Реферат: Исследование работы триггеров в интегральном исполнении

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№2

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫТРИГГЕРОВ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ

            1.Цель работы

            Цельюработы является исследование особенностей работы универсальных триггеров винтегральном исполнении.

            2.Основные теоретические положения

            2.1.В настоящее время известно большое количество разных типов триггеров, изготавливаемыхв виде интегральных микросхем. Как правило, это универсальные триггеры, т.е.триггеры, совмещающие в себе функциональные возможности нескольких болеепростых видов триггеров (например: RS- и D- триггеров, RS- и JK-  триггеров и т.д.). Так, например, триггер, изображенныйна рис.1, сочетает в себе возможности RS- и D- триггеров.

<img src="/cache/referats/2163/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Рис.1

            Записьинформации в триггер данного типа производится по входу D. На вход С подаютсяимпульсы синхронизации. Кроме того, триггер имеет вход установки “0” (R — вход)и вход установки “1” (S — вход).

            2.2.Для управления работой триггера могут использоваться управляющие сигналы различныхуровней. Так, вышеуказанный триггер (рис.1) срабатывает при подаче на входы S иR сигналов логической “1” (прямые входы). При управлении сигналом логическогонуля “0” вводится специальное обозначение вывода или входа микросхем (рис.2).

<img src="/cache/referats/2163/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис.2

            2.3.Вход синхронизации может быть как потенциальным (рис.1), так и динамическим(рис.2). Особенности работы триггеров с потенциальным и динамическим входом Сотражены на временных диаграммах (рис.3, а) и б) соответственно).

<img src="/cache/referats/2163/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис.3

            Какследует из рис.3, запись информации на триггер с потенциальным входомпроисходит при наличии на входе С уровня логической “1”. При этом изменениесостояния триггера связано с поступлением сигналов на вход D. В динамическомтриггере (рис.2) запись информации происходит по положительному фронту сигналана входе С (переход из состояния “0” в состояние “1”). Существует типтриггеров, у которых запись информации осуществляется по отрицательному фронту сигналана входе С (переход из состояния “1” в состояние “0”).

            2.4.Работу триггера, как и других логических устройств, можно описать с помощьютаблицы истинности. Таблица истинности триггера с потенциальным входом (рис.1)имеет вид, представленный ниже (табл.1).

            2.4.1.Режим “хранение информации” означает, что триггер находится в состоянии, соответствующемпредыдущему такту работы (управляющие сигналы отсутствуют.

 Таблица 1

S

R

D

C

Qn

Режим работы

Хранение информации

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

?

1

1

Установка “1”

Установка “0”

Запрещенная комбинация

Запись “1”

Запись “0”

См. в тексте п.2.4.4

 

            2.4.2.В режиме “Установка “1” и “Установка “0” универсальный триггер функционируеткак стандартный RS-триггер. Комбинация входных сигналов R = = S = 1 являетсязапрещенной, т.к. при этом оба выхода триггера устанавливаются в одно и тожесостояние <img src="/cache/referats/2163/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">  что противоречитнормальной работе логического устройства.

            2.4.3.В режиме “Запись “0” и “Запись “1” универсальный триггер функционирует как стандартныйD-триггер.

            2.4.4.Последняя строчка в таблице 1 иллюстрирует ситуацию, когда, с одной стороны, производитсязапись “0” по входу D, а с другой стороны — установка “1” по входу S. В этом иподобных случаях триггер подчиняется сигналам на установочных входах R и S.

            2.4.5.Если триггер имеет динамический вход синхронизации С (как это показано нарис.2), то в таблице истинности для положительного и отрицательного фронтавводятся специальные обозначения (“_| ” и “ |_”) соответственно).

            2.5.Для описания работы триггера используется также функция перехода F, котораяможет принимать следующие четыре значения:

            F= 0   (триггер не изменил состояние “0”);

            F= 1   (триггер не изменил состояние “1”);

            F= Ñ  (триггер перешел из состояния “1” в состояние“0”);

            F= D   (триггер перешел из состояния “0” в состояние“1”).

            Функцияперехода может быть представлена в виде таблицы, подобной таблице истинности.Для триггера с прямыми входами функция перехода имеет вид (табл.2):

Таблица 2

S

R

F

X

1

X

1

1

Ñ

D

            ЗнакХ обозначает безразличное состояние, т.е. на вход может быть подана каклогическая единица “1”, так и логический ноль “0”. Значения функции переходалогически следуют из таблицы истинности данного триггера.

            2.6.Универсальные триггеры могут быть переведены в счетный режим работы, т.е. такойрежим, при котором состояние триггера изменяется на противоположное с приходомкаждого последующего импульса синхронизации (или импульса счета) на его С-вход.

            Вслучае D-триггера для реализации этого режима инверсный выход соединяют сD-входом. В случае JK-триггера устанавливают входные управляющие сигналы  J = K = 1.

            3.Описание объекта и средств исследования

<img src="/cache/referats/2163/image010.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">

Рис.4

            Электрическаясхема исследуемого устройства представлена на рис.4. Элемент ДД2 представляетсобой триггер Шмидта, построенный на микросхеме типа К155ТЛ1. Элемент ДД3 представляетсобой два универсальных D-триггера, собранных на микросхеме К155ТМ2, а элементыДД4 и ДД5 — универсальные JK-триггеры, собранные на микросхемах К155ТВ1.

            3.1.Исследование элемента ДД2.

            3.1.1.Сигнал с измерительного генератора Л31 подается на входы триггера, обьединенныепо схеме “И”. Для этого выход “10В” генератора Л31 соединяется с гнездом “ВходГС1” на блоке управления К32, а кнопка “ВСВ |_ ВНК” над гнездом “ГС1” должнанаходиться в отжатом состоянии.

            3.1.2.Входные и выходные сигналы триггера поступают в каналы передачи информации(КПИ) номер 9 и 10 соответственно. Для наблюдения указанных сигналов на экранемультиметра необходимо, чтобы кнопка  “ВСВ |_ ВНК” в поле надписи “КВУ” и кнопка “Коммутатор” находились вотжатом состоянии. Отдельное наблюдение сигналов на входе и выходе триггерапроизводится путем нажатия кнопок  “ВХ1”и “ВХ2” соответственно, а одновременное наблюдение — нажатием кнопки “Коммут.”под надписью “Контроль V ~“.

            3.1.3.В режиме наблюдения одновременно двух сигналов на экране мультиметра величина ивзаимное расположение этих сигналов регулируется ручками “~ “ и“­¯“ соответственно в поле надписи “Коммутатор” отдельно для каждого канала (“ВХ1”для КПИ 10 и “ВХ2” для КПИ 9).

            3.2.Исследование элемента ДД3 в статическом и динамическом режиме.

            3.2.1.Логические сигналы “0” и “1” на входе триггеров задаются с помощью кнопок сфиксацией SA1 ¸SA6, расположенных на передней панели блока К32 под надписью “Программатор кодов”.Отжатое состояние кнопки соответствует заданию логического “0”, а нажатое  — заданию логической “1”. Нажатое состояниекнопки сопровождается загоранием соответствующего светодиода зеленого цвета,расположенного вблизи данной кнопки “Программатора кодов”.

            3.2.2.Для подачи положительного импульса (“_| |_”) на вход С триггера необходимократковременно перевести соответствующую кнопку из отжатого состояния в нажатоеи обратно.

            3.2.3.Для индикации логических сигналов на выходе триггера, работающего в статическомрежиме (верхняя часть элемента ДД3), служит левое цифровое табло блока К32. Приэтом кнопка “10 |_2”, расположенная непосредственно под табло, должнанаходиться в нажатом состоянии.

            3.2.4.Нижняя часть элемента ДД3 представляет собой триггер, работающий в счетном режиме.На его счетный вход С поступает непрерывная последовательность импульсов.Одновременно такая же последовательность поступает в КПИ1. Выходные сигналытриггера (прямой и инверсный) поступают в КПИ2 и КПИ3 соответственно.

            3.2.5.Лабораторный стенд позволяет наблюдать на экране мультиметра одновременно двасигнала с любых двух КПИ из восьми (двухканальный режим наблюдения). Выбор двухопределенных КПИ производится следующим образом:

            3.2.5.1.Нажать кнопку “ВСВ  |_ ВНК” под надписью“КВУ”, при этом у левых индикаторов обоих цифровых табло начинает светитьсязнак запятой.

            3.2.5.2.При отжатой кнопке “ВХ1 |_ ВХ2” набрать с помощью кнопок “23 ¸20” программатора “СИ” двоичный код первого выбранного КПИ и нажатькнопку “Пуск”. При этом на левом табло у знака запятой появится номервыбранного КПИ.

            3.2.5.3.При нажатой кнопке “ВХ1 |_ ВХ2” повторить указанную процедуру для второго выбранногоКПИ. Номер этого КПИ появится у знака запятой правого табло.

            3.2.5.4.Нажать кнопку “Коммутатор” под надписью “Контроль V ~“. Теперь два выбранных КПИ черезканалы коммутатора лабораторного стенда соединены с осциллографом мультиметра.Регулировку величины и расположения сигналов на экране осуществляется раздельноручками “~“ и “­¯”под надписью “Коммутатор”. Слева расположены ручки регулировки первого каналакоммутатора, справа — второго канала коммутатора.

            3.2.5.5.Для выхода из режима наблюдения сигналов на экране мультиметра перевести кнопку“ВСВ |_ВНК” под надписью “КВУ” в отжатое состояние.

            3.3.Исследование элементов ДД4 (статический режим) и ДД5 (счетный режим).

            3.3.1.Логические сигналы “0” и “1” на S, R, J и К — входы универсальных триггеровподаются с помощью кнопок SA7 ¸SA12 (аналогично рассмотренному в п.3.2.1.).

            3.3.2.Сигнал на вход С триггера поступает от встроенного генератора импульсов лабораторногостенда, который вырабатывает серию импульсов положительной полярности. Число импульсовможет изменяться от 1 до 15 и устанавливается с помощью кнопок с фиксацией “23¸20”, расположенных под надписью “Программатор СИ”. Кнопки безфиксации “Пуск” и “Установ. 0” служат для задания режима работы генератора. Приэтом должна соблюдаться следующая последовательность действий:

            3.3.2.1.Набрать число импульсов в пачке в двоичном коде с помощью кнопок “23¸20”. Кнопке в нажатом состоянии соответствует двоичная единица (приэтом загорается соответствующий светодиод).

            3.3.2.2.Нажать кнопку “Установ. 0” и убедиться, что светодиод кнопки “Пуск” погашен.Генератор импульсов готов к работе.

            3.3.2.3.Нажать кнопку “Пуск”. При этом генератор вырабатывает нужную пачку импульсов.Для повторного включения генератора нажать кнопку “Установ. 0”, а эатем кнопку“Пуск” и т.д.

            3.3.3.Контроль выходных сигналов триггера ДД4 осуществляется с помощью левого цифровоготабло на блоке К32.

            3.3.4.Счетные импульсы на триггер ДД5, работающий в счетном режиме, поступают черезэлемент “И”, собранный на микросхеме ДД1. Сигнал логической “1”, разрешающийпрохождение последовательности импульсов, подается на элемент “И” нажатиемкнопки SA15. Состояние свободных входов J и K триггера ДД5 соответствуетналичию для них сигнала логической единицы.

            3.3.5.Сигналы с прямого и инверсного выхода триггера ДД5 поступают в КПИ4 и КПИ5 соответственно.При этом возможно наблюдение этих сигналов на экране мультиметра совместно свходными счетными импульсами, поступающими на КПИ1. Выбор КПИ производитсясогласно п.3.2.5.

            4.Методические рекомендации к выполнению работы

            4.1.Исследование триггера Шмидта.

            4.1.1.Убедиться в правильности коммутаций лабораторного стенда согласно п.п.3.1.1. ¸3.1.3. данного указания.

            4.1.2.Установить на выходе генератора Л31 выходной сигнал с частотой

                       

                        F= (1 + 2) кГц 

            4.1.3.Обеспечить двухканальный режим наблюдения сигналов на входе и выходе триггерасогласно п.п.3.1.1. ¸3.1.3. Изменяя уровень напряжения на выходе генератора Л31, получить изображениеэтих сигналов на экране мультиметра и зарисовать их в едином масштабе времени.

            4.1.4.Измерить параметры выходного сигнала триггера (измерения рекомендуется проводитьпри нажатой кнопке “ВХ1”.

            4.1.5.Изменяя амплитуду сигнала на входе триггера, установить момент пропадания сигналана выходе триггера. Измерить амплитуду соответствующего входного сигнала(измерение проводить при нажатой кнопке “ВХ2”).

            4.1.6.По результатам измерений построить передаточную характеристику триггера Шмидта.

            4.1.7.Сделать выводы по данному пункту.

            4.2.Исследование универсального D-триггера.

            4.2.1.Задавая с помощью кнопок SA1 ¸SA4 программатора кодов различные уровни логических сигналов и имитируяположительный импульс на S, R, D и С входах триггера (см. п.п.3.2.1. ¸3.2.3.), определить с помощью цифрового табло соответствующие логическиесигналы на прямом и инверсном выходе триггера. Результаты занести в табл.3.

Таблица 3

<img src="/cache/referats/2163/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">

<img src="/cache/referats/2163/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

D

C

Q

<img src="/cache/referats/2163/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

F

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

_| |_

_| |_

_| |_

1

1

1

1

_| |_

_| |_

1

 

            4.2.2.По результатам исследований составить таблицы функций перехода для RS- иD-триггеров (таблица 4 и таблица 5 соответственно).

Таблица 4                          Таблица 5

<img src="/cache/referats/2163/image018.jpg" v:shapes="_x0000_i1033">

            4.2.3.Провести анализ таблици установить тип входа С-триггера (потенциальный или динамический).

            4.3.Исследование универсального D-триггера в счетном режиме.

            4.3.1.Используя двухканальный режим наблюдения сигналов (п.3.2.5.), проконтролироватьсигналы на входе С и выходах триггера и представить их в едином масштабевремени в виде временных диаграмм. (рис.5).

<img src="/cache/referats/2163/image020.jpg" v:shapes="_x0000_i1034">

Рис.5

            Примечание: В силу особенностей реализациидвухканального режима наблюдения совместное изображение двух каналов на экранеможет быть смешано во времени. В связи с этим при составлении эпюр (рис.5)следует руководствоваться также теоретическими сведениями о работе счетноготриггера.

            4.4.Исследование JK-триггера в статическом режиме.

            4.4.1.Установить на входах триггера ДД4 исходные логические сигналы: логическую “1”на S и R входах и логический “0” на J и K входах.

            4.4.2.Подачей кратковременного сигнала логического “0” на вход R установить триггер всостояние “0”.

            4.4.3.Подготовить генератор импульсов для формирования одиночного импульса положительнойполярности (см. п.3.3.2.).

            4.4.4.Подавая управляющие сигналы на J, K и С входы триггера согласно таблице 6, определитьс помощью цифрового табло логические сигналы и их переходы на выходах триггера.Результаты измерений занести в табл.6.

Таблица 6

J

K

C

Q

<img src="/cache/referats/2163/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

F

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

_| |_

_| |_

_| |_

_| |_

_| |_

_| |_

_| |_

_| |_

_| |_

1

 

Таблица 7

P

J

K

1

Ñ

D

            4.4.5.По результатам исследований составить таблицу функций перехода для JK-триггера(табл.7).

            4.4.6.Провести анализ данных (табл.4) и установить режим работы триггера при J = K = 1.

            4.5.Исследование JK-триггера в динамическом режиме.

            4.5.1.Проанализировать схему включения триггера ДД5 и установить режим его работы.Составить план исследования и согласовать его с преподавателем или мастером.Провести исследование работы JK-триггера.

            4.5.2.Результаты исследования оформить в виде отдельного раздела отчета с использованиемнеобходимых таблиц и временных диаграмм.

            5.Содержание отчета

            1.Название и цель лабораторной работы.

            2.Электрическая схема исследуемого устройства (рис.4).

            3.Таблицы и эпюры напряжений.

            4.Выводы по работе.

           

            6.Контрольные вопросы

            1.Что представляют собой триггеры как электронные устройства?

            2.В состоит отличие динамического триггера от потенциального? Каковы отличия в обозначениях этих триггеров?

            3.Что такое прямой и инверсный  входы?

            4.Что такое запрещенная комбинация сигналов на входах триггера?

            5.Что понимается под функцией перехода триггера? Какие значения мо    жет принимать функция перехода?

            6.В чем состоит отличие RS, D и JK триггеров?

            7.Что такое счетный режим работы триггера? Как реализуется этот ре        жим в случае D и JK триггера?

            7.Список использованной литературы

            1.Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. С.В.Якубовский,

            Н.А.Барканови др.; Под ред. С.В.Якубовского. — М.: Радио и связь, 1985.

            Оглавление

Цель работы

1

Основные теоретические положения

1

Описание обьекта и средств исследования

4

Методические рекомендации к выполнению работы

7

Содержание отчета

10

Контрольные вопросы

10

Список использованной литературы

11

 

 

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике