикат, описанный в разд. 2.7. В заключение приведем одно замечание, касающееся тактовой частоты. Чтобы уменьшить частоту генератора импульсов до возможного минимума, следует увеличивать емкость конденсатора С1. 2.22. Примеры тактовых сигналов Для реализации логических функций необходимы последовательности управляющих (тактовых) сигналов, вырабатываемых специальным генератором ТСК (Т!ш!пц Соп1го! К!пд). Логическая операция совершается в момент, когда поступает сигнал от генератора.
В, принципе источником управляющих сигналов может служить генератор, упомянутый выше. Он управляется переключателями, положения которых определяют моменты выдачи сигналов на выходы (7! и У2, Генератор имеет два выхода, но если тактовых сигналов требуется больше, то его схему легко можно расширить и получить требуемое число выходов. От генератора могут поступать также сигналы со значительно меньшими временными интервалами. Для этого к базовой схеме просто добавляется соответствующая логика. Проиллюстрируем сказанное на ряде примеров. Пример первый. Рассмотрим схему и временную диаграмму на рис.
2.29,а. Пусть требуется использовать временнбй пнкл нз восьми отсчетов второй половины интервала 4сц Момснт времени 4с1, как видно из временнбй диаграммы на рис. 2.28, можно выбрать, установив переключатели 52, 51 и 50 в положения 100. Если полученный сигнал вместе с тактовым сигналом подать на элемент И, то получим желаемый временной сигнал, что видно иа времеинбй диаграмме на рнс. 2.29, а. Если временнбй сигнал 4с! и тактовый сигнал (70 имеют высокие уровни, то и на выходе вентиля уровень будет высоким (см. г' на временнбй диаграмме).
Таким образом, установив переключатели в положения, показанные на рнс. 2.28, мы выделили временнбй интервал 4сй Разумеется, в цифровой системе, где этот временнбй сигнал должен быть постоянным, требуемая логическая функция реализуется за счет внутренней структуры, а не с помощью переключателей. Если в нашем примере потребовалось бы использовать временнбй сигнал первой половины интервала 4с1, то, прежде чем подать сигнал (/О на элемент И, его нужно было бы инвертировать.
1 в н в в Н н н н н н н н н н н индииагт.- ггпу 77сг 1сг 2сг усг рсг йсг й г гсг.Усг Фсг Хсг гс. н н ~в н н н н 1 н н н н н н н Осг 1сг гсгусг гсгждсгусгрсгусггсгдсггсггсгдсг 7гиггл 771вг01 2=ух (ла77 и Ю днон ГАх( индинатооод и дсг 1сг 2сг Лсг Фсг ов'г Юсг7сг в7св' 1сг 2сг гуув О,,угу ауту Р— — — тр — 1 гаях) в~ г7 ~ 'у Гт вс7 ° ~ лл тггг пгьттгшттгл-г' благу иидиналво оод Огг уг1 ггг гсг гсг Хсг гсг 7гдугг 1сггсггсг Рис. 2.29.
Генератор и формирователи импульсов различной длительности (а — г). Импульсы посылеютсе е строго определенные момемты еременн, 7год р 771-1оо 11оо7 г б 1 гго -таитадыс и лульа сьв блан уу=о1 27г 7ргнгг уг=жг еу г У1 го1 р 77дттантадис г г У2 игвлульсьв гугов ь блон индииатсрпб гтО 7сгырсг 1сг н в-в н Глава л 1ОВ Пример второй. Допустим, что в моменты времени 4сг, бс1 и бс1 нам требуется получить три импульса, синхронные с сигналами генератора. Для этого переключатели 52, 51 и 50 надо установить в положения, соответствующие сигналам (Л и (У2. Такими положениями будут 01Х или 110.
Оба этих сигнала вместе с тактовым импульсом подаются на комбинированную схему ИЛИ-И (рис. 2.29,б). Правильность набранных коммутаций и в этом примере можно легко проверить по временнбй диаграмме. Если один из двух входов элемента ИЛИ получил сигнал высокого уровня, то и на выходе уровень будет высокий. Комбинируя с помощью элемента И выходной сигнал с тактовым, получаем желаемую последовательность.
Как это видно на временнбй диаграмме, схема на рис. 2.29,в позволяет также подавить один из двух импульсов, выделенных во временнбм интервале из восьми делений. Эти одиночные сигналы можно было бы получить и с помощью дешифратора. На диаграмме показан еще один пример выделения во временнбм интервале из восьми делений двух импульсов, соответствующих второй половине интервала 2сг и Зс1; эти импульсы синхронны с сигналами тактового генератора.
В данном случае желаемая последовательность импульсов получается путем набора положений переключателей и подачи сигналов У1 и У2 вместе с тактовым импульсом на элемент И (рис. 2.29,г). 2.23. Элементы ТТЛ с открытым выходом Как показано в гл. 3 первого тома, реализовать функцию ИЛИ на готовой микросхеме с закрытым выходом невозможно. На первых этапах создания логических устройств разработчики, знакомые с проблемами открытого коллектора в ДТЛ, видели в этом весьма серьезную проблему. Схемы с двухполярным выходом весьма трудно использовать в системах передачи информации со многими передатчиками, работающими на одну общую шину. Устройство с таким выходом может подавать на линию сигналы только высокого или только низкого уровня и других состояний не допускает.
Поэтому нагружать линию многими передатчиками было невозможно. В последние годы проблема была решена благодаря разработке ИС, у которой выход может принимать три устойчивых состояния: высокого уровня Н, низкого уровня Е и состояние неопределенности. В состоянии неопределенности выход схемы отключен и от линии питания, и от заземленной шины. Схема с таким выходом получила название «трехстабильный ключ».
Она описана в гл. 3 первого тома настоящего курса. В данное время по типу выхода микросхемы ТТЛ выпускаются трех видов: с двухполярным выходом, с открытым коллектором и с трехстабильным в Олгярбупгбг леллуернбгй гос/ Одеона авенид мэн т <2- Выход енипупуерного пе5иорипуеля Вля сличая л-ртя <5 - Выход змипупуерного поВпуарителя для елуяип р-о-р Рнс. 2.30, Выходы устройств сопряжения и инверторов. н — выход с двумя устойчивыми сосгоявиями; б — отнрытый каллектарный выход; в открытый каллекторный выход. допускаюший большой так нагрузки; е — условные вбн- внаеения открытых коллекториых выходов в системе МЭК. по Глава л выходом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
