Лабораторная работа №4

РАБОТА ГРУППЫ А6-09, 2004

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ТРИГГЕРЫ.

  1. ВВЕДЕНИЕ.

Теоретическая часть лабораторной работы.

Цель работы: собрать в среде PSpice и исследовать схему триггера, приведённую на рисунке 1.

Рисунок 1 схема для лабораторной работы №2 по микроэлектронике.

Триггерные устройства


Триггер – это устройство, которое хранит 1 бит информации.(простейший элемент памяти)
Структурная схема любого триггера:

ЗЯ – запоминающая ячейка
БЯ – битовая ячейка
K=1…N
C – синхровход (один из самых простых способов блокировки входной информацию)
Алгоритм синхровхода:
если C=1, то входы принимают сигналы, иначе – нет.
[S, R]=[E1…Ek, C]
S (set) – установка, если S(для полож. логики)=1 БЯ->1
R (reset) – сброс, если R=1 БЯ->0
Все триггеры классифицируются двумя способами: по типу управления и по типу сигналов управления.
По типу управлению: Триггеры первого уровня: RS, E, S, R, JK, T, D, DV… Триггеры второго уровня: TD, RST… Триггеры третьего уровня: комбинация трех триггеров первого уровня. По типу сигналов управления:

 Интеллект характеризуется количеством обратных связей.

Функциональные узлы и устройства ЭВМ синтезируются на основе двух типов логических схем: комбинационных схем: (КС), и элементов памяти (ЭП), в которых хранятся результаты этих операций для использования в последующих операциях. В качестве ЭП в узлах и устройствах ЭВМ наибольшее распространение получили триггерные устройства или, как их чаще называют - триггеры.

Триггеры как цифровые автоматы. Триггер представляет собой устройства с двумя устойчивыми состояниями, содержащее элемент памяти (собственно триггер) и схему управления, выполненную, как правило, с помощью КС. Схема управления преобразует поступающую на ее входы Х1 Х2 . . . Хm информацию в комбинацию сигналов, действующих непосредственно на входы собственно триггера. При этом информационные входы триггера отождествляются с входными перемен­ными и имеют следующие обозначения:

S(от английского Set - установка) - вход для асинхрон­ной установки триггера в состояние I (S - вход);

R( от англ. Reset - сброс) - вход для асинхронной ус­тановки триггера в состояние 0 (R - вход);

D(от англ. Delay - задержка) - информационный вход для установки триггера в состояние I или 0 (D - вход);

T ( от англ. Toggle - кувыркаться) - счетный вход (T - вход);

J - вход для синхронной установки состояния I в универсальном

J-K - триггере (J- вход);

К - вход для синхронной установки состояния 0 в универсальном

J-К - триггере (К - вход);

С - вход синхронизации (С - вход).

Асинхронные входы R и S могут быть прямыми и инвер­сными. Инверсные входы обозначаются знаком инверсии. Для инверс­ных входов информационным сигналом является уровень логического "0" (низкий уровень) на уровень логической "I" (высокий уровень) триггер не реагирует. Для прямых входов наоборот информационным сигналом является уровень логического "I".

Выход же триггера принято отождествлять с его внутренним сос­тоянием и обозначать символом Q. Подавляющее число схем триг­геров имеет два выхода: прямой Q и инверсный . В установив­шемся состоянии всегда, если Q = I, то = 0 и, если Q = О, то = I. При этом считают, что триггер находится в состоянии "I", если на прямом выходе Q имеется высокий уровень напряжения (Q = I, = 0), и в состоянии "0", если на прямом выходе имеется низкий уровень напряжения (Q = 0, = 1).

Обозначение триггеров на функциональных схемах.

Примеры условного обозначения триггеров на функциональных схемах в соответствии с ГОСТ 2.743-91 (ЕСКД) показаны на рис.2.1 Если триггер содержит входную логику, управляющую процессом за­несения в него информации, то в прямоугольнике, условно изображаю­щем триггер, отделяется чертой левее дополнительное поле, а в нем показывается вход "С" синхронизирующего сигнала и отмечаются функци­ональные назначения информационных входных сигналов Х1 Х2 . . . Хm.

В основном поле прямоугольника ставится символ Т для обозначения триггера. Дополнительное поле может быть разделено на две час­ти: асинхронную и синхронную. В первой проставляются символы S и R входов асинхронной установки триггеров в I и 0, во второй на местах Х1 Х2 . . . Хm - символы, относящие данный триггер к тому или иному функциональному типу.

Задание законов функционирования триггеров. Законы функциони­рования конечных автоматов вообще, и в частности, триггеров мо­гут быть заданы различными способами. Часто такой закон задают таблицей истинности. Таблица истинности отражает процесс пере­хода триггера из одного устойчивого состояния в другое, и по­этому ее чаще называют таблицей переходов. В таблице переходов содержатся значения информационных и синхронизирующих сигналов на входе триггера, а также значения выходных сигналов (внутрен­них состояний триггера) после окончания действия синхронизирую­щего сигнала. Закон функционирования триггера может быть задан и в виде характеристического уравнения логической функции вида


где - состояние триггера после окончания действия

синхронизирующего сигнала

- состояние триггера до прихода синхронизирующего

сигнала

- значение сигнала на информационном входе в момент времени

Между таблицей переходов и характеристическим уравнением существует взаимно однозначное соответствие, т.е. от таблицы переходов всегда можно перейти к характеристическому уравнению и наоборот.

Классификация триггеров.

В настоящее время в интегральной микросхемотехнике наиболее распространенными являются триггеры и логические элементы потенциального типа. В основу классифика­ции этих триггеров положены два основных признака:

1) Функциональный - этот признак определяет назначение три­ггера и в ряде случаев является решающим при выборе типа триг­гера для проектируемого вычислительного устройства или узла. По указанному признаку различают триггеры R-S,D-,T-,J-K-и др. типов.

2) Способ записи информации в триггер - этот признак харак­теризует способ записи информации и временную диаграмму работ триггера, т.е. определяет ход процесса записи информации в триг­гер. По этому признаку триггеры подразделяются на две группы:

а) асинхронные;

б) синхронные;

Запись информации в асинхронный триггер осуществляется в произвольный момент времени непосредственно с поступлением ин­формационного сигнала на вход триггера.

Синхронные триггеры помимо информационных входов содержат один или несколько синхронизирующих входов (вход С на рис. 2.1). Запись информации в такие триггеры осуществляет­ся только при подаче синхронизирующего импульса (СИ). В свою очередь, синхронные триггеры подразделяются на триггеры, рабо­тающие по уровню СИ (без задержки) и на триггеры с внутренней задержкой. В первых срабатывание происходит одновременно с по­ступлением СИ, а во вторых - после окончания действия СИ.

ТРИГГЕРЫ R-S - типа

Асинхронным триггером R-S типа (R-S -триггером) называется логическое устройство с двумя устойчивыми состояни­ями, имеющее два информационных входа R и S, такие что, при S = I и R = О триггер принимает состояние I (Q = I), а при R = I и S = 0 триггер принимает состояние 0 (Q = 0). Закон функционирования R - S - триггера с прямыми входами отображен в таблице переходов (таблица I).

Таблица I.

Как следует из табл.1 состояние

R - S -триггера не изменяется , если на обоих входах схемы действуют сигналы с уровнем логического нуля. В случае одновременного поступления на вхо­ды R и S логических I, триг­гер принимает неопределенное сос­тояние, обозначенное в табл.1 символом *.

Поэтому логические устройства на основе триггеров должны стро­иться с учетом исключения комбинаций сигналов R = S = I.

Характеристическое уравнение R - S - триггера с прямы­ми входами поставленное в соответствие с его таблицей переходов и с учетом оговоренного ограничения, можно записать в виде:


Для асинхронных R - S триггеров, с инверсными входами

информационным сигналом является уровень лог. "0" и запрещенной комбинацией R = S = О, а характеристическое уравнение имеет вид


Таблица переходов отличается от табл.1.

Обозначение триггеров показано на рис. 2.2

Синхронный R-S -триггер с прямыми входами.

В отличии от асинхронного этот триггер на каждом информационном вводе имеет дополнительные схемы совпадения, первые входы кото-



рых объединены и на них подаются синхронизирующие сигналы. Вто­рые входы схем сравнения являются информационными. Таким обра­зом, наличие схем совпадения определяет то обстоятельство, что триггер будет срабатывать от сигналов R и S только при на­личии синхронизирующего импульса. Характеристическое уравнение синхронного R-S - триггера с прямыми входами можно пред­ставить в следующем виде:


На рис. 2.3 представлено обозначение синхронного R-S - триггера с прямыми входами. Закон функционирования синхронно­го R-S - триггера с прямыми входами представлен в таблице переходов (таблица 2).

Таблица 2.



Комбинация R=S=С=I является запрещенной и должна быть исключена при функционировании схем с использованием син­хронных R-S - триггеров.

  1. Практическая часть лабораторной работы.

Собранные схемы и полученные к ним графики U(t).

Рисунок 2 схема для лабораторной работы №4 по микроэлектронике, собранная в PSpice.

Рисунок 3 график к схеме для лабораторной работы №4 по микроэлектронике, собранная в PSpice.

2. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В лабораторной работе была исследована схема триггера, приведённая на рисунке 1.

Так же для данной схемы был построен график 2 U(t).

Задача решалась в программе PSpice.

Полученные зависимости совпадают с теоретическими.

Интересное:

Стало известно, что при анализе запоминающих элементов магнитного типа Д. Б. Николаевым и Г. И. Шишкиным в

Саровский физико-технический институт, г. Саров, Россия были исследованы возможности уменьшения тока потребления запоминающих элементов (ЗЭ) на основе магнитных сердечников с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ) в составе помехоустойчивых триггерных устройств (ТУ) и получены условия ее реализации.

3. ЛИТЕРАТУРА.

Основная


1. Степаненко И. П. Основы микроэлектроники. М., Лаборатория базовых знаний, 2004.

2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Высшая школа, 1983.

Дополнительная

3. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. М., Радио и связь, 1986.

4. Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники. Т.1. Л., Энергоиздат, 1981.

  1. Лабораторная работа №4 (5)

    Лабораторная работа
    А) Вычислить значение выражения (см. приложение 2 – Задания к лабораторной работе №2) в цикле xЄ[xn;xk] с шагом x. Исходные данные задать самостоятельно, в программе должно быть не менее 7-8 циклов.
  2. Лабораторная работа №4 (15)

    Лабораторная работа
    1. определить опытным путем потери напора при внезапном расширении (сужении) трубы и резком повороте канала, сравнив со значением потерь, вычисленными по теоретическим формулам;
  3. Лабораторная работа №1 (14)

    Лабораторная работа
    1.1. К выполнению лабораторного практикума допускаются студенты, изучившие раздел 1 «Порядок работы в химической лаборатории» и раздел 2 «Меры предосторожности при выполнении лабораторных работ», прослушавшие инструктаж по технике
  4. Лабораторная работа №3 (3)

    Лабораторная работа
    Фокусное расстояние тонкой положительной (собирающей) линзы можно легко рассчитать, если с помощью этой линзы на экране получить действительное изображение предмета:,
  5. Лабораторная работа №3 (8)

    Лабораторная работа
    Создать форму следующего вида (поля для заполнения взяты в рамки). Для указания пола использовать список, в качестве даты заполнения автоматически должна вставляться текущая дата.
  6. Лабораторная работа №4 (7)

    Лабораторная работа
    По данным таблицы 1 постройте круговую диаграмму выработки электроэнергии в России (1994 год) на разных типах электростанций, посчитав для этого долю производства электроэнергии на ГЭС, АЭС и ТЭС.
  7. Лабораторная работа №4 (12)

    Лабораторная работа
    Термическое разложение солей аммония NH5Cl = NH4 + HCl (NH5) SO4 = NH4 + NH5HSO4 Опыт 5 Качественная реакция на ион аммония NH5Cl + NaOH = NH4 + NaCl + H3O Опыт Окислительно – восстановительные свойства гидразина и гидроксиламина
  8. Лабораторная работа №8 (2)

    Лабораторная работа
    Сводные таблицы предназначены для обобщения (объединения, переработки) информации, хранящейся в базе данных. Они также позволяют отображать табличные данные в виде двух мерной или трехмерной таблицы.
  9. Лабораторная работа №8 (3)

    Лабораторная работа
    Приборы и принадлежности: гироскопи­ческая установка FPM-10; блок управления и измерений (рабочая по­грешность измерения времени не больше 0,02%; рабочая погрешность измерения скорости оборотов двигателя не более 2,5%).

Другие похожие документы..