Шпаргалка по Цифровому устройству (стр. 2 из 9)
• В радиолюбительской практике наибольшее распространение получили микросхемы ТТЛ серии К155 и КМДП (КМОП) серии К176 и К561.
• Имеется свыше 100 наименований микросхем серии К155. При всех своих преимуществах - высоком быстродействии, обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии К555, принципиальное отличие которых - использование транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов.
• Дальнейшее развитие микросхем серий ТЛЛ - разработка микросхем серии КР1533. Основное эксплуатационное отличие их от схем серии К555 - в 1,5 . . . 2 раза меньше потребляемая мощность при сохранении и повышения быстродействия.
• В настоящее время выпускается огромное количество разнообразных цифровых микросхем: от простейших логических элементов до сложнейших процессоров, микроконтроллеров и специализированных БИС (Больших Интегральных Микросхем). Производством цифровых микросхем занимается множество фирм — как у нас в стране, так и за рубежом. Поэтому даже классификация этих микросхем представляет собой довольно трудную задачу.
• Однако в качестве базиса в цифровой схемотехнике принято рассматривать классический набор микросхем малой и средней степени интеграции, в основе которого лежат ТТЛ серии семейства 74, выпускаемые уже несколько десятилетий рядом фирм, например, американской фирмой Texas Instruments (TII). Эти серии включают в себя функционально полный комплект микросхем, используя который, можно создавать самые разные цифровые устройства.
• Рис. 2.5. Система обозначений фирмы Texas Instruments
Каждая микросхема серий семейства 74 имеет свое обозначение, и система обозначений отечественных серий существенно отличается от принятой за рубежом.
• Обозначения отечественных микросхем
• Отечественная система обозначений микросхем отличается от рассмотренной довольно существенно (рис. 2.6). Основные элементы обозначения следующие:
• Буква К обозначает микросхемы широкого применения, для микросхем военного назначения буква отсутствует.
• Тип корпуса микросхемы (один символ) — может отсутствовать. Например, Р — пластмассовый корпус, М — керамический, Б — бескорпусная микросхема.
• Номер серии микросхем (от трех до четырех цифр).
• Функция микросхемы (две буквы).
• Номер микросхемы (от одной до трех цифр). Таблица функций и номеров микросхем, а также таблица их соответствия зарубежным аналогам приведены в приложении.
• Например, КР1533ЛА3, КМ531ИЕ17, КР1554ИР47.
• Главное достоинство отечественной системы обозначений состоит в том, что по обозначению микросхемы можно легко понять ее функцию. Зато в системе обозначений Texas Instruments виден тип серии с его особенностями.
ВОПРОС 6
Триггер - одно из наиболее распространенных импульсных устройств, относящихся к базовым элементам цифровой техники.
Триггером называют устройство, обладающее двумя состояниями устойчивого равновесия и способное скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала.
Триггер может использоваться для хранения значения одной логической переменной (или значения одноразрядного двоичного числа; при хранении многоразрядных двоичных чисел для запоминания значения каждого разряда числа используется отдельный триггер). В соответствии с этим триггер имеет два состояния: одно из них обозначается как состояние логического 0, другое - состояние логической 1.
Воздействуя на входы триггера, его устанавливают в нужное состояние.
Триггер имеет два выхода: прямой Q и инверсный . Уровнями напряжения на этих выходах определяется состояние, в котором находится триггер, если напряжение на выходе Q соответствует уровню логического 0 (Q = 0), то принимается, что триггер находится в состоянии логического 0. Логический уровень на инверсном выходе представляет собой инверсию состояния триггера (в состоянии 0 = 1 и наоборот).
• Триггеры имеют различные типы входов. Приведем обозначение и назначение входов триггеров:
• R (от английского RESET) - раздельный вход установки в состояние 0;
• S (от английского SET) - раздельный вход установки в состояние 1;
• К - вход установки универсального триггера в состояние 0;
• J - вход установки универсального триггера в состояние 1;
• Т - счетный вход;
• D - информационный вход установки триггера в состояние, соответствующее логическому уровню на этом входе;
• С - управляющий (синхронизирующий) вход.
• Т - счетный вход;
• D - информационный вход установки триггера в состояние, соответствующее логическому уровню на этом входе;
• С - управляющий (синхронизирующий) вход.
Наименование триггера определяется типами его входов. Например, RS-триггер, имеющий входы типов R и S.
По характеру реакции на входные сигналы триггеры делятся на два типа: асинхронные и синхронные. Асинхронный триггер характеризуется тем, что входные сигналы действуют на состояние триггера непосредственно с момента их подачи на входы, в синхронных триггерах - только при подаче синхронизирующего сигнала на управляющий вход С.
В современной электронике триггеры выполняются, как правило, в виде микросхем, построенных на основе логических элементов. На рис. 1а; 2а приведены схемы триггеров на логических элементах ИЛИ-НЕ, И-НЕ, а на рис. 1б; 2б показаны их условные обозначения.
RS-триггер с прямыми входами построен на двух логических элементах ИЛИ-НЕ, связанных таким образом, что выход каждого элемента подключен к одному из входов другого. Такое соединение элементов в устройстве обеспечивает два устойчивых состояния. Допустим, что на входах R и S сигналы равны лог. 0 (R = 0, S = 0), а на прямом выходе Q сигнал равен 1 (Q = 1). Тогда на инверсном выходе сигнал равен 0, т.к. на одном из входов (соединенном с Q) логического элемента ИЛИ-НЕ сигнал равен 1. На обоих входах элемента А сигнал 0, поэтому Q = 1. Очевидно, при R = 0 и S = 0 возможно и второе устойчивое состояние, при котором Q = 0, = 1. Не трудно увидеть, что при S = 1, R = 0 триггер оказывается в первом устойчивом состоянии (Q = 1, = 0), а при S = 0, R = 1 - во втором устойчивом состоянии (Q = 0, = 1).
Когда на обоих информационных входах существуют логические нули (S = 0, R = 0), сигналы на выходе могут иметь одно из двух сочетаний: Q = 1; = 0 либо Q = 0; = 1. Комбинацию входных сигналов S = R = 0 называют нейтральной, или режимом хранения информации, или памятью: при ней триггер хранит состояние, в которое он был приведен в предыдущем такте. На этой способности триггера и основано его использование в качестве элемента памяти
Если на один из входов подать единичный сигнал, сохраняя нулевой на другом, триггер примет состояние, которое однозначно определяется входной информацией. При входных сигналах S=1 и R=0 триггер примет единичное состояние (Q = 1), а при R = 1 и S = 0 - нулевое. Поэтому вход S иногда называют единичным, а вход R - нулевым. При появлении управляющего сигнала на одном из входов происходит либо переключение триггера, либо подтверждение существующего состояния, если оно совпадает с требуемым.
Если одновременно подать переключающие сигналы S = 1 и R = 1 на оба входа, то на обоих выходах появятся логические нули (Q = = 0) и устройство утратит свойство триггера, а после снятия со входов активных уровней состояние триггера окажется неопределенным: в силу случайных причин триггер может установиться в состояние 0 или 1. Поэтому комбинацию S = R = 1 называют неопределенной (или запрещенной).
Триггер, который переключается сигналами логической единицы, называют триггером с прямым управлением. Таблица состояний триггера с прямым управлением имеет вид (таблица 1).
Аналогично работает RS-триггер на элементах И-НЕ (рис. 2) с той лишь разницей, что он должен иметь инверсные входы, т.е. устанавливаться в состояние 1 при S = 0 и сбрасываться в состояние 0 при R = 0. Запрещенная комбинация входных сигналов для этой схемы - S = R = 0.
Этот вариант триггера называют RS-триггером с инверсными входами ( -триггер). На условных графических обозначениях подобные триггеры для наглядности изображают в отрицательной логике. Таблица переходов триггеров этого типа имеет вид (таблица 2).
Qо - предыдущее состояние триггера. Рассмотренные RS-триггеры относятся к асинхронным, т. к. переход его из одного состояния в другое происходит в темпе поступления сигналов на информационные (R, S) входы и не связан с таковыми сигналами.
ВОПРОС 7
В синхронных триггерах помимо информационных имеется вход тактовых (синхронизирующих) сигналов и переключения триггера происходят только при наличии тактового сигнала. Синхронный режим работы является основным в ЭВМ, на нем основан принцип действия ряда узлов цифровой техники, например, D-, JК-триггеров, регистров и т. д.
Синхронный триггер может переключаться только при наличии импульса на тактовом входе (С = 1). При отсутствии импульса на тактовом входе (С = 0) переключение не происходит ни при каких сигналах на входах S и R.
Таким образом, при С = 0 на входы синхронного триггера не передаются активные уровни и триггер сохраняет ранее установленное в нем состояние Q0. При С = 1 состояние триггера определяется действующими на входах уровнями так же, как и в рассмотренном выше асинхронном RS-триггере.
Нормальная работа синхронного RS-триггера требует, чтобы за время действия логической 1 на синхронизирующем входе С уровни на информационных входах R и S оставались неизменными. Смена уровней на входах допускается лишь в то время, когда С = 0 и триггер не реагирует на уровни, действующие на входах S и R.
ВОПРОС 8
Для приема информации по одному входу используется D-триггер. На рис. 4а,б приведены схема и условное обозначение D-триггера. D-триггер имеет лишь один информационный вход, называемый входом D. Вход С - управляющий и служит для подачи синхронизирующего сигнала.